科學家首次發現精子運動違背牛頓第三定律作用力和反作用力

日本京都大學的研究人員發現，精子的鞭毛或尾巴通過改變形狀與周圍液體相互作用，推動精子前進，但精子不會從周圍環境中引起相等和相反的反應。專家們說，這種運動方式違背了牛頓第三定律，即作用力和反作用力總是大小相等，方向相反。

研究小組使用人類精子細胞和藻類進行研究，因為這兩種細胞都有鞭毛，可以幫助它們在液體中前進。這些尾巴是有彈性的，可以變形并恢復到原來的形狀。

但是，尾巴的彈性表明，精子不應該有任何運動，因為精子擺動尾巴時并沒有向周圍環境釋放多少能量。

研究人員在顯微鏡下對藻類和精子細胞進行了分析，發現這對藻類和精子細胞利用它們的尾巴進行波浪式運動，推動和拉動它們穿過周圍的液體環境。

根據牛頓第三定律，這種運動最終會減慢游泳者的速度。

精子尾巴的甩動避免了等效和相反的反應，違背了牛頓第三定律。

精子尾巴的甩動應該會損失能量，因為它在與周圍環境對抗時會變形。然而在甩動過程中，尾巴避免了等效和相反的反應，從而節省了能量。

通過以微小的方式彎曲以應對來自液體的反作用力，尾巴能夠避免出現相等和相反的反應，從而節省精子的能量。

研究人員稱這種能力為“奇異彈性”（odd elasticity）。

英國萊頓大學發表的一份研究報告稱，“奇異彈性”并不是固體活動的總稱，而是一種定義明確的物理機制，它能在固體或其他系統中產生主動力，在這些系統中，無需使用彈性勢能就可以產生廣義上的彈性。

文/南都記者 陳林