神秘的螺旋現(xiàn)象
生活中,人們隨處可以看見各種螺旋曲線,例如飲料瓶的螺紋瓶口、驅(qū)蚊用的蚊香等。自然界中無論是動物或植物,它們的形貌外觀、生活習(xí)性、生長傾向等方面都與螺旋曲線息息相關(guān),有科學(xué)家稱之為“生命曲線”。
有人總結(jié)了7種“生命曲線”:阿基米德螺旋線、對數(shù)螺旋線、雙曲線螺旋線、拋物線螺旋線、羊角螺旋線、圓柱螺旋線和錐形螺旋線。
其中圓柱螺旋線最為簡單,例如牽牛花和菟絲子的生長傾向都屬于這種螺旋線,但前者是沿著逆時(shí)針方向右旋向上生長,而后者是沿著順時(shí)針方向左旋向上攀援。而造成兩者生長差異的主要原因是遺傳學(xué)和力學(xué)。地球上的物種不僅會受到地心引力的影響,同時(shí)也會受到地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的偏向作用力的影響,這種效應(yīng)被稱為科氏效應(yīng),而對應(yīng)的偏向力又被稱為科氏力。在科氏效應(yīng)的影響下,生長在北半球的菟絲子朝著順時(shí)針方向發(fā)展。但是同在北半球的牽牛花為何恰恰相反呢?這需要追溯到其祖輩的遺傳基因。牽牛花原生長在南半球,在科氏力作用下呈現(xiàn)逆時(shí)針方向右旋向上生長傾向,這種基因存在較強(qiáng)的穩(wěn)定性從而被遺傳至今,這也導(dǎo)致牽牛花的生長性狀沒有因地域遷移而發(fā)生變化。
有些植物的性別也可以通過螺紋曲線來辨別。比如柳樹和月桂樹等植物的葉序旋轉(zhuǎn)方向是有規(guī)律的,陰性植物的葉子由左向右排列,而陽性植物的葉子由右向左排列。對于一些針狀葉植物來說,它們的螺旋特性并不是葉子在莖上的排列方式,而在于葉子本身的旋轉(zhuǎn)方向。比如具有成對而生特性的松樹葉,每一對松針的螺旋方向均呈現(xiàn)一致性。
螺旋曲線在動物界中的表現(xiàn)形式更加復(fù)雜多樣。例如牛角、山羊角和蝸牛殼上都存在對數(shù)螺旋線。據(jù)科學(xué)研究證明,這些動物身上的螺紋是新舊結(jié)構(gòu)逐漸承接的產(chǎn)物。新螺紋在舊螺紋的基礎(chǔ)上通過衍生物持續(xù)增生,具有連續(xù)性,從小到大,逐漸產(chǎn)生了對數(shù)螺旋形貌。且新螺紋的第一部分嚴(yán)格按照原有的對數(shù)螺旋性增生,例如蝸牛殼腔中的生命體在長大的同時(shí),蝸牛殼也按照相同的比例生長。
不僅僅是地球上的生物,銀河系的天體運(yùn)動中也藏有螺旋現(xiàn)象。銀河系就是一個(gè)超大型螺旋結(jié)構(gòu),其中心是最密集的恒星聚集處,稱為“銀核”;而在銀核周圍沿著同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)的星體環(huán)繞區(qū)域,稱為“銀盤”。銀核的自轉(zhuǎn)帶動著銀盤的旋轉(zhuǎn),這種螺旋形運(yùn)動由內(nèi)向外延伸,構(gòu)成了銀河系壯觀的景象。
無論是宏觀的頭發(fā)生長方向,還是微觀的DNA結(jié)構(gòu),都是螺旋曲線呈現(xiàn)的一種生命軌跡。它以各種各樣的形式存在于宇宙萬物當(dāng)中,不斷闡述著生命的魅力。