我們在看電視上的氣象云圖的時候,總能看到巨大的氣團覆蓋在地球上空的圖像。每當有臺風的時候,就能看到臺風的云圖呈現為一個盤旋的樣子。那么,為什么會出現這種盤旋的圖像呢?我們要從自然界的螺旋現象說起。
我們都見過許多牛、羊的頭上長著一對彎角,這是由附著皮膚的骨錐狀體組成。動物表皮會制造出一種化學成分類似毛發的物質,形成角鞘,不斷生長就形成了角。角上的螺旋線,是在一定規律支配下生長的結果。在正常情況下,角底狹窄區域內的組織,不斷分裂生長,角就不斷伸長。如果各邊增長的速度一樣,那么長成的角就會是筆直的;如果角的一邊生長速度比另一邊快,那么角就長彎了,形成螺旋樣的彎角。
再拿頭發來說,許多黑人都長著一頭自然卷發,而東方黃色人種絕大多數都長著硬直形毛發。這種差異的原因就在于兩者分子結構上的差異。黑色人種的角朊蛋白結構呈螺旋形,而黃種人角朊蛋白的結構是直形的。所以,黑人的頭發就長成了卷發,而我們的頭發卻是直的。
在動物身上,這樣的例子還有很多。如鸚鵡螺,其外形就是一種巨大的對數螺線。除了動物,在植物中,也有螺旋結構的存在。許多植物的莖、皮和子實都是按照螺旋規則排列的。這些規則在數學上極為精確。例如,向日葵的種子都按螺旋形排列,一些呈順時針,一些呈逆時針。
植物學家發現,在自然界中,這兩種螺旋結構只會以某些“神奇”的組合同時出現。比如,21個順時針、34個逆時針,或34個順時針、55個逆時針。有趣的是,這些數字排在一起,是一個著名的數列:斐波納契數列。該數列中,前兩個數為1和1,此后每個數都是前面兩數之和。這是為什么呢?有數學家證明,斐波納契數列使花朵頂端的種子數最多。對于爬藤植物來說,億萬年的進化使它們呈螺旋形生長。按照這樣的方式生長,使得它們在攀爬的同時,盡可能使自己多接觸陽光。
現在我們該說到臺風了。一場臺風可以橫掃數百千米,再加上巨大的風力,其釋放的能量相當驚人。這可怕的力量一部分來自太陽的熱,后者加劇了熱帶地區的蒸發作用,使大量熱能進入大氣層。但是,臺風之所以是螺旋形狀,卻是因為地球自轉。這在物理上被稱為科里奧利效應。這種效應把新形成的水汽變為烏云、狂風和暴雨組成的強烈旋轉的氣候現象。這種效應也使赤道以北的低壓系統逆時針自轉,南半球的情況則正好相反。
在所有的螺旋結構中,最著名的就是DNA的雙螺旋結構。這其中蘊涵著大自然中最神奇的秘密,那就是生命的秘密。當然了,要說最壯觀的螺旋結構,當然是星系了。要知道,在宇宙中,包括我們所在的銀河系在內,絕大多數星系都是螺旋狀的。
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