科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)精子運(yùn)動(dòng)違背牛頓第三定律作用力和反作用力

日本京都大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，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(dòng)精子前進(jìn)，但精子不會(huì)從周圍環(huán)境中引起相等和相反的反應(yīng)。專家們說，這種運(yùn)動(dòng)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(xì)胞和藻類進(jìn)行研究，因?yàn)檫@兩種細(xì)胞都有鞭毛，可以幫助它們?cè)谝后w中前進(jìn)。這些尾巴是有彈性的，可以變形并恢復(fù)到原來的形狀。

但是，尾巴的彈性表明，精子不應(yīng)該有任何運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榫訑[動(dòng)尾巴時(shí)并沒有向周圍環(huán)境釋放多少能量。

研究人員在顯微鏡下對(duì)藻類和精子細(xì)胞進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這對(duì)藻類和精子細(xì)胞利用它們的尾巴進(jìn)行波浪式運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)和拉動(dòng)它們穿過周圍的液體環(huán)境。

根據(jù)牛頓第三定律，這種運(yùn)動(dòng)最終會(huì)減慢游泳者的速度。

精子尾巴的甩動(dòng)避免了等效和相反的反應(yīng)，違背了牛頓第三定律。

精子尾巴的甩動(dòng)應(yīng)該會(huì)損失能量，因?yàn)樗谂c周圍環(huán)境對(duì)抗時(shí)會(huì)變形。然而在甩動(dòng)過程中，尾巴避免了等效和相反的反應(yīng)，從而節(jié)省了能量。

通過以微小的方式彎曲以應(yīng)對(duì)來自液體的反作用力，尾巴能夠避免出現(xiàn)相等和相反的反應(yīng)，從而節(jié)省精子的能量。

研究人員稱這種能力為“奇異彈性”（odd elasticity）。

英國(guó)萊頓大學(xué)發(fā)表的一份研究報(bào)告稱，“奇異彈性”并不是固體活動(dòng)的總稱，而是一種定義明確的物理機(jī)制，它能在固體或其他系統(tǒng)中產(chǎn)生主動(dòng)力，在這些系統(tǒng)中，無需使用彈性勢(shì)能就可以產(chǎn)生廣義上的彈性。

文/南都記者 陳林