氧原子幾乎潛伏在你日常生活的每一個地方。它們不僅是你呼吸的物質，很大程度上也是構成你身體的物質。科學家們常常會將人類描述為「碳基生命」，但嚴格按數字來看卻不是這樣的。
你的體重有大約60％是由水構成，具體數字取決於你的身材、年齡和健康狀況；而水分子中8/9的重量屬於其中那碩大的氧原子。所以說，氧構成了你濕重的大部分，一個150磅（68千克）的成年人含有大概95磅（43千克）的氧。作為對比，同樣的成年人所含的碳大約僅為35磅（15.9千克），如果採用原子比例，那麼碳原子的總數相對於氧原子的比例約為1：2。
身體裡脫除水分剩下的那部分「干」物質中，氧原子也和其他的一些元素交織在一起，在肌腱的蛋白纖維、肥皂泡狀的細胞膜以及螺旋的DNA中都存在。在人體動脈的血糖以及乳汁的乳糖中，氧原子貢獻了略高於一半的重量；同時它們還與多數礦物元素共同構成了人體骨骼。如果你體內的氧原子全部消失，你仍然還是可見的，儘管存在不了太久——剩下的元素構成的團霧會隨著一股清風飄散得無影無蹤。
但這不是你呼吸的原因。你通過喝水吸收了多數水基的氧原子，又通過進食補充了大量碳基的氧原子。呼吸則是件完全不同的事情。這個過程的目標不僅僅是獲取氧原子，而是獲取由兩個氧原子結合在一起具有反應活性的氧氣分子。而且不同於喝水或進食，你需要一直持續吸入氧氣，因為除了肺部的肺泡，你無法在體內安全地儲存氧氣。
儘管你可以提純氧氣並將其壓縮到體內某個空間存儲，但你一定不想這麼做。讓它們隨意留在體內，細胞會受到損傷，而且氧氣在濃度過高時是有毒的。你需要在可控的範圍內吸入它們，然後立即高效地使用它們，再從身邊原子的海洋中吸入新的氧氣。
科學家們是如何發現我們與空氣間的這種原子級關係的呢？這是一個跨越數世紀的故事，遭遇了無數死胡同，積累了無數新發現才取得的結果。這裡篇幅有限故不能深入講述這漫長的故事，但可以簡要說說18世紀的一些關鍵發現，至少可以回顧一下獲取這些知識有多艱難。當然，有很多研究者都在那個智慧與文化大爆發的時代對此做出了貢獻，但特別要說的是其中三名科學家的工作，展示他們通過相對簡單卻很巧妙的實驗所取得的成果。
進入18世紀之前，我們需要先瞭解兩個概念——它們都是17世紀的遺產，一個引人誤入歧途，另一個則頗有先見之明。前者是德國煉金術師約翰·貝歇爾（Johann Becher）提出的一個假說，即燃燒僅僅是因為釋放了一種被稱為「燃素」的神秘物質。後者是英國科學家羅伯特·波義耳（Robert Boyle）的研究，他提出空氣並非一種純淨元素而是各種氣體的混合物。他在《對空氣中隱藏事實的求證》（Suspicions about the Hidden Realities of Air）一書中寫道：「我時常懷疑在空氣中或許還有更多潛在的特性或能量……因為它不是像很多人想像的那樣只是簡單又純淨的物質，而是混合物……（並且）可能這世上幾乎沒多少比它更複雜的非均質體了。」
在18世紀70年代早期，瑞典化學家卡爾·捨勒（Carl Scheele）對氧化汞粉末進行加熱並認為由此得到的「火氣」在大氣中也是存在的，但他沒有立即發表這一結論。數年之後，英國化學家約瑟夫·普利斯特裡（Joseph Priestley）做了同樣的實驗並給逸出的氣體起名為「脫燃素氣」。他在捨勒之前發表了這一發現，並證明在密封的玻璃罐中，這種氣體既可以讓火焰持續燃燒，也可以讓小鼠呼吸。法國化學家安托萬·拉瓦錫（Antoine Lavoisier）瞭解到捨勒與普利斯特裡的實驗之後，重複了類似的實驗，隨後稱這一發現至少有一部分是他發現的。
不過這幾位都不是真正首次在實驗中製出氧氣的人——煉金術士們早已在一個世紀前製出了氧氣，雖然他們並沒有完全理解這是一種什麼氣體。但是，捨勒認識到這種至關重要的氣體是空氣中的特定成分；普利斯特裡論證了它與呼吸和燃燒間的關係；而拉瓦錫給了它一個我們現在正在使用的學名。因為將這種氣體與溶液中的氮和硫結合可以產生硝酸和硫酸，因此拉瓦錫將這種氣體稱之為「oxygene」（源於希臘語，意為「制酸劑」）。拉瓦錫還和其他化學家一起推翻了燃素說。通過對封閉容器中的錫進行加熱，他證明金屬在此過程中增重而非減重，並且氧化之後的金屬所增加的質量與容器打開時進入其中的空氣質量相等。
這幾位科學家在各自的生涯裡，都熱衷於聲明自己的權利，而他們的傳記中也充滿了戲劇性的細節。他們極力爭奪，都聲稱是自己發現了氧氣，並且都在後來的歲月裡遭遇了巨大不幸。捨勒於1786年逝世，享年僅43歲，可能是因為在實驗室攝入了太多的汞、砷和鉛。普利斯特裡由於持信仰自由的觀點並支持美國及法國革命被英國驅逐出境，流亡至賓夕法尼亞時，他又承受了喪妻和幼子夭折之痛，並且在被歐洲科學界孤立的同時又因煽動暴亂而被指控。而拉瓦錫，作為國王最憎惡的稅務官之一，在法國大革命期間被送上了斷頭台。對於此次行刑，數學家約瑟夫-路易斯·拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange）寫下了那句名言：「他們可以轉眼之間就砍下他的頭顱，但百年裡全法國再也長不出這樣的一顆頭了！」
這些科學家們的發現引領了後來在原子層面的研究，但如果沒有高科技設備或科學的訓練，原子不可見的特點會致使氧氣與火之間的關係很難被認知。就像普利斯特裡和貝歇爾那樣，燃燒物總重的增加是很容易被忽略的，因為浮力與逸散的廢氣掩蓋了這一點。燃燒1加侖（6磅，2.7千克）汽油，可以向大氣中擴散19磅（8.6千克）吸熱性氣體二氧化碳；而據美國能源信息管理局估算，僅美國的機動車在2012年就排放了15億噸CO2。這種認知上的局限可能會讓我們很難注意到身邊環境的變化，而且在探索空氣的原子性質時會把我們引入歧途。
兩個半世紀以前，在觀察了「火氣」罐中可輕鬆呼吸的小鼠之後，普利斯特裡自己也試了試這種氣體。「我的肺感覺不出與一般空氣的區別；不過隨後我似乎感覺我的胸腔變得輕鬆舒適了。誰能說這種純淨空氣哪天不會成為一種奢侈的時尚產品？」誰能真的預想到，21世紀，為了通過插在鼻子裡的那根塑料管吸取氧氣，時髦的現代人每分鐘要花上一美元？
最初只是在東京、北京等飽受重度污染困擾的城市出現的「氧吧」，從20世紀90年代開始，在全世界的其他城市流行起來，並且現在還催生了便攜式家用制氧機的新市場。支持者們認為這些氧氣有消除體內毒素、強化免疫系統、治療宿醉以及其他一些神奇的醫學功效。不過這其中大部分都沒有實驗數據支持。在接受WebMD（美國最大的醫療服務網站）採訪時，巴爾的摩梅西醫學中心的喬治·波伊爾解釋道：「如果你的肺是健康的，而且也沒有呼吸困難，那就說明體內的氧氣完全夠用。」同時他還說，「對於大部分人而言，（使用制氧機）沒什麼危害，但也絕對沒有科學意義上的好處。」
無論你是在氧吧裡買氧氣還是吸免費的空氣，問題還是那一個：究竟為什麼你要呼吸？早期的研究者認為呼吸僅僅是為了降低「體溫」，肺無非就是空調而已。而事實的真相埋藏在你身體細胞的深處，在那裡，燃燒與呼吸間的區別也將被清楚地揭示。