解放日報•上觀新聞報道：向日葵的葵花籽呈螺旋狀排列，其中竟蘊含著數列？紅血球為什麼是雙凹碟形而不是肥皂泡球形狀？12月19日下午，中國科學院院士、理論物理學家歐陽鍾燦，中國科學院院士、物理學家湯超，做客“墨子沙龍”，講述“神奇的生命物理之美”。
【新生物學將從觀察性、定性向可預測性、定量轉變】
誰是最偉大的發明家？愛迪生還是特斯拉？在湯超看來，大自然是最偉大最奇妙的創造者，箇中蘊含著許多科學原理，他以《跟著物理學家探索生命的奧秘》為題，帶領觀眾進行了一次探索。
湯超
如果把一些能飛的東西找來，小到蜻蜓，大到波音飛機，以質量為橫軸，以飛行速度為縱軸，畫出一個座標。人們發現，不管是大自然中會飛的動物，還是人工設計的飛行器，都滿足流體力學定律，即升力和翅膀面積成正比，和飛行的速度平方成正比，重量和體積成正比等。
植物有很多漂亮的形狀，向日葵、鬆果和菠蘿都呈螺旋狀排列，有的是正旋，有的是反旋。而這個正旋和反旋的數字比例，竟然暗合了斐波那契數列，即是這個序列的相鄰兩個數，5、8、13、21、34等。300年前，意大利數學家斐波那契造出了一個序列，第一個是1，第二個是1，後邊是前邊兩個的和，1+1=2，1+2=3，3+5=8，5+8=13……
細胞中的內質網結構，蘊含著微分幾何的概念，並與現實生活中的螺旋停車場有異曲同工之妙。以前，大家都不知道它的結構具體長什麼樣子，直到2013年生物學家和物理學家合作，用電子顯微鏡把這個結構解出來了——看上去就像一個螺旋停車場。而這個內質網的功能與停車場的功能幾乎一模一樣，要停儘量多的核糖體，把蛋白質摺疊在裡邊，還要在三維空間中儘量節省空間。有意思的是，數學家在幾百年前就想象出了這個東西，叫“螺旋麵”，是微分幾何的前身。
植物界也有“槍炮”？湯超給現場觀眾播放了一段視頻，這是一種真菌（克萊因水玉黴），儘管它只有一個毫米這麼大，卻可以用火箭原理將孢子射到2.5米開外，發射速度為2到25米/秒，加速度堪比手槍。
當一群鳥遭遇天敵時，它們會以整體運動方式逃離，而這個逃逸軌跡同樣蘊含了統計物理。“這個整體運動有很特別的性質，叫作臨界性，面臨外界的威脅時，轉變隊形非常快。”
生命是可以被計算和描述的嗎？第一次生命科學革命以1953年沃森和克裡克發現DNA雙螺旋結構為標誌，沒有X射線他們也無法發現。第二次生命科學革命始於上世紀末九十年代的基因組學，也就是現在說的測序，而基因組學是數學、計算機科學與生命科學的交叉。
美國科學院在2009年出過一部綱領性文件《二十一世紀的新生物學》。新生物學和原生物學有什麼不一樣呢？“它可以對生物系統有更深的瞭解。”湯超認為，新生物學將對社會產生深遠影響，從觀察性、定性向可預測性、定量轉變，是生物學與定量科學、工程的交叉融合。
【如何用物理公式描述紅血球的形狀】
200多年前，由於顯微鏡的發明，人們發現作為人體中唯一沒有細胞核的細胞，紅血球呈現出奇異的雙凹蝶形。它的表面積比圓球大，氧氣容易進入細胞與血紅蛋白結合，但如何保持這個形狀，是科學家們一直想要解開的生命之謎。歐陽鍾燦為現場觀眾帶來了《揭開紅血球雙凹碟形之謎》的演講。
歐陽鍾燦
紅血球具有黃金分割之美的雙凹碟狀，為什麼它不是肥皂泡球形狀呢？德國科學家赫爾弗雷奇於1971年發明液晶顯示之後，突然認識到細胞膜就是柔性液晶膜，1973年提出液晶生物膜理論，並在40年之後獲得世界公認。
但如何用物理公式描述紅血球的形狀？作為赫爾弗雷奇的洪堡學者，歐陽鍾燦在赫爾弗雷奇的研究基礎上，創新提出了一個公式：鍾燦—赫爾弗雷奇方程，首次預言了脂雙層膜的環形形狀，並指出它的兩個生成圓的半徑必須滿足r/R=1/2或0，解釋了紅細胞在毛細血管中得以自由穿行的原因，並被全世界多家實驗室觀測證實。
歐陽鍾燦與合作者還把赫爾弗雷奇理論推廣到碳納米管以及病毒二十面體形狀的研究。2012年，赫爾弗雷奇以液晶生物膜理論獲得了國際賽克勒生物物理獎，歐陽鍾燦則被邀在頒獎大會作報告全面介紹液晶生物膜理論。2015年，歐陽鍾燦當選為日本應用物理學會國際會士，這也是中國大陸學者首次獲此殊榮。
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墨子沙龍是由知名物理學家潘建偉院士倡導主辦的公益性大型科普論壇，已邀約百餘名前沿科學領域的國內外優秀科學家。
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