互动科普

数学家需要解决许多难题，扭结（knot，指三维空间中不与自身相交的闭合曲线）就是其中之一。“数学家已经在自然界中发现了超过60亿种不同的扭结，”英国曼彻斯特大学的化学家戴维·利（David Leigh）说。

“最困难的是制作扭结，” 戴维·利说，“这就好像给我一件针织套衫，我也不一定能编织出一件一模一样的来” 。戴维·利和同事的工作是制作分子扭结，使用的材料是比人的头发丝还细1万倍的分子链。“分子实在太小了，你不可能像系鞋带那样，手扯着绳子的两头打结。你得使用化学方法，精准控制，让它自己折叠、弯曲，产生我们需要的扭结。”

回到系鞋带的这个比喻，还记得小时候爸爸妈妈教你系鞋带时，为了更好地打结，会把一个手指放在结的中间吗？戴维·利和同事用的也是类似方法，为避免分子链扭作一团，他们用金属离子来起固定作用。由192个原子构成的分子链会围绕金属离子，扭结成特定的形状。“然后，像鞋带快系好时，妈妈会把手指抽出一样，我们也会把金属离子取出。”就这样，戴维·利合成出了他想要的扭结——迄今最复杂、最牢固的人工分子结。相关研究已经发表在了《科学》（Science）杂志上。

对我们生活在石器时代的祖先来说，扭结意义重大。“制作渔网、把斧头绑在把手上、制作保暖的织物都离不开它，” 戴维·利说，“但在现代社会，扭结同样很有用，用它制作的高强度人造纤维，也许性能会比凯夫拉（Kevlar，一种防弹衣材料）还好”。毕竟，我们有60多亿种扭结可以选择。正如每一个童子军都知道的，不同的扭结有不同的特性，适合的任务也不同。是的，你没猜错，戴维·利曾经也是童子军中的一员。“小时候，我觉得系扭结很难，现在虽然我长大了，但系扭结对我来说仍旧不是一件容易的事。”