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空间与物理世界最奇妙、意义最深刻的一个现象就在我们的双手之中。不过，我们仍然需要花点力气去理解它。我指的就是左与右的区别，这不仅在物理学中激发科学家取得了一些革命性的进展，也是古往今来一长串发明创造的灵感来源，包括一些当今最先进的纳米科技。
关于左右手形状的一个核心事实是，虽然它们的结构是相同的，却并不能相互重合。在数学上，我们称之为全等但方向不同。用通俗的话来讲就是，你不能把左手的手套妥帖地套在右手上。
虽然我们不能通过移动来使结构相同的左右两只手重合，却可以利用镜子来达到这个目的。一件众所周知而又颇为微妙的事实是：右手的镜像与左手具有相同的形状。
这种变换引出了一个古老的悖论：为什么反射不会让一个物体的上下颠倒，却会把左变成右？两者到底有什么不同？
答案是：镜像反射交换的既不是水平方向也不是垂直方向，而是把“前”与“后”给交换了。这个只会改变一个方向的变换将左手变成了右手，反之亦然。请把你的双手手掌合拢——就像祈祷那样——这样就能够直接体验一下这个变换。
如果你站在镜子前，尝试根据右手相对于身体的位置来定义所谓的 “东方”的时候，麻烦就来了——因为你和你的镜像会得出相反的结论。
问题的根源不是镜像反射真的把“东”和“西”交换了——如果你拿着一副地图站在镜子前面，就很容易发现并不是这样的，镜像反射交换的是手的左右性。比如，如果你举起身体东边的手，那么在镜子中抬起的也是东边的手，只是镜子中的这只手是一只左手。
开尔文爵士在1893年的时候引入了“手性”(chiral,希腊文中的手)这个词，用来描述像手一样物体，它们与其镜像不能重合：“对于一个几何图形或者一组点的集合，如果它们与其理想的平面镜像不能相互重合，那么我把这样的几何图形或者点集称为‘手性的’”。
右旋和左旋的螺丝钉的手性不同，转动它们产生的效果也是相反的。这两点密切相关，而且阐示了一个一般性的原理，即每当一个旋转运动和其轴向的线性运动关联的时候，就一定会涉及到手性。通俗点说就是：如果你想利用旋转来让物体前行，你就必须使用某种螺旋作用。
过去的天才们曾痴迷于手性在机械运动中的体现，因为它既透着奇异的美又很实用。这些复杂与精致的发明创造无言地述说着人类的奇思妙想和巧夺天工。
古希腊发明家阿基米德巧妙地利用刻制的螺状凹槽把水从低处抽往高处。而在达芬奇的笔记中，也是充满了各种各样的利用螺旋的发明。作为一个左撇子，达芬奇对此尤为敏感：可能出于防止把字迹弄模糊，他的笔记是从右往左反过来书写的，需要拿镜子看才能正常阅读。
在当今的量子力学前沿，我们希望能够在亚微观尺度上操控电子、原子和分子。它们常常是手性的，就像小螺丝钉一样，这就带来了很多方便。利用电场和磁场，或者是微小的化学爆炸， 我们可以转动这些小螺丝钉从而引导它们的运动方向。 这已成为制造纳米机器的有效方案。
生物界自古以来就在利用手性。构成细胞输运微结构的微管和绳状纤维都呈现标志性的螺旋结构，这对它们的正常运作起着关键作用。
人类的智慧终于揭示了关于左手与右手的奥秘。我们发现，手性，原来如此妙不可言。
撰文 弗兰克·维尔切克（Frank Wilczek） 翻译 胡风 梁丁当 |
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