【手性物普及系列 34.】
（34. 地球轨道手性力）
为了统一说明自然界的手性起源，1994年中科院大学何裕建教授提出地球轨道存在手性力场，即地球的转动有可能产生一种手性力，因而可以提供生命的手性起源所需要的手性力。地球在太阳系中的公转和自转叠加在一起，使地球表面上的任何物体实际上是右手螺旋运动的。正如物体的圆周运动是向心力作用的结果，上述右手螺旋运动也必然是受某种不对称螺旋力的作用产生的，何教授把这种力称为地球轨道手性力场。
何教授通过计算证明地球轨道手性力场使得左手螺旋分子的能量大于右手螺旋分子的能量，其能量差约为每 个分子 10-19~10-16eV，这个值和巴基斯坦科学家萨拉姆计算的D-氨基酸和L-氨基酸的能量差值基本一致。 这种差别使右手对映体的结构或运动比左手的能量低，结构更稳定。。所以在地生命起源时，优先选择右手螺旋结构或运动形式就是很自然的事情。在微观上，生物大分子之所以具有同手性正是为了使它们的分子结构成为比较稳定的右手螺旋结构，它不但使生物大分子的基本单元是L-氨基酸和D-糖，而且使所有蛋白质的α-螺旋结构都是右手螺旋，DNA是右手双螺旋结构，RNA是右手单螺旋结构。在宏观上，它使蜗牛、海螺壳、植物的攀缘茎、发旋和微生物等的生长更多地选择结构比较稳定的右手螺旋方向。
事实上自然界许多手性现象和地球自转有密切关系。例如，手性气旋是由地球自转产生的，所以在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转。著名物理学家伽莫夫还发现：吃草的牛咀嚼时嘴不是上下动的，而是旋转咀嚼的。并且在北半球的牛是顺时针方向，而在南半球则是反时针方向旋转的。
按照这个地球轨道手性力理论，地球生命的同手性起源于地球轨道手性力。宇宙中几乎所有天体都有自转和公转，因而每一个天体都有相应的轨道手性力，那里的生命自然都是同手性的。如果宇宙间所有行星上的生命具有相同的手性，那就说明宇宙中所有行星的运动是同向的，地球轨道手性力场理论也说明了宇宙是旋转手性的。
在四种相互作用中为什么弱力是手性的呢？这是令物理学家泡利困惑的一个问题，也是物理学界长期没有解决的问题。何教授认为，由于地球轨道手性力能够生相对稳定的右手螺旋运动，因此在衰变过程中，左旋粒子比右旋粒子更容易从原子核中辐射出来，从而解释了衰变过程中产生的所有费米子都是左旋粒子的宇称不守恒的实验事实。由此可推，弱相互作用可能只是地球轨道手性力在微观水平上的一种存在形式。这样就把弱力的手性起源和生物分子 同手性的起源统一起来，可认为二者在本质上都是引力相互作用。
然而，弱相互作用在理论上和实验上已经被广泛研究，而在粒子物理学的标准模型中，弱电理论统一地描写了电磁相互作用和弱相互作用。传递弱相互作用的中间玻色子W±和Z0也已经在实验上衩发现。许多弱相互作用现象都在实验上被仔细研究。并且与理论相符很好。显然弱电理论并没有将弱相互作用归入电磁相互作用，反过来也没将电磁作用归为弱相互作用。只是将二者统一用一种理论进行描述。另一方面，引力相互作用的强度要比弱相互作用小很多，因故把弱相互作用归入引力相互作用的结论不符现有的物理学结果。
显然，试图用地球轨道手性力从非生命到生命、从微观到宏观，在不同层次上对自然界的各种手性现象做出统一解释，这种猜想也不失 一个方向。总之，自然界的各种手性现象不是偶然的，而是有内在联系的，最终很可能和宇宙的手性有紧密关系。也下如巴斯德所说：“宇宙是不对称的，因为如果把构成太阳系的全部物体放在一面与它们同步运行的不二价，那以镜子中的影像是不能和实物重合的......生命受不对称作用的支配，我能预见，所有生命种族在结构和外剖形态上从一开始就是宇宙不对称性的产物。”地球轨道手性力试图从宇宙的手性寻求自然界手性的起源，正是与沿着巴斯德的想法所作的一种有意义的尝试。
（本节中部分内容摘自史志强教授的《探秘手性》）
丰都智愚河畔环境技术工作室 推介
