520：颠覆你的“对称观”？！
48:09 Share

原来是这样原来是这样原来是这样欢迎来到原来是这样各位好我是徐东大家好我是子琳

一听到对称这个词我不知道子凌你会想到什么呢你别说我是很喜欢看到很多东西对称的你会有一种心理上的舒适感确实而且就事实上会有很多东西都是对称的你比如说蝴蝶的翅膀咱们的脸对还有像故宫的建筑对吧它都是左右两边长得几乎一模一样当然不可能完全一样但就是会

看着感觉很工整。嗯,这属于长在我们的审美上的,对吧?那确实,对称在我们生活当中是无处不在的。其实再小一点啊,微观层面,像是雪花的晶体,到极其宏伟的像是天体,再到我们的身体构造,还有各种各样的艺术设计,其实都充满了对称的美感和规律。它就像是大自然和人类都偏爱的一种所谓的秩序感。

对对对就是这种秩序感不过说到对称啊我记得小学还是初中的数学课上学过的好像有什么轴对称中心对称对吧想不到子凌竟然还记得啊那我相信大部分人对于对称的最初认识都是来自于这里那既然你记得对吧那你还记得他们具体是怎么定义的吗大部分人来回答一下你的问题啊

这个轴对称好像是说一个图形它沿着一条直线对折两边的部分呢是能够完全重合的那么这一条线呢就是对称轴比如像等腰三角形长方形是的包括其实像乔治每天折的纸飞机它就是一个典型的轴对称的对不对对对对那中心对称呢

中心对称它就是一个图形绕着某个点旋转 180 度它能跟原来的图形完全重合那么这个点呢就是对称中心比如说平行四边形啊圆啊对吧厉害厉害应该是这样吧确实确实记忆力超群了属于是当然了我相信尤其是在读中学的朋友应该对这些概念都很熟悉因为我们当时在学平面几何的时候这就是我们所接触到的标准定义大家可能也都是这么理解的对吧

那肯定啊课本上就是这么教的嘛但是大家回到我们今天的题目啊

就会发现可能这中间有一些玄机啊今天呢可能要给大家稍微泼点冷水这两个我们熟悉的定义啊特别是中心对称的定义如果放到更广阔的三维空间甚至降个维降到一维空间里那就不那么严谨了而轴对称里的这个轴呢其实它也有更加丰富的内涵

啊 不是吧我们学了那么多年的它难道是缩水版或者是简化版的定义吗数学课本也会这么不严谨吗还是先声明啊也不能说是错的毕竟我们是要看是在什么样的年龄阶段学的知识毕竟呢这些定义在处理平面图形的时候是完全够用而且非常直观的教材这样编写呢是有它的合理性的

但是如果我们想要真正的理解对称这个概念在物理化学等等更加广阔的领域里的应用那其实是需要一个更加普世也更加本质的定义

我懂的其实很多东西它都是阶段性的就像最开始教加减法的时候一也不能减二一样但是等到后面你就知道其实也是可以减二但这又是另外一个概念了确实所以接下来我们要去了解的是一个更加你说普世更加本质的定义我觉得这个会非常的烧脑是好像好久没有这种催眠向的比较硬和烧脑的话题了是

稍微有一点点但是相信我如果大家搞明白了之后其实会觉得非常有意思的首先我们先来想一个问题刚才子凌你说的中心对称它其实有一个关键的操作步骤这是什么

就是绕着一个点旋转 180 度对关键就是这个绕着一个点这个操作在二维平面上是没有问题的对吧你可以想象一张纸上的平行四边形咱们绕着中心点转半圈那它还是老样子对但是你想一想啊

在我们生活的三维空间里你能绕着一个点旋转一个物体吗比如说你手里拿个苹果你能让它只绕着苹果核的中心点转而不借助任何一根轴吗

这好像不行我要想让苹果转起来要么是捏着它的两端让它绕轴转要么是让它在桌子上绕着一个竖轴转对就总之好像是要有一个轴的单纯绕着一个点转

好像是做不到的没错那么在三维空间里呢我们无法实现真正意义上的绕着一个点的旋转所有的旋转呢都必须围绕一条直线也就是轴来进行那么问题就来了既然三维物体不能绕点转那三维物体还能有所谓的对称中心吗比如说一个正方体它的这个中心点算不算

对称中心呢这个我按之前的理解正方体绕中心点转 180 度好像也不对就是转不了对吧

但你直觉上会觉得正方体中心它有一个点嘛这个点它应该就是它的对称中心嘛是吧这就矛盾了是吗是那如果说正方体的例子还不够直观如果是标准的球体呢是吧感觉这个点毫无疑问是就在那对称中心对吧啊

这个其实就是之前定义的局限性了那我们再把这个维度降低一点我们想象一条直线也就是一维空间上面有一条线段 AB 它的终点是 O 在二维平面上看这个 O 显然是 AB 的对称中心没错吧

没错但是如果只在一维空间里你想想看我们有可能可以让线段 AB 绕着 O 点旋转 180 度吗那肯定不行啊一旋转就跑到直线外面去了它就不是一维空间了呀好像回到了上古时代的那个四维系列了是吧所以你看啊无论是一维还是三维它都不能严格的执行所谓的绕点旋转 180 度这个操作但是呢这并不妨碍线段正方体它们

他们是拥有对称中心的所以这说明什么呢这说明对称中心的本质可能跟旋转没有关系 Bingo 抓到核心了对称中心的定义其实根本不需要旋转它依赖的是另外一种更加基本的操作叫做反眼反眼生孩子那个反眼吗不是不是反向演绎反眼哦

反向演绎这两个字是吧但是完全没听懂这什么意思就高级词汇是吧别被这个名字吓到其实它所对应的这个意思是很简单的我们首先先想象空间里有一个点 O 在 O 之外还有一个点 A 接下来你从 A 点出发画一条直线穿过 O 点

然后在 O 点的另一侧找到一个点 B 使得 O 到 B 的距离等于 O 到 A 的距离并且 AOB 它是在一条直线上的那么我们就说 B 点是 A 点关于 O 点的对称点而这个从 A 变到 B 的操作其实就叫反眼

虽然这个名字没听过但这个操作听起来并不复杂很简单呀是不是就是感觉把 A 点对着 O 点这个镜子照了一下但是是穿心式的照镜子像穿糖葫芦一样避雾穿过去落在另一边等距离的地方是的这个穿心糖葫芦的比喻挺不错的那有了反眼这个操作其实对称中心的定义它也就来了

如果一个物体上的每一个点经过某个点 O 的反演操作后,得到的心点仍然在这个物体上,那么 O 点就是这个物体的对称中心。简单的来说,就是整个物体被 O 点穿心反演一遍之后,看起来跟原来一模一样。

哦那这样说起来就跟旋转没有关系了因为绕着地转这个操作在三维空间里就是很难来做到嘛对吧那就是说不管它是线段的终点还是平行四边形的中心还是正方体的中心我们都用这个穿心反眼来判断它们都符合对称中心的定义正解这样定义之下的对称中心在一维二维三维空间里就都

都通用了你看是不是也就更加的本质了确实

那对称轴呢我之前说的沿着直线对折重合这个定义也有问题吗对折重合在平面上确实是非常的直观但是它其实也隐含了一个三维空间的操作对不对那就是绕着这条直线旋转 180 度你想一想把一张纸对折那是不是就像把纸的一半绕着这个折痕旋转了 180 度盖到了另一半上

你说的还真没错所以看上去是一个二维平面的操作但实际上它是在三维空间里进行的而在三维空间里我们确实可以绕着一条直线也就是轴来旋转所以轴对称它的核心操作就是旋转而此刻我们给它一个更加精确的定义

是什么如果一个物体绕着某条直线 L 旋转一定的角度后能够与原来的自己完全重合那么这条直线 L 就是这个物体的一条对称轴也叫旋转轴这个挺好理解的它就像是电风扇的叶片绕着中心轴转一下只要角度合适看起来就跟没转一样这是非常好的一个例子啊

那这里呢有两个非常重要的概念大家需要记一下一个呢叫基转角基础的基转动的转角度的角能够让物体旋转后首次与自身重合的最小的那个非零度角就叫基转角比如说等边三角形绕着中心轴转 120 度就能够重合那么这个 120 度就是它的基转角

那还有一个是还有一个叫做轴次对称轴的轴次数的次用 360 度除以机转角得到的整数就叫轴次它表示转一整圈 360 度的过程当中物体可以和自己重合几次比如说我们说的三个叶片的电风扇它的轴次就是 3 再抽象一点等边三角形它的轴次就是 3

360 除以 120 等于 3 所以就叫三次旋转轴而正方形绕中心轴转 90 度就能够和自身重合那么机转角是 90 度这个轴次就是 360 除以 90 等于 4 叫做四次旋转轴

哦 轴次就是转一圈能重复几次呗那就像电风扇叶片对吧它有四个叶片就是四次轴五个叶片就是五次轴是的 是的你要是愿意七片八片都可以对吧那么如果是一个圆柱体或者是圆锥体绕中心轴转呢它旋转多少度能够重合呀

圆柱体那转任意一点点角度都能重合呀那它的机转角是无限小没错机转角就是无限小而对应的轴刺就是无穷大

所以呢圆柱体的中心轴它就是无穷次旋转轴顺便一提啊依次旋转轴也就是机转角 360 度这件事是没有意义的因为任何物体转 360 度都会回到原位对不对你说的真没错否则的话什么东西都是对称的了是吧对呀一个物体只能有一条对称轴吗这个就当然不是了啊

一个物体它可以有很多条对称轴大家其实想一想也能明白比如说一个立方体那么它就有好几种对称轴穿过两个相对面中心的直线是四次旋转轴也就是转 90 度就能够重合穿过两个相对棱就是不在同一个面但是相互平行的棱的终点的直线就是二次旋转轴它转 180 度之后可以和自身重合

哦 还有穿过两个相对的顶点的对吧那么穿过两个相对顶点的也就是所谓的体对角线这样的直线它甚至是三次旋转轴转 120 度就会和自身重合所以你看种类还是挺多的对吧那么我们通常把轴次最高的称之为主轴而其他的对称轴相对来说可以看作是副轴

那我有个问题啊如果一个物体有一条六次旋转轴那么它转 60 度 120 度 180 度都能重合那它是不是也算有三次轴因为转 120 度重合和二次轴因为转 180 度重合这个问题其实问得非常好应该说就是六次旋转轴的操作是包含了三次和两次旋转轴的操作对吧

但是在定义上呢我们还是以最小的那个基转角 60 度来定义它的轴次为 6 不过在分析问题的时候呢确实可以把高次轴看作包含了它的音数对应的低次轴的操作那关键在于基转角是那个最小的重复角度嗯懂了懂了就是要抓住最小这个词嗯

好对称中心也就是这个反眼操作和对称轴也就是旋转操作我们都更新了定义那么在三维空间里还有一种非常重要的对称操作这个事其实在二维空间里我们是不太会特别强调的还有什么想象一下照镜子

照镜子不就是轴对称吗左右两边像镜子一样呀那么在二维平面里轴对称确实就体现了镜面的对称其实在教科书上都是这样画的对吧但是在三维空间里照镜子的操作其实更加精确的对应是关于平面的对称也就是所谓的反应操作就是我们说的反应了什么什么的那个反应

哦 就是映射处反映是吧那关于平面的对称具体怎么操作呢我们想象一下空间里有一个点 A 还有一个平面 P 你从 A 点向平面 P 做一条垂线垂足是 H 然后你把线段 AH 沿着垂直方向穿过平面 P

在另一侧找到一个点 D 使得 HD 的距离等于 HA 的距离那么 D 点就是 A 点关于平面 P 的对称点这个从 A 变到 D 的操作就叫做反应

这就是对着一个平面镜子找到自己在镜子里的像对吧这个平面它就是镜子非常准确所以如果一个物体上的每一个点经过某个平面 P 的反应操作后得到的新点仍然在这个物体上那么这个平面 P 就是这个物体的一个对称面当然它还有一个我们更熟悉的名字就叫镜面

明白了就比如咱们的身体通过正中间切一刀的那个面就是一个对称面但是严格来说还是有一点点不对称但是我们可以粗略的这样理解对吧

对吧对对对你看左右两边它就是镜像的还有蝴蝶如果沿着身体中间这样切开看对吧它也是对称面是是说的都有点吓人但是很多动物植物包括晶体等等它都是有对称面的那么对称面也是有分类的比如说根据它和主轴的关系我们可以分为垂直于主轴的通过主轴的等等这里我们就先不细究了

等等你刚才说二维空间不太强调对称面为啥平面图形不能有对称面吗问得很好你想一想对于一个平躺在桌面上的平面图形桌面本身是不是就是它的一个对称面好像是它自己就在那个面上关于那个面反应还是它自己对

所以对于二维图形来说,它所在的那个平面本身就是一个平凡的对称面,通常不需要去特别讨论,就像一维的线段,它所在的那条直线本身就是它的无穷次旋转轴一样,只有在三维空间中去分析物体内部的对称性时,这个对称面才显得特别的重要。

原来如此长知识了所以这里我们先帮大家总结一下在三维空间当中描述物体对称性的基本方法主要有三种首先是反眼通过一个中心点的穿心对称它对应的工具就是对称中心旋转绕着一根轴转特定角度重合对应的工具就是对称轴或旋转轴

第三就是反应通过一个平面镜子对称对应的工具就是对称面或者叫镜面这三种操作和它们对应的对称要素其实分别就是点 线 面而这就是我们理解物体对称性的基础

这三种学完了我们对称就学完了是吧掌声鼓励一下精彩的学习结束了只能说是基础是打牢了接下来呢其实才是比较刺激和有趣的部分脑洞太大休息一下

其实你打道科学的拼音也是可以直接搜到的我怎么就没想到呢

我们想一想更加有趣的在于什么一个物体它往往不止拥有一种对称性它可能同时有对称轴对称面和对称中心而且这些对称元素之间它还会相互联动产生一些固定的组合规则组合规则像玩积木一样不同的对称元素能够拼在一起这就是我们说对称特别好玩的地方

可以这样理解比如说有一条定理就说如果一个物体有两个相互交叉的对称面那么它们的交线必定是一条对称轴而且这条旋转轴的击转角恰好是两个对称面夹角的两倍

帮大家复习一下啊击转角就是最小的那个旋转重复角度算是找到一个可以插画的点了是吧谢谢林助教好这里有两个特殊情况就是如果两个对称面刚好互相垂直假角是 90 度那么它们的交线就是一条二次旋转轴因为加角 90 度的两倍是 180 度转 180 度重合那

那我们结合前面二维平面图形本身就是镜面那是不是刚好就把教材上关于对称轴的定义给联系上了呢还有定理说对称中心对称面以及和这个对称面垂直的偶数次旋转轴

这三者之间它是相互关联的我们知道任意两个就能推导出第三个比如说一个偶数次旋转轴如果恰好垂直于一个对称面那么它们的焦点必定就是对称中心

这听起来像在解谜大家可以理解为这些对称点线面本身我们也可以用很多几何的方法去破解它们那么通过这些组合定理我们就能够系统地来分析一个物体它到底包含了哪些对称元素这也引出了一个更加重要的概念那就是

不同的对称元素组合就像给物体打上了不同的对称标签而科学家们发现

根据物体所拥有的全部对称元素的组合方式其实可以把它们的对称性进行分类哦 能分类 能分成多少种啊世界上有那么多的物体对称性就那么几种吗这里呢 要加个前提啊对于我们今天主要讨论的这种所谓的有限物体指的是它有固定的边界不是无限延伸的这样的物体来说它们的对称性组合方式

确实真的是有限的我很好奇啊这种对称性的研究它有什么意义呢其实意义非常的大特别是在研究分子结构的时候

科学家们根据分子具有的对称元素的组合把它们分成了不同的家族叫做点群之所以叫做点群是因为对于这种有固定边界的有限物体来说它所有的对称元素也就是我们说的对称轴对称面对称中心如果存在的话必定都会交于同一个点

点群听起来又是一个新概念这是什么呢简单来说点群就像是物体的对称身份证或者是它的对称俱乐部会员卡总之就是所有拥有相同对称元素组合的物体它就属于同一个点群它们在对称性上是一家人

至于具体怎么分有哪些点群那背后呢其实还有一套数学理论这个名字听起来很高大上叫做群论群论这名字听着感觉不简单是的其实我之前也碰到过这个研究群论的专家当时看着哇这个太牛了确实呢就是群论它是属于比较抽象的数学分支但是呢我们不需要深入它的数学细节只需要知道

通过分析一个物体有哪些对称中心对称轴对称面以及它们是如何组合的就可以确定它属于哪个对称家族也就是点群还是提醒大家这个分类非常非常的重要特别是在化学和物理领域

为什么重要啊知道了它属于哪个对称家族这能干啥呢还能预测它的性格吗这预测性格有点夸张但是它真的可以预测很多重要的物理和化学性质这些事情和我们的生活息息相关比如说分子的稳定性它的光谱特性它会不会有悬光性等等

而这其中有一个和我们生活最密切相关的甚至可以说是性命攸关的性质就是和对称性紧密相连性命攸关对称性还能决定生死徐东你吓人的是吧真不是吓唬大家

如果大家想要知道对称性究竟是如何影响我们的世界的那就得聊一个重要的概念叫做手性以及由它所引发的喜与悲了手性这是跟手有关系吗这听起来好神秘啊关系可大了手性这个词它的英文词根其实就来源于拉丁语的手子凌你伸出你的左右手看一看比对一下

嗯左手右手除了可能指甲长短啊手上的这个皱纹不一样啊大体形状啊手指排练什么的是一样的是吧非常像啊或者我们可以说他们互为镜像对吧嗯那接下来呢你把左手放在镜子前镜子里的像是不是就跟你的右手是一模一样的对啊完全一样啊

那么现在关键的问题来了你能把你的左手通过在空中任意旋转移动变得和你的右手完全重合吗指的就是指头啊手心啊手背啊它都完美重叠在一起的那种

这不行啊手心对手心的话大拇指就在两边了手背对手心更不行了这怎么转都不行啊这个其实就是手性的核心我们以前好像提到手心大家首先想到的是这个什么右手螺旋定理这种的吧这其实也是但是呢

它最核心的本质是在于什么就是一个物体如果它和它的镜像不能够通过旋转平移等操作完全重合那我们就说这个物体它具有手性你的左手和右手就是一对典型的互为镜像但不能完全重合的手性物体它们呢互为对应体

我明白了就像左脚的鞋和右脚的鞋长得像镜子里的对方但是你绝对穿不错

还有左手手套右手手套是吧这都是非常好的例子那还包括什么呢罗斯丁的罗文它其实就分左旋和右旋的还包括螺旋楼梯海螺等等这些都是常见的手性物体但是反过来像是杯子球正方体这些因为它们的镜像跟自己是可以完全重合的所以我们就说它们没有手性或者叫做非手性物体这个概念还挺直观的

但是这个跟分子有什么关系呢分子那么小也有左右手之分吗问到点子上了分子作为构成物质的基本单元当然也是有形状的而很多分子它们的空间结构呢也就像我们的左右手一样存在两种互为镜像但不能重合的形态而这样的分子我们就叫它们手性分子

分子也有左右撇子太神奇了那怎么判断一个分子有没有手性呢总不能给它照镜子然后试着叠一下吧这个科学上的当然有更加严谨的方法其实中学化学里面可能学过一个简单的判断方法就是如果一个碳原子上连接了四个完全不同的原子或基团那么这个碳

碳原子通常就是一个守性中心带有这种守性中心的分子它往往就具有守性

有点印象但你刚才说通常和往往意思是不是这个方法也不完全靠谱呢越来越懂我的套路了确实呢这个碳连接四个不同集团只是一个经验法则方便初学者来理解但是呢它既不是充分条件也不是必要条件

那什么意思就是说有守性中心的分子不一定有守性没有守性中心的分子反而可能有守性这不是乱套了吗听起来是有点绕口令是吧但确实是这样举个例子就是比如说有一种物质大家可能很熟悉叫做九时酸其实就是葡萄酒里酸味的来源之一它分子当中有两个碳原子都连着四个不同的集团那按理来说应该是有守性的对吧

嗯按刚才的说法是的但是

它有好几种不同的立体形态其中的两种形态我们这里呢姑且用代号叫做 R2 型和 SS 型确实是有手性的这俩呢是互为镜像的就像是左右手但是呢还有一种形态叫做 RS 型或者叫内消旋体虽然它也有两个手性中心但是整个分子内部存在着对称性比如说它是存在着对称中心或者是对称面的这就是

这就导致它和它的镜像是可以完全重合的所以这种心态下的九十酸就是没有手性的

哎呀我的天呀自带两个手性认证的碳原子结果整个分子因为内部太对称了反而没有手性了这也太戏剧性了吧那么反过来呢其实也有一些分子它根本没有那个连着四个不同集团的碳原子但是整个分子的空间结构啊扭曲的就像是个麻花或者是螺旋桨导致它和它的镜像没法重合这样一来呢它也具有手性了

特地晕了那到底有没有一个绝对靠谱的方法来判断分子有没有手性啊有还是有的这里呢其实我们就要回到之前的内容了判断一个物体包括分子它有没有手性的终极标准就是要看它有没有所谓的第二类对称要素

第二类对称要素这是什么呢难道对称元素还分等级吗我们前面是不是说过三种基本对称操作分别是反眼旋转和反应对吧而这其中旋转操作是咱们在现实当中可以实际做到的对吧因为我们真的可以把一个东西转一下这种能够执行的操作叫做实操作

而对应的对称轴呢它就是所谓的第一类对称要素旋转的确是可以做到的对但是呢反眼所谓的穿心对称和反应也就是照镜子你想一想你能在现实当中把一个物体的每一个点都精确的穿过中心点或者是镜面变到另一边吗

这好像不行 只能想象一下这其实是一种比较抽象的概念这种只能在想象中完成的操作就叫做虚操作而这些虚操作对应的对称要素也就是所谓的对称中心或者是对称面以及由它们衍生出来的更加复杂的组合对称要素包括什么反轴 硬轴 统称为旋转反眼轴等等其实这些都属于第二类对称要素

所以对称要素分成两类能实际操作的比如旋转轴它是第一类

只能想象操作的比如对称中心对称面旋转反眼轴这是第二类完全正确而判断手性的关键就在于一个物体只要它包含任何一种第二类对称要素哪怕是只有一个对称面或者是一个对称中心那么它就一定没有手性

反过来只有那些完全不含任何第二类对称要素的物体它才具有手性

这个判断听起来就很根本只要体内有镜子或者穿心点这种能把左右互换的操作元素它自己和镜像就能重合就没有左右之分了理解的非常到位所以手性的有无本质上是由物体的对称性决定的对称性越高特别是包含第二类对称要素越多它就越不可能是手性物体

明白了那知道了分子有没有手性又有什么用呢左右手分子除了样子像照镜子还有什么区别问得好一对互为镜像的手性分子专业上的叫做对应异构体它们的很多物理性质比如说溶点 沸点 密度 溶解度等等几乎是完全一样的化学性质在和没有手性的物质反应的时候也基本是一样的

那不就跟双胞胎似的没啥区别吗要研究它干啥别着急因为有一个重要的物理性质不一样它们对偏振光的旋转方向是相反的一个左旋一个右旋至于什么是偏振光以后有机会再细说我们今天要关注的是它更重要的一个区别就是它们和其他手性物质相互作用的时候这个区别就会很大

哦 和其他手性物质作用 比如什么比如说我们生命体内的各种大分子我们体内的蛋白质 DNA 酶 受体等等这些和生命活动相关的关键分子恰恰绝大多数都是手性分子就好比在我们的身体内部就是一个只认左手或者是只认右手的环境

哦 只认一边啊 这么挑剔的吗非常的挑剔啊 最典型的例子就是糖和氨基酸像我们吃的糖类 最终的都要分解成单糖才能吸收而有趣的是 我们人体的新陈代谢系统基本上呢 只认识和利用 D 型的糖比如说 D 葡萄糖 对于它的镜像 L 型糖我们几乎是无法吸收和利用的

等等等等 D 型 L 型就是分子的左右手代号吗我们只能用右手糖那左手糖吃下去白吃了减肥是吗理论上是有点道理的那确实很多代糖它利用的就是这个原理

但是呢氨基酸就反过来了构成我们身体蛋白质的氨基酸几乎全都是 L 型的我们的身体只能利用 L 氨基酸来合成蛋白质 D 氨基酸则不行

哇 生命在分子层面就有着这么强的左右撇子偏好 太神奇了是的 那么这种现象就叫做生物同属性其实是生命科学当中的一大谜题所以你别问我为什么 我们只是发现了这样的现象但这还不是最关键的 关键在于药物很多药物分子它也都是属性分子

那会怎么样左手药右手药效果不一样不仅仅是效果不一样有的时候甚至是天壤之别因为药物药在我们体内起作用通常是需要和我们体内的靶点比如说某种酶或者是受体要互动的对不对而这些东西它们本身也是手性的就像是药石和锁一样结合是吧所以哦

你想一想左手的钥匙它能插进右手的锁孔吗

这还真不行你就算勉强插进去了但是你打不开锁呀对所以呢同一种药物的两种对应异构体我们叫左手型和右手型往往只有一种能和体内的靶点完美结合产生我们想要的药效而另一种它可能是完全没有用甚至呢可能是插错了锁孔或者结合到别的锁上产生意想不到的副作用甚至是毒性

这听起来很吓人啊这有什么例子吗有而且是一个载入史册的极其惨痛的要害事件那就是大名鼎鼎的反应停事件

反应停好像听说过给大家简单的回顾一下在上世纪 50 年代末到 60 年代初有一种叫做沙利杜案商品名就叫做反应停的药物在欧洲日本等地非常的流行它被当作是一种安全的镇静剂和止吐药

很多孕妇是用它来缓解妊娠反应这听起来还挺好的呀你经历过之后可能会觉得有这种药的话是会挺舒服的对吧但是好景不长很快人们就发现服用了这种药物的孕妇生下的婴儿出现了大量的严重畸形很多婴儿没有胳膊和腿手脚直接长在了躯干上样子像是海豹的肢体所以也被称之为海豹之症

那么根据估计啊当时全世界有超过一万五千名婴儿因此畸形而且死亡率还非常高啊这也太吓人了吧可怕吧怎么会这样呢但这个药他没有做测试吗其实是做了但是呢当

当时药物测试的手段和法规远不如现在完善其实这个呢还延伸出了另外一个故事有兴趣大家可以自己去了解就当时美国有一位女性她其实是在这个事情上认了死理当时他们的这个药监局是没有批但因此其实是拯救了很多的家庭这个其实也就

催生出了后面对于我们说药物上市之前的这个实验规范性的进一步的推动这里我们就不展开了那么更关键的是什么呢后来研究才发现沙力镀氨这个药物分子它是有手性的它有两种对应异构体分别是 R 型和 S 型而当时作为药物出售的是 R 型和 S 型的混合物哦所以其中有一种是有镀的正是

那后来的研究发现 R 型的杀戾度案确实是有镇静止吐的效果相对是安全的但是它的镜像 S 型的杀戾度案却具有强烈的制肌作用会严重干扰胎儿的肢体发育这个真的太吓人了你说它仅仅是分子的左右手不同一个能治病一个治肌你说多可怕呀这大家太惨痛了

反应停事件就给全世界的药物研发和监管敲响了警钟那么从那以后人们才真正意识到手性在药物当中的极端重要性那么现在对于手性药物必须对它的两种对应异构体分别进行药理和毒理研究如果只有一种有效或者另一种有毒就必须想办法只生产和使用有效的那一种纯的对应异构体这对手性合成和分离技术也

也提出了非常高的要求这真的是写的教训啊就是没想到我们一开始聊的简单的对称在分子世界里通过手性这种形式跟我们的身体健康甚至生命都联系的那么紧密是的 是的

对称性它不仅仅是视觉上的美观或者几何上的规律它深深地影响着物质的性质塑造着我们这个奇妙的有的时候甚至是左右不对称的生命世界从一个简单的图形到一个复杂的分子再到我们自身对称和不对称的奥秘可以说是无处不在原来是这样就是这样

听你这么一说感觉以后再看到对称这两个字想法完全不一样了就它背后藏着这么多深刻的道理还有刚才说的这些惊心动魄的故事当然了咱们今天聊的这些对称的概念比如说什么反眼旋转反应还包括点群它是更深入更加普遍的定义在化学物理当中用的特别多但是但是但是对于还在学习中小学课程的导游朋友来说考试的时候还是要以教材上的

什么轴对称中心对称这样的定义为准对这句话要划重点大家不要觉得原先学的好像就不对了我们只是在不同阶段学到的不同内容而已我今天这期节目在录之前给你打过预防针说这期会比较高能但是你这听完之后应该觉得还好是吧

对啊但是就是你一边听一边得要思考然后脑子里面可能得要有画面我觉得就还是能够理解的对而且比较巧的是我们前段时间刚录了一期政府之间中间也提到了手信是不是今天就加深了你对这个概念的理解了

是的我当时就觉得这个概念是不是大家都知道所以我就没有好意思提问但我现在就想说也许当时我是不是应该替大部分人我在这期节目里是不是在一开始就你给我起了个代号叫大部分人我应该代替大部分人要提出这个问题不过可能对于比较熟悉一些科学概念的朋友首先还算是一个不陌生的科普概念但确实

其实对于更多的朋友来说或者可能当时课堂上听到过后面就没有特别在意的朋友来说它确实还是比较重要的当然这期节目之后也会播出中间也会讲到他们是怎么样通过手信然后去发现一些很重要的证据的这个其实也很有趣当然回到今天这期节目子凌能感受到吗这期节目可能就疑似不太像是我写的

对呀这因为这么偏硬核的尤其是数理化的这个通常不是我特别擅长的内容这里呢我就要和大家隆重的介绍一下我们的文案大神其实呢大家对他也不陌生就是我们的小黑黑神曾经的著名的催眠神翻虚数不虚就是他的作品为什么要把人家的这个

之前的节目定性为催眠审判这是一种褒奖还是一种讽刺呢我觉得既是褒奖同时也代表了有一些朋友对那期节目的使用方式

当然也有可能是很多朋友对于所有的原来是这样的使用方式黑神的作品向来是以硬核著称这一篇其实它的原稿也非常非常的硬核比大家今天听到的要更加的硬核然后可能也是这个原因这篇文案被我雪藏了六年是因为原先没看懂吗

怎么说呢就是我一直想要更新然后呢我一直在纠结我怎么样去改它然后一拖就拖了六年

可能主要还是因为我们在录政府之间的时候有提到了是吗倒也不是让你又想起来其实我在两个多月前就对他进行了一个调整大概在一个多月前其实和黑神还讨论了一下这样子的一版因为我是跟他进行了一个非常大幅度的通俗化但是其实也是怕通俗化的过程当中就丧失了很多严谨的东西那么黑神其实又给了一些反馈意见最后形成了这篇文案

那么之所以会在这一期播出呢你看它的番号正好是到 527 了对吧然后呢过两天是不是又是 5 月 20 号了就算是个巧合吧反正这种日子不是大家喜欢成双成对吗这个我们就聊一个跟对称有点关系的话题了

没有必要大可不必大可不必总之就是这期节目更重要的一点就是大家有的时候其实在学数学的时候可能会觉得这个东西和生活当中有什么用感觉好像我们学的数学知识在日常生活当中用的最多的就是小学时候的那些对吧加减乘除做一些心算但事实上其实有很多的数学概念它是一个非常重要的基础工具

在日后其实你深入到物理化学等等的领域当中它其实是非常非常重要的是帮助我们去认识这个客观世界那个

你刚才说到 520 又说到这个对称性感觉成双成对我一边说很牵强我一边就在想大家如果说真的过 520 然后听着这样的文案或者听完这个文案然后过 520 然后呢一个女生就伸出自己的手左手牵右手然后另外说让男生把你的右手对上了左手然后就告诉男生这就叫手信对

而且我们不是说找另一半都是某种程度上要找一种对称性吗是不是好牵强不牵强了就这样好牵强算了算了朋友们对不起对不起好了好了那么今天的这期节目我看到这也差不多就是这样了再次感谢通过所有方式支持和帮助我们的朋友是的原样的发展离不开大家我是徐东我是子玲代表本次节目的撰稿人小黑再一次感谢大家的收听我们下期接着聊

今天你睡得香吗再见拜拜

哦 轴子就是转一圈能重复几次呗就像电风扇你不是把我的说了你就说四个电风扇五个电风扇都可以嘛随便吧你就说五个六个都可以是的所以对于二维图形来说它所在的那个皮姐姐你是那段黑的好像是哦它自己就在那边你去解释后面那段高级的来啦来啦是不是就是一个红对团面啊