1994 年 › 第 11 期

对称又不对称的自然界

1994 年第 11 期 · 知识窗 · 禹云裘
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  对称,是自然界一种普遍而又奇妙有趣的现象。镶嵌天际的恒星、行星呈球状对称;小巧玲珑的雪花,精巧细腻的蜂巢呈平面对称;食盐、白糖是一些规则的对称晶体;大多数花朵辐射对称,有中央叶脉的叶片左右对称;人和鸟兽虫鱼的五官、四肢左右无不对称。   人类在赞叹大自然的对称美之余,也利用对称为自身服务,小到衣物装饰,大到房屋建筑,都有人工创造的极其丰富的对称。在现代,对称的应用更是比比皆是。各种飞机、轮船是模仿生物对称形体而制造的。导弹采用了蜂巢对称结构后,节省了材料,减轻了重量,甚至家庭用的电风扇,服装的设计,窗上的剪纸,无不采用对称的形状。   “对称”能给人以整齐、沉静、稳重的美感,但由此也造成变化少、不自由,限制了灵动和飞跃。曹雪芹是古代第一个对“对称”显得不安分的人。如他笔下的芳官,连戴耳环也是一边大一边小的,显得错落有致,别有一番风韵。事实上,正如古代有位哲学家所说,世界上没有两样完全相同的东西。仔细观察有中脉叶子的细微结构,两边叶脉的数量和分布、叶缘缺刻或锯齿的数目和分布都是不同的。绝大多数人的面部发育都不对称,66%的人左耳稍大于右耳,56%的人左眼略大,59%的人右半侧脸较大。人的躯干、四肢也不完全对称,左肩往往较高。75%的人右侧上肢较左侧长。人的两手的掌纹,不但细脉络不同,粗纹也不完全一样。可以说,生物界里的不对称是绝对的,而对称只是相对的。实验研究证明,这是由于细胞内原生质的不对称性所引起的。从生物体内蛋白质等物质分子结构可清楚地看到,一般呈不对称的结构形式。研究发现,不对称原生质的新陈代谢活动能力,比起左右结构相等的化学物至少要快3倍。由此可见,不对称性对生命的进化有重要意义。自然界的发展,正是一个对称性不断减少的过程。   对称,又不完全对称,这就是瑰丽多姿的自然界。
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