科学家发现了新形状吗?好吧,首先我们必须定义“形状”。还有“新”。

科学家发现了新形状吗?好吧,首先我们必须定义“形状”。还有“新”。

“科学家刚刚发现了一种新形状”是一个很好的标题——也引出了很多问题。其中最主要的是:新形状到底是什么?形状怎么会是新的?当然,所有形状都存在,至少在理论上是存在的,而我们只是在描述它们。既然我们谈到了这一点,那么形状到底是什么呢?

引发所有这些问题的论文本周发表在《自然通讯》上,确实报道了人类皮肤上皮细胞中一种名为“盾状体”的新形状。它看起来有点像一根被切掉一角的柱子。它似乎也与生物膜和细胞功能有某种关联,但我对整个新形状概念感到困惑,甚至无法开始思考它的医学含义。

谷歌没有给出任何答案。“怎么会有新的形状?”没有答案。“什么是新形状?”什么也没有。“形状怎么会有新东西?”每次查询都只会出现更多标题,但没有一个与解决谜团的故事有关。这对我来说毫无意义。形状不是被发现的——它们只是存在。对吧?对吧?

我开始迷茫、沮丧,不再抱有希望,不再想找到维基百科中对“形状”的可怜定义以外的答案,于是我开始给数学家发电子邮件。谢天谢地,他们有一些答案。

“‘能否存在新形状?’这个问题取决于‘新’和‘形状’的含义,”圣母大学数学教授马修·古尔斯基说道。他接着说道,为了撰写论文, 《自然通讯》论文的作者将形状定义为占据三维空间的任何物体,例如蛋糕或石头(他的例子,不是我的)。古尔斯基说,数学家不一定以这种方式使用“形状”,但这并不重要——重要的是论文如何定义它。这篇论文感兴趣的是讨论盾状体与上皮细胞等生物对象的关系。

那么,这种形状真的是新的吗?“这取决于你的意思,”他说。“如果你说的‘新’是指它以前不存在(比如一款新车),那么答案当然是否定的。他们所说的‘新’是指从未被数学描述和研究过的形状。”当然,其他学科的其他人可能已经描述和研究过盾片状结构。古尔斯基指出,一个领域的新事物在另一个领域可能广为人知。“例如,描述肥皂泡形状的相同方程式也可用于描述黑洞的形状。”

对我来说,如果你恰好是第一个描述某样东西的人,那么说它是“新的”是没有意义的。我意识到,按照这种说法,没有新物种(除非进化成不同的、以前不存在的物种)——只有新发现的物种。对此,我的回答是:是的。我认为发现一种你以前不知道的青蛙并不会使它成为新的——它只是对你来说是新的。

于是我问论文作者,形状怎么可能是新的。世界上肯定已经有无数种形状,我们只是来描述它们而已。

“确实存在无限的形式,”这项研究的作者之一 Javier Buceta 说。他说,我们通过实际用途发现了其中一些形状,比如通过轮子了解圆形。“我们的研究与此有某种联系,因为盾片的发现与细胞如何组合在一起形成组织和器官的一个基本问题有关,而到目前为止,没有人考虑过这个问题,因为没有必要。”

同样,他说,数字 3.14159…(等等)一直存在,但后来有人出现了,并称它为 π,因为给它起个名字并描述它的特征很有用。盾状体和 π 一样,现在引起了科学界的兴趣,所以需要有人出现来描述它们的特征并给它们起个名字。

不过,只有在涉及更大问题时,所有这些描述和命名才有意义。加州大学洛杉矶分校数学教授 Burt Totaro 表示:“从理论上讲,关于这些特殊形状可能没什么好说的,但作者确实提出了一个观点。”他指出,在像上皮这样的生物学背景下,“将细胞想象成具有棱柱或截头体(圆锥体的一部分)等更简单的几何形状是不够的。细胞的外表面和内表面通常被挤压到不同的方向,因此不可避免地会出现更复杂的形状。”如果你对模拟生物膜的工作原理感兴趣,那么你需要找到一种数学方法来描述这种“新”的“形状”,给它起个名字也很方便。

所以,是的,正如布塞塔本人证实的那样,盾状体形状显然已经存在。从这个意义上说,它并不是“新的”。也许它甚至不是一些数学家所说的“形状”。但为了讨论突然与生物学相关的三维物体的数学描述,我们称之为新形状。欢迎来到这个世界,小伙伴。

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