自然界是極其美妙的,它愛自己,也愛對稱。
追求對稱,只為美?
世界上的一切生物幾乎都是對稱的。
昆蟲是對稱的,它們都有三對足、兩對翅,從中間將昆蟲一分為二,左右的模樣一樣;鳥類是對稱的,你見過一只翅膀大一只翅膀小的鳥嗎?
一個雪花晶體是對稱的,一朵梅花的花瓣是對稱的,一個酒瓶是對稱的,蝴蝶翩翩扇動的雙翼也是對稱的。
一棵樹整體看上去不對稱,如果你折下一根樹杈,細心觀察,就會發(fā)現(xiàn),它的葉序是對稱的——左邊長了一片樹葉,右邊向上一定距離,又長了一片……
我們做一只乒乓球和圓柱形的易拉罐,是為了制造和使用的方便。如果人類愿意,我們盡管可以將汽水灌入一個古怪的多面的不對稱的罐子,但是那樣制作起來一定要麻煩得多。
人類因為美,也因為制造與使用的方便而偏愛對稱,可為什么自然界會使足了勁去追求對稱?又是誰設計了這么多高度完美的對稱?
這一自然之謎,科學家們提供的簡單答案是:也許它們是由大量同一的“零件”構成的。大自然本身是在宇宙“生產(chǎn)線”上“大批量”生產(chǎn)出來的,為了“制造”的簡捷和方便,也許宇宙也遵循某種“最優(yōu)化的原則”。
為什么會如此?這本身是個更大的謎。
一些科學家認為,包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的宇宙有深層的數(shù)字結構,遵循著某種我們還難以理解的對稱的原則。
古希臘哲人柏拉圖說:“上帝是一個幾何學家。”量子力學的先驅之一保爾·狄拉克也說:“上帝自然是一個高明的數(shù)學家,它運用高深的數(shù)學原則來建造宇宙,而且比我們?nèi)祟愒斓酶谩!?/p>
而對于這一切,我們的了解又是那么有限。
對稱的美妙吸引了大家的目光,自然界中的不對稱似乎不服氣了,他們也要出來露露臉——盡管宇宙充滿了對稱,但同時也充滿了不對稱或被打破了的對稱。
液態(tài)水分子有一種球性的對稱,這是水之所以能流動的奧秘所在,但當水受冷結冰時,這種完美的對稱就被破壞,而轉變成低層次的如雪花晶體般的六邊形的新的對稱。
同樣,大自然中的對稱也以多種多樣的方式被打破。如豹、狗、貓身上的斑點與花紋并不嚴格對稱,我們?nèi)祟惖男呐K位于胸腔的左邊,也將外部形體的對稱打破。
除了這種形體的位置不對稱外,還有一種有趣的時間上的不對稱,如大多數(shù)鳥飛行時都是同時拍打雙翅的,但奇怪的是,燕子和蝙蝠卻是交替著拍打雙翅。
這種對稱與不對稱的奇妙變換,如同宇宙本身的神秘性,人們對此有了無限的遐思。