一个可乐罐就可以装下全球所有的新冠病毒

发表于 4年以前 | 总阅读数：717 次

资料图

当有人让我去计算一下全球Sars-CoV-2病毒颗粒的总体积时，坦白说，我自己也不知道这个答案是什么。我的妻子认为，总体积应该相当于奥林匹克游泳池的大小。接着，她又说：“要么就一茶匙那么点。”

那么，到底怎样才能计算出全球Sars-CoV-2病毒颗粒总体积的近似值呢？

幸运的是，我有一些关于这类大规模粗略估算的经验，我在“The Maths of Life and Death”一书中做过不少类似的估算。在我们踏上这个特殊的数字之旅之前，我首先要说明的是，这是基于最合理假设的近似值。当然，我也不否认，有些地方或许可以进一步改进。

我们最好先从计算地球上有多少Sars-CoV-2病毒颗粒开始。为此，我们需要知道受病毒感染的总人数。（在这里，我们假设，人类才是该病毒最显著的携带者，而不是动物。）

根据统计网站“用数据看世界”上提供的数据，每天，约有50万人新冠病毒检测结果为阳性。但是，我们也知道，还有很多人未计入其中，因为他们要么无症状，要么没有去做核酸检测，再或者有些国家的核酸检测尚未普及。

通过使用统计和流行病学建模，健康指标与评估研究院（IHME）估计，每天的真实感染人数更接近300万。

每一个受感染者当前所携带的病毒量（病毒载量）取决于他们受感染的时间。平均而言，病毒载量在受感染之后会逐渐上升，并在第六天达到峰值，之后稳定下降。

在目前所有已感染的人群中，昨天刚被感染的人不会对病毒总量造成影响。而那些在一两天前被感染的人会对病毒总量造成比较显著的影响，而三天前被感染的人会对病毒总量造成更为显著的影响。平均而言，六天前被感染的人将表现出最高的病毒载量。然后，七天、八天或九天乃至更长时间前被感染的人，对病毒总量的影响会依次递减。

最后，我们需要知道，人们在感染期间任何时候所携带的病毒颗粒数量。鉴于我们已经大概了解，病毒载量如何随着时间而变化，我们可以估算出病毒载量的峰值。一项尚未发表的研究对受感染猴子的一系列不同组织的单位克重病毒颗粒数量进行了分析，并按比例放大，以代表人类的组织。他们的粗略估计显示，峰值病毒载量包含的病毒颗粒数量在10亿到1000亿之间。

我们不妨取其中的一个几何平均值，也就是10亿。如果将前几天每一天被感染的这300万人（假设每天300万人的感染率保持不变）所携带的病毒量的颗粒数全部加起来，我们会得到这样一个结果：在任何时候，全球大约有20万万亿（2x10 的17次方）个病毒颗粒。

20万万亿，听起来像是一个天文数字。的确，地球上的沙粒数量也不过就这么多。但是，我们最终要计算的是体积，而Sars-CoV-2病毒颗粒又极其微小。Sars-CoV-2病毒颗粒的直径大约在80到120纳米之间。一纳米相当于十亿分之一米。具体来说，Sars-CoV-2病毒颗粒的半径大约是人类头发丝半径的千分之一。同样的，在接下来的计算中，我们对病毒颗粒的直径也取一个平均值，即100纳米。

假设Sars-CoV-2病毒颗粒的半径为50纳米，那么单个球形病毒颗粒的大小为523000立方纳米。

将这个超迷你体积乘以我们之前得出的庞大颗粒数量值，然后转换为我们比较熟悉的体积单位，我们可以得到所有Sars-CoV-2病毒颗粒的总体积大约为120毫升！但是，假如我们希望把这些病毒颗粒全部放到一个地方，那么，我们需要知道，球体是没有办法紧密地堆积在一起的。

比如超市里的橘子堆。你可以看到，橘子之间有很多空隙。实际上，尽量减少空隙的最佳办法是一种称为“球密堆积”的方案。在这个方案下，空隙占总体积的26%。于是，我们的Sars-CoV-2病毒颗粒总体积便增加到160毫升，可以轻松地分装到六个子弹杯中。哪怕是取颗粒直径的上限（120纳米），再算上棘突蛋白的大小，所有的Sars-CoV-2病毒颗粒仍未必可以塞满一个可乐罐。

计算结果表明，Sars-CoV-2病毒颗粒的总体积在我妻子预测的一茶匙和一个游泳池大小之间。回想去年，这些小小的病毒曾让全世界陷入混沌，让无数人失去至亲。然而，所有这些病毒加起来却不及一罐可乐大小，实在令人感慨万千。