揭開深層的宇宙法則之魅影

自然世界美麗但又複雜。色彩斑斕,形狀各異。但這似乎,只是一種更深層東西的投影,自然的基本法則。世界看起來很美麗,若能參透當中的道理,那就更美麗了。它們就像是用薄紙剪出來的一樣。複雜而又精緻。它們各不相同但又都有一些相似之處。

揭開深層的宇宙法則之魅影

它們結構中所有的相似性和差異性都可以用一些簡單的自然法則來解釋。它們可以解釋很多事情。星球、雪花、蜂巢、冰山以及宇宙中的各類生物,這些都是怎樣形成的?為什麼它們各不相同,卻又相似的讓人驚歎?說到這些自然產生的結構,大家心裡可能都會問到,為什麼恆星是球形的?雪花怎樣形成的?蜂巢為什麼是正六邊形的?為什麼冰山能漂浮?而答案則讓我們能夠瞥見塑造它們的:自然基本法則。

揭開深層的宇宙法則之魅影

各類形狀會以各種尺寸出現在宇宙中。地球是一個近乎完美的球體。雕琢地球的是一種自然中的基本力宇宙普遍法則,逐漸把它雕刻成我們熟悉優雅對稱的球體。但在接近地表,散佈著無數的形狀和形態。在自然界出現的每一種形態結構中。都能窺見隱藏在其中的簡單法則。比如說為什麼蜂蜜要建造六邊形的蜂巢呢?這實際上是一個數學問題。這個問題就是怎樣用尺寸相同的形狀,把空間進行隔離並使用最少量的材料。為什麼這對蜜蜂很重要?因為蜜蜂使用蜂蠟建造,而蜂蠟對於蜜蜂來說極其珍貴。那麼應該用什麼形狀呢?是正方形嗎?或者三角形?可以看出來,用圓形不可以,因為把幾個圓形放在一起。它們之間就有空隙。效率不高。效率最高的是六邊形嗎?這其實是一個聽起來簡單,但答案卻非常複雜的問題。它是一個古老數學的問題之一,它甚至有一個專用名詞叫做“蜂窩猜想”。數學家們已經研究了數千年了。一直到最近蜂窩猜想才被解,原來六邊形的確是效率最高的形狀。蜜蜂早就知道了,這個幾千年來數學家都不知曉的答案。這裡用“知道”這個不太嚴謹的詞來描述,是因為一直到現在對蜜蜂如何建建造蜂巢。但是生物學家們還有很大的爭議。蜜蜂是憑自己的本能從開始就建造六邊形嗎?還是建造更簡單的形狀,比如圓形,然後蜂蠟受熱會變形後。圓形按照物理定理變成了六邊形,目前都還沒有共識,不過數學家和蜜蜂有共識的是,六邊形的確是效率最高的形狀。而這就為你展現了一個美麗的事物,數學是通用的語言。當你看見一個完美的蜂巢的時候。你能看到蜜蜂將數學語言,變成現實完美的形狀揭示出了簡單的法則。

揭開深層的宇宙法則之魅影

無論是被重力塑造而變為球形的行星還是使用數學方法精煉的高效六邊形蜂巢。簡單的法則決定著我們看到的形狀,而且普遍有效。自然的力量雕琢並限制著一切物體的形狀。無論是卵石岩石,懸崖等,無生命的,還是生命體的,當然基礎物理學不是唯一塑造生命的力量,淨化透過自然選擇,歷經歲月,塑造著生命,反映著它們的環境以及與其它生命形式之間的相互作用。而且進化者數十億年來完成這些的。所以如果不明白它們的進化歷史,就無法理解生命體呈現的形狀。自然界極少有動物能夠完全擺脫對稱。

揭開深層的宇宙法則之魅影

在自由漂浮的世界裡。生命逐漸採用不同形式的對稱以獲得所需。一些動物變成圓形,或者是放射對稱,圍繞著中心組建自己的感覺器官。它們並不去尋找食物,而是是等待食物自投羅網。但有些動物為了真正的追逐獵物,就得把這種側面拋在身後,你需要從中間平分。這就變成了兩側對稱,基本是分為左右兩邊,以此為基礎可以構建用來抓取獵物的肢,有頭有尾。體態的形成,歷經數億的時間,它提供了生存優勢,最終一切有大腦的動物均為兩側對稱。兩側對稱,能夠帶來靈活敏捷狡猾而迅猛的掠奪食者和輕盈快速的獵物,相互驅使共同發展,人體美麗的對稱性,我們都習以為常,這一產物其實反映了波瀾壯闊的歷史,可追溯到地球最早期的生命的形式。物體的對稱性的認知可建立於對歷史的瞭解,和物競天擇的進化結果。已延續數億年,甚至更久。

揭開深層的宇宙法則之魅影

雪花的結構和對稱性呢?這裡並不涉及自然選擇,也不存在DNA記錄和複製資訊,而是基於基本物理法則自然呈現。冰凍瞬間揭示了潛藏的自然法則,如何產生近乎無窮的複雜性,因為雪花在幾分鐘內形成,並且由單一的成分構成,它有著奇特的屬性,這就帶來了大量天然的排列形式。呈現出各種形狀大小和狀態。

揭開深層的宇宙法則之魅影

美國就有一科學團隊針對冰山。進行了更加深入的瞭解,這些冰山形成之初極為純淨簡單。都是由最初的雪花歷經數千年,它們壓縮成冰川,最後斷裂為冰山,平均重達20萬噸。這些冰山或多或少,每個大約有100萬億雪花組成。冰山的底部,並不是一塊平整的面,它上面有著很小的酒窩,整個看起來就像大號的高爾夫球。

揭開深層的宇宙法則之魅影

其中最簡單的問題便在於冰山行為中最明顯的一點,為什麼冰山會漂浮。 因為沒有別的常見固體能漂在自身業態裡。答案在於水分子本身的結構上,拿一個水分子來舉例,它是由兩個氫原子粘在一個氧原子上,兩個氫原子和帶有一個正電荷,並粘附在帶有一個正電核的氧原子核上。它們周圍都是帶有負電荷的電子,這使得三個原子連在一起帶負電荷的電子傾向於聚在氧原子核周圍。使得兩個支腳式的氫原子略微帶有正電荷這意味著那些正電荷可以吸引其它水分子的負電荷末端。所以一個氧原子被吸引過來,並固定到支腳上。在另一邊另一個水分子的氧原子,也被正電荷所吸引,並固定到支腳上,在上面也有一個氫原子連線到支腳上,所以這就建立了一種結構,一種開放的晶體結構。這其實就是一種六邊形的形狀,它的這種屬性,這種開放結構。則體現了水分子本身的底層結構也使得固態冰會比液態水的密度更小。這也就是冰山,為什麼能夠漂浮於水中的原因。結構是凝聚分子的自然力量的一種魅影這些力量塑造了水的每一個分子,也塑造了雪花的六角對稱。你可以看出它們都有共同點,它們都是六角的,你用眼睛也能夠看到每一片雪花都是不一樣的,有一些差別很大,很難想象所有的這樣美麗與複雜。竟是在一些簡單的自然法則下,自然而然產生的。

揭開深層的宇宙法則之魅影

雪花從天而降的過程中,它們形成並以對稱的結構生長。這是一個奇妙而錯綜複雜的過程,每一片雪花都以微微不同的路徑,從天空上飄落到地上,這意味著每一片雪花都以微微不同的方式成長。因此世界上沒有兩片相同的雪花,因為時間上沒有兩條相同的路徑每一片雪花都有著一樣的組成部件。核心都是一樣基礎性又美麗對稱的自然之力,但是,由於它們的歷史,它們的形成的方式,它們都互相不同,太陽系也是如此,各個星球也是如此,人類也是如此,我們都是有同樣的部件組成的,但我們都有微小而重要的差異。因為我們的行程歷史各不相同。

揭開深層的宇宙法則之魅影

我們在宇宙中所見的各種結構,比如恆星與行星數目與雪花。都是更深層事物的投影。它們的面紗之下是一種美麗與簡潔想想便是很美妙,我們的起源與進化就如同一場風雪雨中的雪花的形成,它們都可由一些簡單的自然法則描述。而同樣美妙的是產生於仔細觀察自然並想理解自然的這一想法。