Displaying extended context for query match # 16,996 in text YL201504291
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「 晶體 的 對稱 可以 有 很多 種 方式 , 或者 說 很多 種 程度 ; 有 些 方式 較 其他 方式 更為 對稱 。 對稱 程度 最 低 的 一 種 , 我們 稱為 三斜 ( triclinic ) 晶系 , 這 種 晶體 裡 的 三 個 軸 或 三 個 平面 之間 都 是 斜 的 , 沒有 一 個 角度 會 是 直角 。 和 它 相反 的 另 一 個 極端 是 正交 ( orthorhombic ) 晶系 , 三 個 平面 都 以 直角 相交 。 介於 這 兩 者 之間 的 叫做 單斜晶系 , 三 個 交角 有 兩 個 是 直角 , 而 第三 個 角 可以 是 任何 角度 。 聽好 , 像 這 種 晶體 , 單斜晶系 , 其 最 低 對稱性 可能 有 二 重 對稱 , 所以 你 轉動 晶體 一百八十 度 , 它們 又 會 變回 和 原來 一樣 。 「 羅莎琳 發現 的 是 , 晶體 狀態 的 DNA 確實 具有 單斜 對稱性 。 不只 如此 , 她 還 發現 其 對稱軸 並 沒有 和 纖維 平行 , 而是 與 它們 垂直 , 與 DNA 長鏈 垂直 。 而 那 會 造成 一 個 特別 的 幾何 結果 , 也 就 是 她 沒 能 了解 的 關鍵 結果 。 」 比魯茲 拿起 兩 枝 削尖 的 鉛筆 , 讓 它們 平躺 在 桌面 上 , 兩 枝 筆 都 指向 北方 。 「 如果 我 同時 旋轉 這 對 鉛筆 , 在 桌子 的 平面 上 旋轉 , 它們 不會 與 原本 的 位置 相 對稱 , 直到 轉 了 一 整 圈 三百六十 度 為止 。 」 他 開始 依 西 、 南 、 東 、 北 方向 轉動 那 兩 枝 筆 。 然後 他 只 調轉 一 枝 筆 的 方向 , 讓 兩 枝 筆 指 著 相反 方向 。 「 頭 與 尾 並排 , 這 兩 條 長 鏈 只要 轉過 半 圈 又 會 具有 對稱性 了 。 你 瞧 , 它們 的 方向 對調 了 。 如果 X 射線 圖樣 顯示 DNA 為 單斜晶系 , 而且 它 的 對稱軸 又 與 DNA 長鏈 垂直 , 」 他 在 桌 上 旋轉 這 對 鉛筆 , 這 一 次 轉 半 圈 , 「 那麼 一定 會 出現 一條 鏈 朝上 、 另 一 條 朝下 。 這 是 物理學 的 並矢 ( dyad ) 現象 , 一 條 長 鏈 與 另 一 條 長 鏈 上下 顛倒 。 」 空間群 和 面心 又 是 怎麼 回 事 ? 「 我 以前 一直 設法 避開 這 個 問題 , 」 比魯茲 說 , 「 它 又 會 增添 另 一 層 複雜性 。 首先 是 單位 晶胞 。 我們 總是 這樣 建議 , 你 應該 想像 一 面 花稍 的 壁紙 , 圖案 是 不斷 重複 的 那 種 。 單位 晶胞 就 代表 最 小 的 重複 圖案 , 它們 的 體積 、 形狀 和 內容 全 都 一模一樣 , 只 除了 晶體 是 三 度 空間 。 現在 , 讓 我們 設想 最 簡單 的 原子 小格 , 八 個 角落 各 擺 一 個 原子 。 」 他 用 鉛筆 輕輕 畫 了 一 個 小格 的 透視圖 , 以 虛線 表示 透視 的 角 與 線 , 然後 把 每 個 角 塗黑 , 代表 原子 。 「 又 或者 , 它 也 可以 是 每 個 角落 都 有 一 個 分子 。 別 忘 了 , 小格 會 一再 重複 喔 , 就 像 壁紙 圖案 一樣 , 構成 一 個 三 度 空間 的 原子 晶格 ( lattice ) 。 如果 晶格 只有 角落 有 原子 ( 或 分子 ) 占據 , 這 種 晶格 稱為 P , 是 primitive ( 初步 ) 的 簡寫 ; 如果 它 是 單斜晶系 、 具有 二 重 對稱性 , 就 叫做 P2 空間群 。 但是 有 些 物質 除了 角落 之外 , 小格 的 某 個 面 的 中心 還 有 一 個 原子 或 分子 。 」 他 畫 了 第二 個 小格 , 和 第一 個 一樣 , 然後 在 相對 兩 個 面 的 中央 多 畫 一 個 圓球 。 「 這 個 面 , 照慣例 叫做 C面 , 如果 這 個 小格 也 具有 二 重 對稱性 , 那麼 該 空間群 就 叫做 C2 , 或是 面心 單斜 。 單位 晶胞 的 每 一 個 角落 以及 有 原子 或 分子 占 據 的 面 , 都 叫做 一 個 晶格點 ( lattice point ) 。 不過 這些 名詞 只 是 數學家 的 抽象 概念 , 用來 分析 晶體 成分 的 排列 方式 。 」 他 又 畫 了 一 個 小格 , 卻 沒有 畫 邊 或 面 , 只 畫出 代表 原子 的 小球 。 「 還 有 非常 多 種 幾何 上 的 變化 。 總共 有 二百三十 種 不同 的 空間群 , 也就是說 這些 空間群 在 幾何 上 不 相等 。 它們 都 是 在 十九世紀 由 古典 晶體學家 一一 找出來 的 , 方法 是 逐一 計算出 可 在 三 度 空間 重複 排列 之 晶格 的 所有 可能性 , 這 比 X 射線 晶體學 的 誕生 早 很多 年 。 巧 的 是 , 血紅素 在 攜 氧 狀態 下 也 是 屬於 面心 單斜 空間群 C2 。 所以 克里克 馬上 就 知道 了 , 我們 都 非常 清楚 羅莎琳 發現 的 東西 具有 什麼 樣 的 意義 。 我們 在 一九五三年 初 就 知道 了 。 「 現在 , 她 的 第二 個 問題 必定 是 , 單位 晶胞 裡 到底 有 幾 條 核 ?
 
酸長鏈 ? 有 個 簡單 的 公式 可以 把 它 算出來 , 你 只要 稍加 想像 就 可以 推算出來 。 但是 要 計算 這 個 , 她 必須 先 知道 密度 , 可是 既然 材料 是 濕 的 , 密度 就 很 難 估算 了 , 而且 當時 也 不 清楚 裡頭 含有 多少 水 和 鹽 。 弄 清楚 密度 之後 , 可以 選擇 的 結果 只 可能 是 二 或 三 條 鏈 。 但是 從 對稱性 看來 , 一 種 具有 二 重 對稱性 的 物質 , 每 單位 晶胞 裡 竟然 會 有 奇數 個 成分 , 這 是 不可能 的 , 而 這 就 是 她 沒 能 了 解 的 。 」 沒 錯 , 對 DNA 來 說 , 這 是 不可能 的 , 因為 單股 骨幹 具有 極性 , 不 是 向 上 就 是 向 下 , 這 是 因為 特定 鍵結 的 關係 : 糖環 永遠 是 以 第三 個 碳原子 與 前 一 個 磷酸 相連 , 然後 以 第五 個 碳原子 與 下 一 個 磷酸 相連 ; 關於 這 部分 , 有機化學家 托德 和 劍橋 的 化學家 們 早已 證明 過 了 。 研討會 次日 早晨 , 十一月 二十二日 , 克里克 前往 倫敦 , 華森 在 派丁頓 車站 接 他 , 然後 一同 搭 火車 去 牛津 度 週末 。 接下來 發生 的 事 , 就 好幾 個 層面 來 說 可能 都 很 重要 。 我們 都 知道 是 誰 在 十六 個 月 後 做出 DNA 結構 , 但 不要 忘 了 , 還 有 其他 幾 個 人 也 快要 做出來 了 。 在 一九五一年 底 還 沒有 人 真正 逼近 答案 時 ,