聽我說,通過這種操作,可以將你的左手變成右手

2021-01-13 正五邊形的世界0科學

首先,我希望你知道,你是無論如何不能在我們現在所處的空間之中,將左手轉成右手的,不信的話你可以試試。左手和右手看上去很是想像,卻是極為不同的。

人們把雙手的這種性質稱為手性,具體的來說,手性說的是,兩個物體互為鏡像(這就是左右手看上去如此之像的原因),但又無法通過平移旋轉等操作互相重合。我們的雙手無疑是這個詞的來源,你可以對著鏡子照照自己的右手,這時候你會發現鏡子裡的右手,正是你的左手,但左手與右手是無論如何都不能重合的。

手性碳

那麼標題還有意義嗎?當然是有的,注意一開始就說了,是我們無法在我們所處的空間內將左手變成右手。現在考慮兩個二維的手性分子,就像下面這兩個

如果僅在二維平面進行操作的話,那麼無論如何我們都無法將其中一個變成另一個。但此時我們會說,我們怎麼會傻到這種地步,把其中一個拿起來翻個個不就可以了嗎?於是我們的確這麼做了,於是接下來神奇的事情發生了,我們發現這兩個分子竟變得一模一樣了!

我們甚至不用把分子拿起來,相反的,我們把二維空間轉一下,形成一個莫比烏斯帶的結構,我們把分子沿著這條帶移動,我們發現,在繞莫比烏斯帶一圈之後,分子不知道什麼時候開始神奇的上下顛倒了,而此時我們再次旋轉這個分子,會發現它和另一個也一模一樣了!莫比烏斯帶的神奇之處在於,它始終只是一個二維平面,但在第三維高度的方向扭曲了。

同樣的,假如我們現在是處在在一處四維空間的話,那麼我們拿出一隻右手套,並讓它在第四個方向(長,寬,高外的第四個)顛倒一下,之後我們會神奇的發現,這個右手套已經不知道什麼時候變成了左手套。

當然我們顯然不是處於四維空間中的,但或許宇宙在大尺度上存在類似於莫比烏斯帶的彎曲,這樣的話,未來的人類就可以拉著滿滿一貨倉的右手套,在空間中飛行一圈之後,這些手套就全都變成了右手套!

最後,這張圖大概有很多人見過,但我想同樣很多人不知道畫家是誰,它是畫家埃舍爾的作品,它的作品大都體現出一種空間的錯亂感,有興趣的讀者可以去找一找關於他的書看看。

埃舍爾的畫

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