1
00:00:17,000 --> 00:00:18,976
在有机化学的早期，

2
00:00:19,000 --> 00:00:21,976
化学家们明白分子是由原子构成的，

3
00:00:22,000 --> 00:00:23,976
由化学键相互连接。

4
00:00:24,000 --> 00:00:26,976
但是，分子的三维形状

5
00:00:27,000 --> 00:00:30,976
却鲜为人知，因为他们不能被直接观察到。

6
00:00:31,000 --> 00:00:34,806
分子用简单的连接图表示，

7
00:00:34,806 --> 00:00:36,976
就像你现在看到的这样。

8
00:00:37,000 --> 00:00:40,796
19世纪中期，精明的化学家们明白

9
00:00:40,800 --> 00:00:43,976
这样的扁平模型不能解释

10
00:00:44,000 --> 00:00:45,976
他们观察到的很多现象。

11
00:00:46,000 --> 00:00:49,196
但是化学理论没能提供一个令人满意的解释

12
00:00:49,196 --> 00:00:51,871
来说明分子的三维结构。

13
00:00:51,905 --> 00:00:58,016
在1874年，化学家范特霍夫发表了这个伟大的假说：

14
00:00:58,016 --> 00:01:00,976
一个饱和碳原子的四根键

15
00:01:01,000 --> 00:01:03,996
指向一个四面体的角。

16
00:01:03,996 --> 00:01:07,026
25多年之后，

17
00:01:07,026 --> 00:01:10,666
量子革命才从理论上证实了他的假说。

18
00:01:10,666 --> 00:01:15,266
但是范特霍夫用旋光效应来支撑他的理论。

19
00:01:15,266 --> 00:01:18,033
他注意到只有具有中心碳原子

20
00:01:18,033 --> 00:01:20,976
并连接到四个不同原子或原子团的化合物

21
00:01:21,000 --> 00:01:23,976
才能旋转平面偏振光。

22
00:01:24,000 --> 00:01:27,196
很明显，这类化合物有独特的性质。

23
00:01:27,196 --> 00:01:30,256
仔细观察这里的两个分子。

24
00:01:30,256 --> 00:01:33,976
每一个都具有四面体形的中心碳原子

25
00:01:34,000 --> 00:01:35,976
分别连接四个不同的原子：

26
00:01:36,000 --> 00:01:38,976
溴，氯，氟和氢。

27
00:01:39,000 --> 00:01:41,572
我们很可能会得出结论，这两个分子

28
00:01:41,596 --> 00:01:45,796
是一样的，如果我们只考虑它们的组成成分。

29
00:01:45,796 --> 00:01:49,676
但是，我们来看看能否通过完全重叠两个分子

30
00:01:49,676 --> 00:01:51,456
来证明它们真的是一样的。

31
00:01:51,456 --> 00:01:56,636
我们可以随意旋转和翻转这两个分子。

32
00:01:56,636 --> 00:01:57,976
但值得注意的是，

33
00:01:58,000 --> 00:01:59,976
不管我们怎样移动这些分子，

34
00:02:00,000 --> 00:02:04,456
完全重叠都是不可能完成的。

35
00:02:04,756 --> 00:02:07,486
现在看看你的手。

36
00:02:07,486 --> 00:02:11,136
注意你的两只手有着相同的部分：

37
00:02:11,136 --> 00:02:13,976
拇指，手指，手掌，等等。

38
00:02:14,520 --> 00:02:16,976
像我们研究的两个分子一样，

39
00:02:17,000 --> 00:02:19,976
你的两只手是同样的成分组成的。

40
00:02:20,000 --> 00:02:25,096
更进一步，你两只手上各部分间的距离也是相同的。

41
00:02:25,270 --> 00:02:27,401
食指临近中指，

42
00:02:27,421 --> 00:02:29,976
中指靠着无名指，以此类推。

43
00:02:30,000 --> 00:02:32,976
我们所假设的分子也是这样的。

44
00:02:33,000 --> 00:02:34,976
它们的所有内部距离

45
00:02:35,000 --> 00:02:37,976
都是相同的。尽管它们有很多共同点，

46
00:02:38,000 --> 00:02:40,396
你的手，和我们的分子，

47
00:02:40,396 --> 00:02:42,976
显然不是相同的。

48
00:02:43,000 --> 00:02:45,976
试试把你的手重叠到一起。

49
00:02:46,000 --> 00:02:47,976
就像我们之前的分子一样

50
00:02:48,000 --> 00:02:50,976
你会发现它们不能完全重叠。

51
00:02:51,000 --> 00:02:53,976
现在，把你的手掌相对。

52
00:02:54,000 --> 00:02:56,376
晃动你的两只食指。

53
00:02:57,956 --> 00:02:59,976
你会发现你的左手好像

54
00:03:00,000 --> 00:03:01,976
在通过镜子看你的右手。

55
00:03:02,000 --> 00:03:05,256
换言之，你的两只手是镜面图像。

56
00:03:05,926 --> 00:03:07,976
我们的分子也是一样的。

57
00:03:08,000 --> 00:03:10,976
我们把它们转过来，所以一个看着另一个

58
00:03:11,000 --> 00:03:13,976
就像镜子里一样。你的手，和分子，

59
00:03:14,000 --> 00:03:17,976
拥有同样的一种空间特性，叫做手征，

60
00:03:18,000 --> 00:03:19,976
也叫手性。

61
00:03:20,000 --> 00:03:22,976
手性就是指我们刚刚描述过的特性：

62
00:03:23,000 --> 00:03:25,477
一个手性物体和它的镜像并不同。

63
00:03:25,501 --> 00:03:30,586
手性物体在化学和日常生活中都和特殊。

64
00:03:30,586 --> 00:03:32,976
螺丝钉，打个比方，就是手性的。

65
00:03:33,000 --> 00:03:36,976
所以我们才需要区分左手和右手螺钉。

66
00:03:37,000 --> 00:03:39,976
不管你信不信，某些种类的光

67
00:03:40,000 --> 00:03:42,516
也像手性螺丝一样。

68
00:03:43,096 --> 00:03:46,976
在每一束线性的平面偏振光中

69
00:03:47,000 --> 00:03:49,976
都有左手和右手部分

70
00:03:50,000 --> 00:03:54,976
共同旋转来产生平面偏振。

71
00:03:55,000 --> 00:03:57,976
手性分子，当放在这样的光束中时，

72
00:03:58,000 --> 00:04:01,676
对两个手性部分产生不同的反应。

73
00:04:02,386 --> 00:04:05,976
作为结果，光的一部分相对另一部分

74
00:04:06,000 --> 00:04:08,976
被暂时减缓。对光线的影响

75
00:04:09,000 --> 00:04:12,976
就是相对初始平面的平面旋转，

76
00:04:13,000 --> 00:04:15,976
也被称作旋光。

77
00:04:16,000 --> 00:04:20,976
范特霍夫和后来的化学家认识到

78
00:04:21,000 --> 00:04:24,000
四面体碳的手性可以解释这个奇妙的现象。

79
00:04:24,024 --> 00:04:28,976
手性也导致了其他很多化学

80
00:04:29,000 --> 00:04:31,126
和日常生活中的奇妙影响。

81
00:04:31,866 --> 00:04:33,976
人类喜欢对称

82
00:04:34,000 --> 00:04:35,976
所以如果你看看周围，你会发现

83
00:04:36,000 --> 00:04:38,526
人类制造的手性物体非常罕见。

84
00:04:38,526 --> 00:04:41,976
但是手性分子确实哪里都有。

85
00:04:42,000 --> 00:04:44,976
很多独立的现象类似旋光，

86
00:04:45,000 --> 00:04:46,976
钉家具，

87
00:04:47,000 --> 00:04:48,976
和拍手，

88
00:04:49,000 --> 00:04:51,820
都包含着这个引人入胜的空间特性。