1
00:00:17,000 --> 00:00:19,000
在早期的有機化學中

2
00:00:19,000 --> 00:00:22,000
化學家了解，分子是由原子構成的

3
00:00:22,000 --> 00:00:24,000
原子之間由化學鍵連接

4
00:00:24,000 --> 00:00:27,000
但對分子的三維結構

5
00:00:27,000 --> 00:00:31,000
則一無所知，因為無法直接觀察到

6
00:00:31,000 --> 00:00:34,000
以前用簡單的連接圖表示分子

7
00:00:34,000 --> 00:00:37,000
就像圖上的這個

8
00:00:37,000 --> 00:00:40,000
許多 19 世紀中期
聰明的化學家都清楚

9
00:00:40,000 --> 00:00:44,000
這種平面表示法，無法解釋

10
00:00:44,000 --> 00:00:46,000
許多他們觀察到的現象

11
00:00:46,000 --> 00:00:49,000
但化學理論又不足以

12
00:00:49,000 --> 00:00:51,000
對分子的三維結構提出滿意的解釋

13
00:00:51,000 --> 00:00:57,000
1874 年，化學家范特霍夫 (Van't Hoff)
發表一個驚人的假說：

14
00:00:57,000 --> 00:01:01,000
飽和碳原子的四個鍵

15
00:01:01,000 --> 00:01:03,000
會指向四面體的四個角

16
00:01:03,000 --> 00:01:06,000
後來花了 25 年以上時間

17
00:01:06,000 --> 00:01:10,000
量子革命才用理論解釋了這個假說

18
00:01:10,000 --> 00:01:14,000
但是范特霍夫利用旋光效應
(optical rotation) 來支持他的理論

19
00:01:14,000 --> 00:01:17,000
范特霍夫發現只有以碳為中心

20
00:01:17,000 --> 00:01:21,000
鍵結四種不同原子或化學基的
這類化合物

21
00:01:21,000 --> 00:01:24,000
才會旋轉平面偏極光
(plane-polarized light)

22
00:01:24,000 --> 00:01:26,000
顯然這類化合物有某些獨特的性質

23
00:01:26,000 --> 00:01:29,000
看看這裡的兩個分子

24
00:01:29,000 --> 00:01:34,000
每個的中心，都是四個鍵的碳

25
00:01:34,000 --> 00:01:36,000
連接到四個不同的原子

26
00:01:36,000 --> 00:01:39,000
溴 Br、氯 Cl、氟 F、氫 H

27
00:01:39,000 --> 00:01:41,000
如果我們只考慮組成的成分

28
00:01:41,000 --> 00:01:45,000
我們可能會認定這兩個分子相同

29
00:01:45,000 --> 00:01:48,000
然而，若想重合這兩個分子

30
00:01:48,000 --> 00:01:51,000
以完美證明它們是相同的

31
00:01:51,000 --> 00:01:55,000
我們可任意旋轉、平移這兩個分子

32
00:01:55,000 --> 00:01:58,000
引人注意的是

33
00:01:58,000 --> 00:02:00,000
不論我們怎麼移動這兩個分子

34
00:02:00,000 --> 00:02:04,000
我們發現，不可能完美重合

35
00:02:04,000 --> 00:02:07,000
現在看看你的手

36
00:02:07,000 --> 00:02:10,000
請注意，你的兩隻手零件完全相同

37
00:02:10,000 --> 00:02:14,000
有姆指、其他手指、手掌等

38
00:02:14,000 --> 00:02:17,000
就像我們剛討論的那兩個分子

39
00:02:17,000 --> 00:02:20,000
你的雙手都由相同的東西組成

40
00:02:20,000 --> 00:02:25,000
此外，各部位間的距離也都相同

41
00:02:25,000 --> 00:02:27,000
食指在中指旁邊

42
00:02:27,000 --> 00:02:30,000
中指旁邊是無名指等

43
00:02:30,000 --> 00:02:33,000
我們假想的分子也是如此

44
00:02:33,000 --> 00:02:35,000
所有的內部距離也都相同

45
00:02:35,000 --> 00:02:38,000
雖然它們非常相似

46
00:02:38,000 --> 00:02:40,000
你的手、還有這些分子

47
00:02:40,000 --> 00:02:43,000
確實不完全一樣

48
00:02:43,000 --> 00:02:46,000
試著將你的雙手重疊

49
00:02:46,000 --> 00:02:48,000
就像剛剛分子那樣

50
00:02:48,000 --> 00:02:51,000
你會發現，不可能完全重合

51
00:02:51,000 --> 00:02:54,000
現在，將你的手掌遙遙相對

52
00:02:54,000 --> 00:02:56,000
動一下你的兩隻食指

53
00:02:56,000 --> 00:03:00,000
注意你的左手，看起來就好像是

54
00:03:00,000 --> 00:03:02,000
透過鏡子在看著右手

55
00:03:02,000 --> 00:03:05,000
換句話說，你的雙手是彼此的鏡像

56
00:03:05,000 --> 00:03:08,000
我們的分子同樣如此

57
00:03:08,000 --> 00:03:11,000
我們可以旋轉方向
讓一個分子看起來是另一個的鏡像

58
00:03:11,000 --> 00:03:14,000
你的手、還有我們的分子

59
00:03:14,000 --> 00:03:18,000
都擁有一種空間性質
一般稱為「手性」 (chirality)

60
00:03:18,000 --> 00:03:20,000
或「掌性」 (handedness)

61
00:03:20,000 --> 00:03:23,000
手性正是我們剛剛所描述的

62
00:03:23,000 --> 00:03:25,000
手性物體與鏡像不同

63
00:03:25,000 --> 00:03:30,000
手性的物體在化學和日常生活中
都非常特殊

64
00:03:30,000 --> 00:03:33,000
比如說螺絲釘，也是手性的

65
00:03:33,000 --> 00:03:37,000
所以我們有左旋螺絲、右旋螺絲

66
00:03:37,000 --> 00:03:40,000
信不信由你，某些種類的光

67
00:03:40,000 --> 00:03:42,000
也有類似螺絲那樣的手性

68
00:03:42,000 --> 00:03:47,000
平面偏極光的每個光束中

69
00:03:47,000 --> 00:03:50,000
都有左旋和右旋的光

70
00:03:50,000 --> 00:03:55,000
它們會一起旋轉，產生平面偏極光

71
00:03:55,000 --> 00:03:58,000
手性分子若用這種光束照射

72
00:03:58,000 --> 00:04:01,000
兩種手性分子，會有不同反應

73
00:04:01,000 --> 00:04:06,000
結果是其中一種光，相較於另一種

74
00:04:06,000 --> 00:04:09,000
會暫時減速，光束與原本相較

75
00:04:09,000 --> 00:04:13,000
偏極平面會產生旋轉

76
00:04:13,000 --> 00:04:16,000
也就是旋光效應

77
00:04:16,000 --> 00:04:21,000
范特霍夫以及後來的化學家發現

78
00:04:21,000 --> 00:04:24,000
四面體碳原子的手性
可解釋這個有趣的現象

79
00:04:24,000 --> 00:04:29,000
手性也在其他有趣效應中
扮演重要角色

80
00:04:29,000 --> 00:04:31,000
不論是化學、或日常生活

81
00:04:31,000 --> 00:04:34,000
人類比較喜愛對稱

82
00:04:34,000 --> 00:04:36,000
因此如果你看看四周，你會發現

83
00:04:36,000 --> 00:04:38,000
人造的手性物體非常少見

84
00:04:38,000 --> 00:04:42,000
但手性分子卻是無所不在

85
00:04:42,000 --> 00:04:45,000
各種不同現象，如旋光效應、
像是旋光效應、

86
00:04:45,000 --> 00:04:47,000
鎖傢俱的螺絲、

87
00:04:47,000 --> 00:04:49,000
以及拍手

88
00:04:49,000 --> 99:59:59,999
都和這令人著迷的空間性質有關