”螺旋“在你我身边最常见的科学谜团，多少世纪都没破解过

螺旋之谜

自然界有很多不解之谜，你我都能列举出一大堆。不过你是否注意过，我们身边就存在着一个最常见而又让人困惑的谜一一螺旋。

螺旋结构是自然界最普遍的一种形状，小到肉眼看不见的DNA

，大到直径上百公里的龙卷风，

都是这种构造。为何大自然对这种结构如此偏爱呢？

DNA:最著名的螺旋结构

1953年4月，科学家克里克和沃森在英国《自然》公布了他们的最新研究成果——DNA模型。这个模型呈双螺旋结构，也就是人体每个细胞内部复杂的遗传分子，这些分子中的代码包含了建造、控制、维持生命机体所需的一切信息。

说得具体一点，DNA分子是一种螺旋状的阶梯结构——阶梯的“栏杆”由碳水化合物和磷酸盐构成；台阶则由腺嘌呤、胸腺嘧啶、乌嘌呤、胞嘧啶（简称A、T、G、C）四种基本的化合物结对而成，而且A永远与T相配，G永远与C相配。

科学家已经发现，这种搭配方式能够使DNA修-正关键遗传信息中的缺陷：如果附着在DNA-条单链上的四种化合物之一有缺损，检查另一条单链上与之配对的化合物，就可以将缺损化合物识别出来。于是，细胞会复制出一个新的化合物，从而减少了畸形的发生。

可以这么说，DNA中包含着人类进化的密码，可是为啥呈双结构呢？而且这种结构看起来是如此完美。科学家至今仍然苦苦研究，希望找到一个合理的答案。

神奇：动植物身上的螺旋

在动植物身上，都能发现奇特的螺旋现象。拿动物来说吧，蜗牛

、海螺的壳都是典型的螺旋结构。许多植物的螺旋结构更为复杂，松果

和菠萝的茎、

皮都显示了奇特的螺旋规则，在数学上极为精确。

香蕉的种子则按螺旋形排列，一些呈顺时针，一些呈逆时针。植物学家发现，这两种螺旋结构只会以某些“神奇”的组合同时出现。比如，21个顺时针，34个逆时针；或34个顺时针、55个逆时针。有趣的是，这些数字属于一个特定的数字列一一斐波纳契数列，即1、2、3、5、8、13. 21、34……每个数都是前面两个数之和。

植物怎么能“知道”这个深奥的序列呢？目前还没有一个正确的解释。

让人不解的是，许多爬藤植物竟然是按螺旋状向上攀爬生长的。

这些植物是怎样喜欢上这种几何曲线的呢？对于爬攀植物来说，亿万年的进化使其呈螺旋形生长：它们在抓住其他结构的同时尽可能使自己多接触阳光。对于菊石来说，它们的外层生长得十分缓慢，这使它们在盘曲的同时，稳步增大中心与边缘的距离。

给力：阿基米德螺旋泵

大约在2 300年以前，古希腊著名数学家阿基米德就发现了螺旋的能量和魔力，他认为，螺旋不仅能够帮助解决一些数学难题，而且具有实用性。

有次阿基米德和同学外出，看见农民们正吃力地拎着水桶，从河边爬上高处的田地进行灌溉，不禁深深地产生了同情：“这样拎水的效率太低了，浇一块田不知要拎多少桶！”同学不以为然地说：“祖祖辈辈，人们都是这样做的，你有什么好办法呢？”

回去后，阿基米德的眼前总是闪现出农民拎水时的样子，“可不可以让水往高处流呢？”阿基米德开始思考这一问题。渐渐地，他的脑海中产生了一个设想：“做一个大螺旋，把它放在一个圆筒里，这样螺旋转起来后，水不就可以沿着螺旋沟被带到高处了吗？”阿基米德画出了一张草图，然后让木匠师傅根据草图做出了一个用于带水的“怪玩意儿”。阿基米德将这个东西搬到河边，把它的一头放进河水里，然后轻轻地摇动手柄，“咕噜噜”一阵响声后，河水从怪东西的顶端不断地喷涌出来，水果然从低处往高处流了。

前来围观的农民都被这神奇的东西迷住了，纷纷赞叹阿基米德的聪明才智。不久，这种螺旋水泵在尼罗河流域得到广泛应用，人们把它称为阿基米德螺旋泵。直到现在，一些工厂仍然使用这种泵来运送流质和粒状物体。

除了水泵之外，螺旋在今天有了更多的用途，包括钻头、螺栓、弹簧、螺丝钉等，甚至在家中随处可见的瓶口和瓶盖子。你只要留心—下，就会发现许多工具和材料都运用了螺旋原理。

壮观：科里奥利效应

地球上最壮观的螺旋，当然要算飓风了，可这也是最让人讨厌的螺旋。飓风的螺旋形状可以蔓延数百公里，再加上200多公里的时速，最大毁灭力相当于10万颗原子弹。

飓风为啥如此可怕？科学家发现，飓风的一部分能量来自太阳，后者加剧了热带地区的蒸发作用，使大量热能进入大气层。但是，飓风的螺旋形状却来自科里奥利效应：地球的自转力，往往使所有物体朝同一个方向运动。在热带地区，距赤道越远，科里奥利效应越强。这种效应把新形成的飓风变为乌云、狂风和暴雨组成的浓密螺旋。

在较为温和的天气现象中，同样可以看到科里奥利现象形成的螺旋力。这种力使赤道以北的低压系统逆时针自转，南半球的情况则正好相反。人们通常都认为，就连抽水马桶的漩涡也是相似原因形成的。

对于飞行员来说，考虑到科里奥利效应很有必要：如果一架客机按直线从欧洲飞往美洲，可能降落在距离目的地以北二三千公里之外的地方，也就是说，飞机差不多要落在北极圈内了。为了避免出现这种状况，飞行员在驾驶飞机时，要按照能够补偿地球自转效应的螺旋形路线前进。

一级方程赛车手们也懂得利用螺旋形的好处。

在激烈的赛场上，选手们按照弧形路线前进，因为弧线使他们能够在尽量少减速的情况下通过弯道。这样，他们就能够加大进入和驶出的速度，提高比赛成绩。

迷惑：看不懂的螺旋

虽然科学家做了大量的研究工作，但是螺旋结构仍然蕴藏着许多秘密。摆在我们眼前的例子就是：我们手指和脚趾上那些熟悉的螺旋形纹路是怎样形成的？与单一形式的DNA“指纹”不同，真正的指纹千差万别，就算是同卯双胞胎也彼此不同。然而，是什么决定了指纹的形状？这一形状能够预测吗?

从宇宙的范围看，天文学家们希望弄清楚为什么80%的星系都是螺旋形。显然，无所不在的引力起到了关键的作用，但到底它是怎样把灿烂的星系雕刻成美妙螺旋的呢？这仍旧是个谜。

螺旋，你很美，可是你也很难懂。