摘要：在仙境冒险之后，刘易斯·卡罗尔 （Lewis Carroll） 1871 年的小说《穿越镜子》（Through the Looking-Glass） 中虚构的爱丽丝穿过壁炉上方的镜子，发现反射的领域与她自己的领域有何不同。她发现这些书都是倒着写的，人们“倒着生

扎克·萨维茨基

特约撰稿人

在仙境冒险之后，刘易斯·卡罗尔 （Lewis Carroll） 1871 年的小说《穿越镜子》（Through the Looking-Glass） 中虚构的爱丽丝穿过壁炉上方的镜子，发现反射的领域与她自己的领域有何不同。她发现这些书都是倒着写的，人们“倒着生活”，在一个结果先于原因的世界里航行。

当物体在镜子中看起来不同时，科学家称它们为手性。例如，手是手性的。想象一下 Alice 试图与她的倒影握手。镜像世界中的右手变成了左手，没有办法将两者完美地对齐以进行握手，因为手指弯曲的方向错误。（事实上，“手性”一词起源于希腊语中的“手”。

爱丽丝的经历反映了我们自己宇宙的深刻之处：透过镜子，一切都不一样。许多熟悉的物体，从分子到基本粒子，其行为取决于我们与之交互的镜像版本。

在《Through the Looking-Glass》的开头，Alice 将她的猫 Kitty 举到镜子前，威胁要把她推到另一边。“我想知道他们会不会在里面给你牛奶？也许 Looking-glass 牛奶不好喝，”她说。

爱丽丝说得对。就在这本书出版前二十多年，路易斯·巴斯德 （Louis Pasteur） 在用一些过期的葡萄酒做实验时发现，某些分子可以是手性的。它们可以有不同的左旋和右旋结构形式，无法叠加。巴斯德发现，虽然它们包含所有相同的成分，但手性分子的镜像版本可以具有不同的化学功能。

法国先驱化学家和微生物学家路易斯·巴斯德 （Louis Pasteur） 在 1840 年代后期发现了生物分子的手性。

乳糖是牛奶中的糖，是手性的。虽然任何一种版本都可以合成，但生物体产生和消耗的糖总是右旋的。事实上，我们所知道的生命只使用右旋糖——这就是为什么 DNA 的遗传阶梯总是向右扭曲。这种“同手性”的根源仍然是笼罩着生命起源的最大谜团之一。

Kitty 不可能消化镜子奶。更糟糕的是，如果里面含有任何相反的细菌，她的免疫系统和抗生素就不适合抗争了。最近一群杰出的科学家警惕镜像生命体的合成（打开新标签页）出于这个原因——如果有人逃离实验室，他们可以躲避普通生命体的防御机制。

继续沿着兔子洞往下走，我们看到手性的痕迹一直到基本粒子。

巴斯德对分子的研究建立在奥古斯丁-让·菲涅尔 （Augustin-Jean Fresnel） 之前的一项发现之上，他在 1822 年意识到不同的石英棱镜可以使光的电场沿顺时针或逆时针两个方向之一旋转。如果每个光粒子都能在其尾迹中留下烟雾痕迹，那么一个右旋的烟雾螺旋会从一个棱镜中冒出，而左旋的螺旋形会从另一个棱镜中冒出。

如今，物理学家认为手性是所有基本粒子的基本特性，就像电荷或质量一样。没有质量的粒子总是以光速行进，而且它们也都带有固有的角动量，就好像它们像陀螺一样旋转。如果粒子沿你的拇指方向飞行，它们的旋转会跟随你的手指卷曲的方向——在你的右手或左手上。

对于大质量粒子（例如电子和夸克），情况要复杂一些。由于大质量粒子的移动速度更慢，因此快速的观察者可以超越它并有效地反转其运动方向，从而翻转其明显的惯用手。因此，在描述大质量粒子的手性时，物理学家通常会引用粒子量子特性的数学描述。当您旋转粒子时，其量子波函数会根据其手性向左或向右移动。

几乎每个基本粒子都通过镜子有一个孪生体。带负电的左旋电子被反正电子（带负电的右旋粒子）镜像。

在镜子的世界里，爱丽丝发现所有的逻辑都颠倒了：人们为了留在原地而奔跑，他们在所有没有出生的日子里庆祝“非生日”。同样，我们的宇宙也不同于它的镜像。弱力——导致放射性衰变的力——只有左旋粒子才能感受到。这意味着一些粒子在正常世界中会衰变，而它们在镜子中的对应粒子则不会。

此外，有一个粒子似乎根本没有出现在镜子中。中微子只以左旋形式被观察到。粒子物理学家正在研究右旋中微子是否存在，或者中微子的镜像是否完全相同，这可能有助于解释为什么宇宙包含一些东西而不是什么都没有。

通过镜子窥视，我们可以了解很多关于我们自己的世界的信息。只是要小心不要喝牛奶。

来源：人工智能学家