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  • 为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

  • [动物常识]地球生物多样丰富,形态多姿多彩。您是否注意到,生物的形态大都呈现两侧对称,如我们人类就是典型的两侧对称动物。无论是哺乳、鸟类、爬行、鱼类,无脊椎动物中软体动物的蛤蜊,节肢动物的昆虫、蜈蚣等,呈两侧对称的动物比比皆是。Sbike百科带您一探究竟!

  • 生物对称性分两侧、辐射、中心,下图从左至右,此外还有非对称,如海洋中的海绵。其中包括人类在内的大多数动物的身体构造都表现出两侧对称,也被称为双侧或镜像对称。科学家认为这并不是进化的巧合,因为构造不对称,比对称的身体方法要多得多。就拿人类人体来说,完全可以长成各种奇怪的样子,身体左右侧随便突出点,或者再长一个什么器官,就可以轻松地破坏了对称性了。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    根据化石证据表明,双侧对称早在5亿年前,就已在生物体上形成。学者认为,双侧对称有着某种内在原因。一项研究表明:1.大脑更容易识别两侧对称的身体,能使身体动作更加协调;2.两侧对称的身体可使生物沿直线前进。A点到B点直线最近物理法则,在进化史上同样可以更加成功。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    另一种被大多数人认可的假设是,对称性的进化有助于动物的择偶。对鸟类和昆虫的实验表明,雌性更喜欢拥有最对称性装扮的雄性。如雌孔雀更喜欢尾巴长而对称的雄孔雀,雌性家燕也更喜欢尾巴长而对称的雄家燕。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    对称性甚至指导着细胞分裂的基本过程。一个生物体诞生时只是一个单细胞,它需要以对称的方式组织生长,并确保每个子细胞在分裂前,都有每个基因的副本。但非所有动物都是双侧对称的,例如海星、海蜇和海胆等生物,具有辐射性对称。此外,地球上唯一不对称的生物就是海绵。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    虽然生物学还无法准确证明对称进化的确切原因,但在物理学上,能隐射出深层次的答案:宇宙的普遍法则。甚至科幻电影刻画的外星生物,也具有对称性,因为我们认为,支配宇宙的物理定律在任何地方都是适用的。那么到底是什么导致了宇宙普遍存在对称性呢?这就要从宇宙的基本法则物理定律说起。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    在物理学中,对称性有着更为精确的含义。物理学的对称性就是,在某些特定条件发生改变后,物理定律并不会发生变化。其中就包括: 1.镜像对称性:也就是双侧对称,一个基本粒子与其镜像除了自旋相反外,但物理定律不变。例如正电子可以被认为是电子的镜像; 2.时间对称性:物理定律不随时间的变化而变化。也就是说宇宙的过去、现在和未来,物理定律一直都是这样的; 3.平移对称性:不管我们是在太阳系还是在宇宙的另一端,不论位置如何,物理定律都是一样的; 4.旋转对称性:不管我们朝哪个方向,物理顶定律也不会发生改变。 如果我们生活在一个自然规律不对称的宇宙中,实验结果可能会根据实验的地点、时间和方向而改变,所以这些对称性对于理解科学,尤其是物理学至关重要。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    例如,现代天文学家一般会通过观察数百万光年外恒星的光谱来确定其组成成分,如果遥远的地方恒星中的原子遵循的法则不同,那么我们将无法了解任何有关宇宙的信息。因此对称性对于宇宙的运行方式不可或缺,爱因斯坦在设计广义相对论的时候,也将其作为指导原则。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    爱因斯坦坚信,物理定律对所有的观察者都应该是一样的,不管它们的运动方式是怎样的。爱因斯坦发现了自然界中另一种基本对称,称为协方差。在这种对称性下,无论物体是加速还是静止,物理定律的作用都是一样的。换句话说,引力和加速度产生的效果是一样的,它们是对称的。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    19科学家还证明了电场和磁场之间的对称性。通过一系列的方程式,麦克斯韦证明了电和磁实际上是一种更基本的力:电磁力。自然界还有更多的对称性有待发现,一些学者认为,物理学家花了几十年寻找的的“万物理论”,也将包含某种类型的对称性,这种对称性将全面解释和容纳所有已知的物理定律。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?

    总结:控制我们宇宙的基本法则存在着众多的对称性,而我们的生命也正是在这种法则下诞生的,因此生物的对称性正是体现了宇宙的基本规律,并非偶然或者巧合。如果在宇宙中的其他地方发现生命,它们也会跟我们一样最寻着普遍的双侧对称性。除非哪里的物理定律和我们的不一样。

    为什么地球上的动物,绝大多数都是两侧对称的?


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