日本京都大学研究团队最新发现，人类精子在微观世界中展现出令人惊异的游动能力，看似违反牛顿第三运动定律，实则揭示了生物世界的精妙机制。


科学家发现精子“奇异弹性”，挑战牛顿第三运动定律。


科学新闻网报导，研究团队发现，精子能在高黏度液体中自如前进，这项特殊能力源自其尾部具备“奇异弹性”（odd elasticity）的特性。领导研究的京都大学数学科学家石元健太（Kenta Ishimoto）表示，这种特性使精子得以在理论上应该寸步难行的环境中，优雅地“游”过重重阻碍。

牛顿第三运动定律指出，“作用力与反作用力大小相等、方向相反”。以两颗相撞的弹珠为例，它们会依循这项定律产生力的传递与反弹。然而，在微观世界中，这条看似放之四海而皆准的定律，却面临了精子、单细胞藻类等微生物的“挑战”。


研究人员分析发现，精子与单细胞藻类（Chlamydomonas）都能透过细胞尾部的鞭毛，在高黏度液体中顺利前进。这种运动方式展现出与周遭环境的不对称互动，创造出一个巧妙回避牛顿第三定律的机制。

这种特殊的弹性，让精子尾部像鞭子一样摆动，却不会将太多能量损耗在周围的液体中，使其能有效地向前推进。 研究团队进一步提出了一个新的概念：“奇异弹性模量”（odd elastic modulus），用以描述鞭毛内部的力学特性，并解释精子如何在高黏度液体中移动。

这项发现不仅有助于理解生物运动机制，更可能启发未来微型机器人的设计。相关研究成果已发表于《PRX Life》期刊。

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