【手性趣闻  4.】

   （ 4.  手性破缺）

       手性对称是指两个对映体沿镜面呈镜像对称，或者在一个物体内部存在一个镜面，两部分呈镜面对称而不重合。假如在某种情况下，这种手性对称的另一方或另一部分缺失了，或者损坏了，就只剩余一方或一部分，这种情况下就是手性不对称了，也叫做手性破缺。

         我们常说的手性现象，包括手性对称和手性不对称，或者谘包括手性破缺。因手性对称的定义内涵是存在的，只是说在破缺时有一方不存在或损坏。其实说到手性很多情况下是指这种手性破缺，尤其是在物理学和天文学中说起手性，一般就是指手性对映体的单一对映体的存在。比如说物理学中的左手法则、右手定则，或者左手坐标系、右手坐标系，它们都是可以独立使用的，很多时候并不需要相互对照（或对映）。只是在化学中讲究物质的分子结构，分子结构中有构造、构型、构象，在分子相同构型中，其组成分子的微粒在空间排列位置和顺序上如有不同，有可能形成组成相同构型不同的同分异构对映体，这种异构体就存在对称镜面，从而总是有两个呈镜像对称而不重合的两个手性对映体。而且这两个对映体的物理化学性质几乎相同，一般是很难分开的。但是作为生命的基础，往往在生命体中的手性对映体是单一存在的，比如生命体中的糖类是D-型的、氨基酸是L-型的，还有蛋白质、肽类、多糖类甚至DNA和RNA都是单一的对映体形式存在的。这在化学和生命科学中叫做手性均一性。正是这种手性均一性给基础科学研究设置了难解的迷：这些难以分离的手性对映体是何时分开的？这们的单一存在对生命有何影响？生命与手性？孰先孰后？

  还有在生命个体的外型器官中多是以对映体形式存在的，比如眼、耳、手和脚等，而在内部的脏器器官则多是单一存在的比如肝、脾、胃等。

  有必要重复一下，多数手性现象的存在形式都是以手性破缺的单一形式存在的。当然除了有机化学中有必要讨论手怀对映体的不同作用外，其余学科领域里涉及的手性几乎都是手性破缺的。在后面的讨论中涉及到手性物的旋转方式，或螺纹方式，只要它们是单一的，就知道它们是手性的，如天体中星系的旋转以及微观粒子中的旋转是单一的，它们就一定是手性的。

  说到手性破缺，也一定要屏弃一个先入为主的误区，哪就是说我们用的东西，一旦破缺了就不好使。而这个手性破缺也可以理解为一种特定的对称，或者说对称中的特定形式。正是这种自然形成的手性破缺而带给我们一个五彩缤纷的世界。比如天文学上绚丽多彩的天象，植物学上有多种姿色的藤绕植物，动物甲壳上的多种螺纹，甚至我们日常生活中也手性的聚象和意识，这些都是自然属性的手性带给我们的愉悦。

  这正是：“阴晴圆缺，自是天上难全月。悲欢离合，本为人间风雨雪。琼楼⽟宇，世事唯美对称绝。绚丽多姿，全在手性已破缺。”（见禾子文美篇《减字⽊兰花·妙哉⼿性对称破缺》2023.6.11）

              丰都智愚河畔环境技术工作室