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日本京都大学的研究人员发现运动方式违背了牛顿第三定律

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发表于 2023-10-29 09:46:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
日本京都大学的研究人员发现,精子的鞭毛或尾巴通过改变形状与周围液体相互作用,推动精子前进,但精子不会从周围环境中引起相等和相反的反应。专家们说,这种运动方式违背了牛顿第三定律,即作用力和反作用力总是大小相等,方向相反。

研究小组使用人类精子细胞和藻类进行研究,因为这两种细胞都有鞭毛,可以帮助它们在液体中前进。这些尾巴是有弹性的,可以变形并恢复到原来的形状。

但是,尾巴的弹性表明,精子不应该有任何运动,因为精子摆动尾巴时并没有向周围环境释放多少能量。

研究人员在显微镜下对藻类和精子细胞进行了分析,发现这对藻类和精子细胞利用它们的尾巴进行波浪式运动,推动和拉动它们穿过周围的液体环境。

根据牛顿第三定律,这种运动最终会减慢游泳者的速度。

精子尾巴的甩动避免了等效和相反的反应,违背了牛顿第三定律。

精子尾巴的甩动应该会损失能量,因为它在与周围环境对抗时会变形。然而在甩动过程中,尾巴避免了等效和相反的反应,从而节省了能量。

通过以微小的方式弯曲以应对来自液体的反作用力,尾巴能够避免出现相等和相反的反应,从而节省精子的能量。

研究人员称这种能力为“奇异弹性”(odd elasticity)。

英国莱顿大学发表的一份研究报告称,“奇异弹性”并不是固体活动的总称,而是一种定义明确的物理机制,它能在固体或其他系统中产生主动力,在这些系统中,无需使用弹性势能就可以产生广义上的弹性。

南方都市报(nddaily)、N视频报道

南都记者 陈林

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