教科書上常常都會列出一個基本公式：「食物與氧氣反應生成二氧化碳和水。」試圖以此簡化從你肺裡進進出出的這兩種氣體之間的聯繫。「生命之火」這種隱喻很形象，彷彿從原子層面上，將生命的運作方式與真正的火相提並論非常恰當。很多科學家都抱有這樣的看法，有時是為了向非專業人士簡化概念，有時類似的解釋反而會致使他們在事業早期誤入歧途。比如，近期《科學》上發表了一篇有關分子生理學的文章，介紹了血糖是如何在氧氣的作用下「燃燒」的；大學教授們也經常在課堂上講到，我們吸入氧氣，將其和糖類燃料一起送到細胞這座「熔爐」中焚燒，呼出二氧化碳這種廢氣。
這種形象的比喻引人入勝，然而卻是錯誤的。近距離觀察研究對象就可以瞭解，為什麼火不能完美地解釋你使用氧氣的過程。
火在很多方面跟生物很相像，兩者都會產生二氧化碳以及——說來也有些奇怪——水蒸氣。雖然液態水可以澆滅火焰或淹死人，但燃燒時煙霧中的氣態水或人體呼吸中存在的氣態水卻對其來源沒有這樣的影響。火焰和生命還有一點相像的是，一旦沒有了氧氣，兩者都會因此而終結。蠟燭產生的光和熱來自於石蠟分子中化學鍵的斷裂，而你皮膚的溫度則與食物中各種分子間化學鍵的斷裂緊密相關。不過，儘管燃燒與呼吸的基本公式如此接近，但是二者的作用過程卻有著明顯差異。
在蠟燭的火焰中，周邊環境裡的氧氣直接攻擊熔融狀態的蠟，把電子從一堆灼熱的富碳粒子和電離氣體組成的燃料分子中撕扯出來。當氣態火焰溫度、密度、電離達到一定程度的時候，就被稱作「等離子態」，例如溫度高達6000華氏度（3300攝氏度）氧炔焊的焊接端，該術語也常常用來表示太陽這個熾熱球體。等離子態是物質的第四種形態，對固液氣這三種我們已經熟知的狀態而言，也是一種動態補充，而且很可能是宇宙中物質最主要的可見形式，因為恆星就是由等離子體構成的。在地球上，火焰並沒有那麼兇猛，只是將碳基燃料分解成與它們的原始狀態類似的簡單顆粒而已。舉個例子，用於製造石蠟的石油，是由捕光性藻類利用二氧化碳與水合成的；當蠟燭燃燒時，其中的碳原子與氫原子分別和氧原子結合成二氧化碳與水，擴散到大氣中。這些原料轉化為生物組織時需要吸收太陽能，燃燒時又釋放了出來，而且過程飛快，以致蠟燭火焰最熱部分的溫度可達2500華氏度（1400攝氏度）。
然而，當氧氣處在細胞這個可控的範圍內時，它便不再是一頭怒氣衝天的獅子，而更像一隻訓練有素、嗷嗷待哺的家貓。舉例來說，當蠟燭火焰中的高溫石蠟開始分解時，氧氣猛撲到火焰上，轉眼間碳原子和氫原子已經落入了它的魔爪。而當富含碳元素的食物在體內發生氧化時，雖然產生的是相同的廢物（CO2和H2O），卻是經過兩個步驟。當你吸入空氣時，氧氣不會像從蠟燭裡那樣捕獲碳原子，因為在細胞內部這個相對溫和的環境下，氧氣轉而去專一地捕獲氫原子。想想你有多幸運，細胞呼吸產生能量的速度很慢，釋放的速度足以保持你的體溫而又不會把你灼傷。
要想像這個過程如何開展，可以借用阿爾伯特·愛因斯坦的「思維實驗」技術，當你再一次呼吸時，讓想像力隨著氧氣分子滑落到你的喉嚨，並進入你的肺。你剛剛吸入的空氣中大約有3/4的氮氣，除了讓你的肺保持膨脹以外，它們對你沒有任何作用。你的目標是空氣中那由氧氣分子構成的21％，但你只能通過在混合物中仔細搜尋來獲取，就像從一堆糖豆裡用勺子挑出那些顏色你喜歡的那樣。
隨著你的胸腔擴大且空氣被壓縮進去，這些氣體通過頭髮絲一般細的支氣管擠壓到數以億計的肺泡中，這些泡沫一樣的肺泡形成了肺內部粉紅色的海綿狀結構。它們的表面具有吸附性，全部表面積加起來接近750平方英尺（70平方米），幾乎相當於單打網球場面積的1/3。在那裡，大多數空氣分子被擠進肺泡之間的狹窄空間，那裡的毛細血管將它們聚集起來。微觀尺度上來看，你的血液就像滿是擠滿半透明深紅色斑點的液體，當肺部搏動時，它們只花不到一秒鐘便擠進肺泡中。這些紅血球細胞像一輛輛快速移動的車輛，它們可以載著氧氣穿過數百英里的血管抵達你身體的任何地方。
與此同時，剛剛在細胞中產生的二氧化碳從血液中逸出並進入到肺泡中。在整個過程中，大部分新吸入的氧氣只是簡單地又從肺裡面被吹了出來。儘管看起來有些浪費，但這種低效卻也有好處。殘餘的氧氣可以在口對口人工呼吸中對無意識的人發揮作用，而不會讓他們因為二氧化碳窒息而死。
1品脫（0.47升）的血液大約可以攜帶0.2品脫（0.094升）的氧氣，幾乎足以維持人體一分鐘的靜息狀態。不過在這個從肺到細胞然後又返回的旅程裡，氧氣的含量逐漸下降。當靜脈血將氣體重新送回肺泡時，跟肺部中的空氣相比，其氧氣含量幾乎可以忽略，而這種不平衡可以驅動更多氧氣擴散到血液中。
如果說氧氣分子是有目標的話，那麼當它們進入你的身體時，最首要的目標就是在你的體內分解。但是如果你想陪著氧氣分子一起到你的細胞中走完它的人體之旅，你只能把自己變成一種形而上學的東西。你也不得不這麼做，因為很顯然，你不可能變成不可壓縮的原子後還是你自己，就像一棟由磚蓋成的大樓縮減為一塊磚後不可能仍然是這棟樓。把原子範圍的尺度放大到適應你的尺度同樣不適用，因為在這樣的奇幻世界裡，你周圍每樣事物的運動速度都會快得離奇。原子只有人體的百億分之一那麼大，所以，氧原子從心臟到雙手的旅程就相當於人類尺度下的數百萬英里那麼遠。手臂肱動脈的血液在一秒鐘內就可以走完這個旅程，如果放到宏觀尺度，原子的運動速度需要超過光速才可能完成同樣的事情，而愛因斯坦關於相對論的研究早已說明這不可能發生。
即使忽略這些因縮小和放大帶來的邏輯問題，原子領域也比我們熟悉的常規世界要奇怪得多。原子變化很快，並且電子雲的外邊界不穩定，以至於被觀察對象的原子表面並不清晰。這個難以想像的微型世界，不像我們熟悉的宏觀尺度——既沒有空氣可供呼吸，也沒有聲音可以欣賞，可見光也無法照亮我們要觀察的對象。
儘管如此，通過這個思維實驗，你還是可以去想像你的所見所感：將一個皮膚細胞放大一百億倍，將會成為一座三百英尺（90米）高並充滿生機的小山，這樣你就能更容易地看到氧氣在裡面是如何發生變化的。在這樣的規模下，組成細胞的原子就如同沙粒一般大小，而此時你的身體躺下來的時候則佔據巨大的空間，頭在紐約，腰身橫跨太平洋，而腳卻位於澳大利亞。
你現在需要強行鑽過一層柔韌的油膜才能進入到這座「細胞山」中。山體內很潮濕——我們暫且接受這個設定，假設你在充滿多糖物質的細胞裡還能呼吸。山體內的場景看起來極富工業特徵，結構蛋白質構成的線纜有手臂那麼粗，延伸到四面八方，支撐著細胞外形。
旁邊不遠處就是你要參觀的目的地——一個圓柱形氣泡狀的物體，差不多有拖拉機車斗那麼大。這是線粒體，一座活的能量車間，食物就是它的燃料。你的每一個細胞中可能含有的線粒體數量從幾十個到上千個，並且它們形態各異，可能像豆莢也可能像麵條。正是在這些線粒體中，你所呼吸的氧氣來到了它們命運的終點。
細胞中的酶以及線粒體的核將食物的分子粉碎，形成一堆由大量電子、氫離子以及二氧化碳構成的大雜燴。線粒體核周圍是一層軟膜，其中嵌有一系列蛋白質，電子便由它們吸收，有一些還會在電子通過時發生抽動、彎曲或者翻滾。正是由於這些分子機器的運轉，化學能得以儲存，並為肌肉和代謝提供動力。有的時候，這個過程也會幫助身體產生熱量。
最後，每一個完成能量轉移的電子都完成了最後一躍，從而為後續趕來的電子騰出空間。而這裡，就是你對含氧空氣有所需求的精確地點。
利用這些跳躍的電子，氧氣從粉碎後的食物分子中拴住了氫離子。在這個食物與空氣參與的轉變過程中，進食與呼吸這兩個過程得到的不同成分完成重組，並產生H2O分子，也就是人體中代謝生成的水分。在過去幾天中，在吸入的氧氣的協助下，你的靜脈中有1/10的液體是通過這種方式生成的。因此，空氣和水之間的關聯比煉金術師們想像的還要緊密，因為它們可以互相展現對方原子的重組。
這，便是你呼吸的原因。你利用空氣啟動了細胞這台微型機器，又花上一點時間收拾了那些潮濕的廢棄物，並通過呼氣、流汗等各種方式將它們排到周圍環境中。通過這種方式，你將火焰中的碳、氫氧化反應分割成了兩個獨立過程，從而也顯示出「生命之火」這種比喻並不那麼恰如其分，更貼切的說法應該是，你每一次吸氣，空氣都成為了你身體的一部分。