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宇宙不对称机制导致智慧物种出现

来源:中网资讯 时间:2014-06-16 20:14:03

 

  

  初看起来,人体似乎是镜像对称的,但即使在外观上,也存在着不对称的因素。

  倾斜的生命

  生命本身就建立在隐藏对称性之上。初看起来,人体似乎是镜像对称的,但即便在外观上也存在着不对称的因素,比如头发往往会披向一边。更重要的是,我们的内部脏器都不是镜像对称排布的,部分原因在于,心脏本质上就是个非对称器官。一个心室负责向全身输泵含氧量高的动脉血,这需要一个强有力心室,另一个心室则负责向肺部输送有待补充氧气的静脉血。由于心肺距离很近,所以后一个心室不需要那么强壮,因此两个心室强弱并不对称。这也是我们大多数人感觉心脏位于胸腔左侧的原因。其他内部器官围绕心脏以一种非对称的方式排布,所有人都如此,但是每20万人当中会有一个,他的脏器排布方式刚好与正常方式成镜像反转。

  在更深的层次上,构成生命的分子本身就是不对称的。微生物学先驱路易·巴斯德(Louis Pasteur)甚至怀疑,是否“生命存在本身就是宇宙不对称所导致的结果”。

  生命的要素是碳,而量子定律决定了每个碳原子与周围其他原子可以形成4条共价键。一个最简单的例子就是甲烷CH4,它呈现出一个完美对称的正四面体构型——1个碳原子居中,4个氢原子构成正四面体的4个尖角。但是,假设碳的4个化学键连接的都是不同元素或分子,比如一种存在于牛奶中的分子C[H][COOH][CH3][OH],这种分子就没有转动对称性,而且它的两种镜像分子化学性质完全不同。在刘易斯·卡罗尔(Lewis Carroll)的《镜中世界奇遇记》中,爱丽丝想知道由镜像分子构成的牛奶能不能喝。答案是,对大多数人而言都不能喝,因为牛奶中那种分子的镜像就是会引起肌肉酸痛的乳酸。

  作为生命构架的氨基酸也具有四面体构型,也同样会有镜像分子,或者叫同分异构体。其中一种同分异构体可以构成生命,其他的就不行,至少目前我们还没发现。因此,在分子水平上,生命不是镜像对称的。尽管自然定律允许左手征和右手征分子以对称形式存在,但生命只能由其中一种构成(左手征)。就此而言,基本对称性在生命中被隐藏起来了。

  扭曲的星系

  稳定和对称亲如兄弟。即使你用双手握在购物推车把手的绝对中点去推它,它似乎也不会按你的想法笔直前进,而是要么偏左,要么偏右。这个例子说明,对完美对称哪怕最细微的偏离都会导致高度不稳定,因为你的右手可能比左手更有力,所以造成小车前进方向的巨大偏移。

  要是一个系统只受引力作用,又会如何?牛顿告诉我们,物体间的引力不关心方向,因此引力具有球对称性,所以最自然的结果是,引力作用会形成球对称的结构。月球和太阳都是绝佳的例证,球状星系也是如此。但是,绝大多数星系都不是球对称的。就拿旋涡星系来说,它们基本上都只沿着一个平面扩展。如果我们的星系样本只有仙女座大星系这一个旋涡星系的话,搞不好会得出这样的结论:引力只在二维平面上才是对称的。

作者:  责任编辑:yaoqun
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