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惊人发现!人类细胞和中子星结构相似

2016-11-11
人类细胞,中子星结构
惊人发现!人类细胞和中子星结构相似
2016-11-10

微小的人体细胞可以和巨大的星球相比吗?(图片来源:NASA)

微小的人体细胞可以和巨大的星球相比吗?研究发现,人体细胞和中子星有类似的结构特点,类似多层室内停车场。科学家对宏观与微观之间存在的微妙关系感到十分惊讶。

据美国加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)报导,该校软凝聚态物质物理学家格里格·胡伯(Greg Huber)发现,人体细胞和中子星的组成都有一种板层结构特点。

板层结构

胡伯等人曾于2014年观察到,对于人体细胞内一种名为“内质网”的微小结构(细胞器),存在像多层泊车楼那样的螺旋分布特点,将构成内质网的板层联通起来。胡伯等人称这种结构形态为“寺崎斜坡”(Terasaki ramps)。

胡伯一开始以为,“寺崎斜坡”仅仅存在于类似细胞内部这样的软性物质之中。但是,当他看到印第安纳大学核物理学家查理斯·霍罗维兹(Charles Horowitz)分析的中子星内部形状特征时,改变了他以前的看法。


细胞中的结构(左)与中子星内部构造特点(右)。(网页截图)

霍罗维兹所见的中子星“核面片”(nuclear pasta)结构和“寺崎斜坡”几乎一样。

中子星是太空中一种相当独特的星体,它们是宇宙中体积最小的恒星,却具有大得令人难以置信的密度。一颗中子星的质量可能是太阳的二倍,但是它的直径只有20公里,这种密度相当于把我们的地球压缩成直径仅为20米的球。


细胞核(图中暗色部分)与其周围结构(主要为内质网)的模式图。(视频截图)

宏观与微观之异同

胡伯将这个惊奇的发现告诉霍罗维兹,“我给他打电话,问他是否知道我们在细胞中也看到这些结构,并已经为这种结构提出了一个模型。”

星球和细胞的差异之处当然是在大小规模方面,中子星的组成单位是人体细胞的一百万倍大。但令人惊讶的是,巨大的中子星竟然和微小得只能用显微镜观察的细胞有相似的结构特点。


细胞内部结构模式图。

胡伯表示,这说明我们对物质的结构组成尚有很多不明白的地方。虽然人们已经知道,组成中子星的质子和中子之间以强大的核力和电磁力结合在一起,但是仅这些知识是远远不够的,还不了解这些粒子之间的其它相互作用情况。

霍罗维兹也非常感兴趣,他说:“在这种截然不同的系统中看到非常相似的形状,说明系统的形状决定其能量。”而且这是普遍存在的一种现象。




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