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科学家发现精子似乎绕过了基本物理定律
精子细胞在液体中移动，这几乎会立即阻止它们，但新的研究表明，它们通过利用活跃生命物质的不寻常特性而取得了成功。精子细胞不应该是游泳健将。在微观尺度上，流体的行为与池中的水不同。它的作用更像是一个厚厚的屏障，停止运动 [...]
来源:SciTech日报精子细胞在液体中移动，这几乎会立即阻止它们，但新的研究表明，它们通过利用活跃生命物质的不寻常特性而取得了成功。
精子细胞不应该是游泳健将。
在微观尺度上，流体的行为与池中的水不同。它的作用更像是一个厚厚的屏障，几乎立即停止运动。然而，精子细胞仍然会挥舞着尾巴向前推进，即使是穿过强烈抵抗它们的液体。
A study led by Kyoto University mathematical scientist Kenta Ishimoto suggests that sperm accomplish this by exploiting a strange feature of living matter.它们的运动似乎回避了牛顿第三定律所描述的通常的作用与反作用对称性。
牛顿第三定律通常被总结为：“对于每一个作用，都会产生一个大小相等且方向相反的反作用力。”这一原理适用于日常物体，例如两个弹珠碰撞和弹开。但精子是活跃的系统。他们不断地为自己的运动增添能量。
As the researchers write, “Newton’s third law may be violated when we regard it as an open system, with its mechanical energy being injected from microscopic active units.”
换句话说，精子并没有破坏物理学。他们揭示了当生命系统从内部将能量注入周围环境时会发生什么。
为什么小游泳者面临不同的物理现象
对于精子来说，笔划之间没有滑动。在它们的规模上，惯性几乎无关紧要，粘度占主导地位。如果尾巴停止跳动，细胞几乎立即停止移动。
这就产生了一个称为扇贝定理的问题。微观游泳者无法通过简单地重复一个运动然后反向运动来在粘性流体中移动。为了取得进展，它需要一个不完全可逆的行程。
精子通过鞭毛解决了这个问题，鞭毛是一种薄而灵活的尾巴，可以沿着其长度发送行波。衣藻等绿藻使用类似的结构来游泳。