左旋与右旋之谜

张力实/文

物质世界大到宇宙,小到微粒子都是旋转运动着的。它们不是顺时针方向旋转,就是逆时针方向旋转。顺时针方向旋转叫右旋性,逆时针方向旋转叫左旋性。

例如,有一种叫做“中微子”的基本粒子,它就是左旋性的基本粒子。中微子是构成物质的最小粒子之一,直到1956年才在实验中被观察到。在静止时它不带电荷,与其他粒子几乎不发生相互作用,质量接近零。它以光速飞快旋转,可以穿透地球。最初谁也没观测到它,被称为幽灵粒子,后来通过涂观测研究,证实了中微子的确存在,而且世界上只存在着左旋中微子,根本没有右旋的中微子。

为什么只有左旋性中微子?对这个问题日本东京大学原子核研究所的本间三郎教授解释说:“宇宙诞生初期,物质是对称的。有物质就有反物质,有左旋中微子就有右旋中微子。后来由于宇宙的膨胀运动和物质的进化,物质优势偏于一方,对称性受到破坏。宇宙诞生时本身就是左旋的,因此做为宇宙间物质的基本粒子中微子也是左旋的。研究中微子的左旋性有助于了解宇宙诞生的奥秘。

有化学刺激性的气味或香味,它们的分子也有右旋性或左旋性。例如葡萄糖是生物体中最重要的一种单糖,是含醛基的己糖。葡萄糖的水溶液旋光性向右,所以叫“右旋糖”。果糖是含酮基的己糖,是常见糖类中最甜的糖。果糖的水溶液的旋光性向左,所以叫左旋糖。这里所说的旋光性,指的是平面偏振光射入某些物质后,其振动面发生的旋转性。平面偏振光射入葡萄糖溶液发生右旋性,因而葡萄糖也叫右旋糖。食品的香味也因其分子的左旋性或右旋性的不同,而表现出不同的香味。

氨基酸类同样也有左旋性和右旋性。氨基酸分子式相同,但由于分子的主体配置不同,其旋光方向也会相反。就像左手和右手的对应关系那样。

宇宙间的物质都具有右或左的旋转性这个谜,需要物理、化学、生物学界的共同努力才能揭开。

摘自《知识就是力量》1995年第9期