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但它从未被关联到自然生长系统。”
张亚飞表示:“此前从未有人从这一视角来研究玫瑰。尽管有学者研究过玫瑰的气味、色彩和尖刺等的生物化学根源,但是通过数学物理方程去研究玫瑰的形态机制应该是第一次。此前,人们通常认为这些形态都是由高斯阻挫塑造的,无论这个形态多么丰富、多么诱人,都没有跳出高斯阻挫的框架。而玫瑰花彻底挑战并突破了这一框架。”
大自然界中有非常多丰富、精致、复杂的形态。然而,大自然在塑造这个世界的时候所使用的基本原理往往非常简单。但是,从人类视角来看,在不了解自然原理的情形下,想要制备像花一样形态的物件,所使用到的工艺已经相当复杂。那么更大胆追问,人类能否合成生命呢?这意味着不少人工技术在大自然鬼斧神工般的原理面前显得笨拙、低效甚至不堪一击。这是促使张亚飞去理解自然,坚持做基础研究的重要原因。
“我们生活在这个时空中,本因该有一部分人去探索自然的基本原理,掌握万物运行的底层规律,甚至去追问‘我们从哪里来,要到哪里去?’的问题。当基础科学解析了这些背后的机制之后,工程和技术科学就可以把这些原理和规律用于生产实践。数学、自然科学、工程学、文学乃至艺术审美,都是人类生存不可或缺的技术和精神追求,而你会发现,基础研究往往贯穿始终。”张亚飞表示。
(来源:
Science
)
就具体应用前景来说,
一方面,本次成果为制备新材料带来新的技术原理。另一方面,本次研究也会为对智慧材料和系统的探索开启新的视角。
玫瑰花系统里有很多应力集中的奇异尖角,这些尖角会让组织感受到强烈刺激。而玫瑰似乎有某种“几何智慧”,比如它会迫使“不得已”而形成的尖角发生局部弯曲以缓解应力集中。同样地,当一个活性的智慧物质系统中突然产生尖角之后,就会不停地想要把它移除、钝化或者驱赶到边缘,这便是一种主动地反馈。和被动物质不同的是,智慧物质能够感知环境、感知温度和做出响应,就像拥有某种“灵性”一样。
(来源:
Science
)
“上帝不是左撇子”
在被问及为何选择玫瑰花而非其他的花卉或植物时,张亚飞说:“事实上,这可能有一个误解。我们不是植物学家更不是生物学家,我们也并非是要研究玫瑰本身。我们把自己定位在基础研究,是在探索纤薄系统形态演化的几何原理,尤其是一类存在几何阻挫和奇点的系统,并不仅仅局限于自然的生物系统。只是玫瑰花别具一格的形态强烈的吸引了我们的关注和兴趣。直觉告诉我们,它不在以往所奉为经典的框架之内,这让我们很兴奋,因为我们这个团队不喜欢做增量型研究。因而这个研究的起点在于对自然的兴趣、反思和推理,而非偶然发现。”
(来源:
Science
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谈及玫瑰是否是最后一个由MCP阻挫塑造的植物,张亚飞表示:“一个很幽默的答案是——上帝不是左撇子。”目前人们所熟知的两大基本阻挫中,高斯阻挫在自然界有极其丰富的例子,学界为此也研究了几十年。
“所以我觉得既然上帝塑造世间万物时,使用了那么多次高斯阻挫,那么也应该不会遗忘 MCP 阻挫。”张亚飞表示。因此,玫瑰只是此次优先在论文中报道的第一个例子,他相信在远方的森林里、草原里、公园里,乃至微观、宇观世界里,也许还有很多我们没有注意到的 MCP 阻挫。
(来源:
Science
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