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发信人: foxpp (贪玩又自由的风筝), 信区: other
标  题: 字母表：造物天成
发信站: 听涛站 (2001年11月29日13:27:15 星期四), 站内信件

转载自：http://www.scienceworm.com

2001-11-21：字母表：造物天成
    ——化学反应“拼”出了字母表

    我们对图案的分辨能力使得我们不仅可以使我们航游世界、分辨敌友，甚至还可以
分辨火星上岩石下面的景物。现在得到确认的是两个研究者发现了化合物自己拼出了字
母表。

    字母表是天工造物而不是人类的发明。这只是一个简单的关于大自然可以产生无限
多种图案的证据。换句话说，只要努力寻找，我们可以在自然界中找到任何图案。

    蝴蝶爱好者早就注意到了这一点。在一个著名的收藏品中所有的字母和阿拉伯数字
都被完美的拼出来了。当然就其本身而言这种图案没有任何意义，只不过是一组与字母
无任何关系的图案罢了。但这对于我们则不同，我们早已赋予了这些图案具体含义。

    波兰科学院的的两位科学家Andrzej Kawczynski和Bartlomiej Legawiec一直探索这
种自然界中最丰富的形态现象——反应扩散体系。这种极具想象力的研究始于20世纪50
年代。主要过程是一组混合物通过某种溶剂来控制扩散速度，使其依次与不同物质反应
。最后整个体系用凝胶来分离，这是根据不同分子的扩散速度不同。

    反应与扩散时刻在改变体系每一处的组成浓度，故整个体系处于一种不平衡中。在
某一点可能是富集了一种组分；而与此同时，另一种组分可能支配临近区域。如果每种
化合物都有不同的颜色，这种不平衡就表现为图案。

    一般来说，这些图案一直在改变。在50年代一个这样的体系产生了一种由红、蓝两
色组成的旋转螺旋图案。1952年数学家Alan Turing（图灵）从理论上证明了这种反应扩
散体系会产生固定的图案。在1990年科学家们第一次看到了真实的“图灵图案”。
有人相信动物的皮毛就是那种与生具来得图灵图案，这些图案产生于受染色体控制的生
化反应扩散过程。蝴蝶的眼状斑点和贝类的贝壳花纹也许就是来自于这种过程。

    Kawczynski和Legawiec在计算机上模拟了在一块矩形区域的反应扩散过程。他们发
现所产生图案的“一撇”、“一捺”组成了完整的字母表，连顺序也一样。

    当区域扩大一倍时出现的图案会有所不同；当有选择的精确改变某一位置的化学组
成，而引起的反应速度不同也会使图案有所不同。

    这些图案产生的如此容易：只要你方法得当就可以得到任何你想要得图案。因此，
如果某一过程产生了同自然界相同的图案，并不意味着这种过程描述了自然界的过程。

Phys. Rev. E, 64, 056202 (2001).
Edited by Tunan@Fudan.edu

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