本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
在最近的一篇文章中,我提出了一个关于手性的谜题,以及如何向遥远的外星人传达左右的概念。正如我从我们的博客网络沙皇 Bora Zivcovic 那里了解到,我提出的谜题方式只是理查德·费曼在 1964 年向康奈尔大学学生提出的一个谜题的笨拙且不够优雅的版本,这也许并不令人惊讶。
费曼在他的讲座中说:“假设我们正在与火星人、或大角星人或其他什么东西进行电话交谈。”“我们不知道他在哪里,我们想向他描述事物。” 费曼指出,建立沟通的一种方法是从基础开始,没有什么比整数更基础的了(卡尔·萨根后来在《接触》中利用了同样的想法)。
然而,在某个时候,我们大概学会了如何沟通,火星人对了解我们很感兴趣。“假设他说,‘你们这些家伙’——在我们和他熟悉之后——‘你们很好;现在我想知道你们长什么样子。’”
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费曼指出,描述诸如体型之类的特征很容易,因为我们可以诉诸于在世界各地都相同的关于世界的 факты——例如氢原子的大小。
但火星人想了解更多。“然后他说,‘这很有趣;你们的内部看起来怎么样?’ 所以我们描述了心脏等等,然后我们说,‘现在,把心脏放在左边。’ 现在的问题是,我们如何告诉他哪边是左边?”
我们可能想尝试使用的一个参考点是生物化学。“‘哦,你拿甜菜糖,你看,然后把它放在水里,它就会转动。’ 唯一的问题是,他在那里没有甜菜。” 在这里,费曼指的是当偏振光穿过蔗糖水溶液时,其偏振会发生扭曲。
这种效应是由于蔗糖有两种变体,它们的分子结构互为镜像,并且对光的偏振具有相反的影响。(两种变体的均匀混合物对光没有影响。)所有生物来源的蔗糖都是同一种变体,称为右旋,但我们无法知道外星人的糖——假设他们有糖——是否与我们的手性相同。
蛋白质和 DNA 也是如此。“我们无法知道……进化过程中的偶然事件是否会从也许是错误方向的链开始:我们无法分辨。” (顺便说一句,这也是为什么在进行一些化学分析之前吃外星披萨是个坏主意的原因之一。)
费曼的讲座题为“物理定律中的对称性”,是他 1964 年在康奈尔大学举行的“物理定律的特征”系列讲座的一部分,可以在微软教育网站上观看完整版。您可以跳转到讲座的第 11 节观看关于手性的部分。但我建议观看完整内容。这个人本身的存在、智慧和魅力都非常非凡。
剧透警告:在谈论糖之后,费曼继续给出谜题的答案,该答案基于当时非常新的物理学,于 1957 年被发现。(更多细节将在后续文章中介绍。)如果他在十年前做同样的讲座,人们只能想知道他会说什么——也许,只是简单地说,当时还没有已知的利用物理定律区分左右的方法。
未完待续!
这篇文章是关于手性系列文章的一部分。以下是该系列的所有文章:
推荐阅读
《新左右开弓的宇宙:从镜像反射到超弦的对称与不对称:第三修订版》。作者:Martin Gardner?。2005年。
《宇宙的手性》。Roger A. Hegstrom 和 Dilip K. Kondepudi 发表于《大众科学》,第 262 卷,第 108-115 页;1990 年 1 月。
《外星披萨,有人要吗?》Davide Castelvecchi 发表于《科学新闻》,第 172 卷,第 7 期,第 107- 页;2007 年 8 月 18 日