科学家首次发现精子运动违背牛顿第三定律作用力和反作用力

日本京都大学的研究人员发现，精子的鞭毛或尾巴通过改变形状与周围液体相互作用，推动精子前进，但精子不会从周围环境中引起相等和相反的反应。专家们说，这种运动方式违背了牛顿第三定律，即作用力和反作用力总是大小相等，方向相反。

研究小组使用人类精子细胞和藻类进行研究，因为这两种细胞都有鞭毛，可以帮助它们在液体中前进。这些尾巴是有弹性的，可以变形并恢复到原来的形状。

但是，尾巴的弹性表明，精子不应该有任何运动，因为精子摆动尾巴时并没有向周围环境释放多少能量。

研究人员在显微镜下对藻类和精子细胞进行了分析，发现这对藻类和精子细胞利用它们的尾巴进行波浪式运动，推动和拉动它们穿过周围的液体环境。

根据牛顿第三定律，这种运动最终会减慢游泳者的速度。

精子尾巴的甩动避免了等效和相反的反应，违背了牛顿第三定律。

精子尾巴的甩动应该会损失能量，因为它在与周围环境对抗时会变形。然而在甩动过程中，尾巴避免了等效和相反的反应，从而节省了能量。

通过以微小的方式弯曲以应对来自液体的反作用力，尾巴能够避免出现相等和相反的反应，从而节省精子的能量。

研究人员称这种能力为“奇异弹性”（odd elasticity）。

英国莱顿大学发表的一份研究报告称，“奇异弹性”并不是固体活动的总称，而是一种定义明确的物理机制，它能在固体或其他系统中产生主动力，在这些系统中，无需使用弹性势能就可以产生广义上的弹性。

文/南都记者 陈林