中科院物理所
站在风扇的视角去看,你会发现风扇都是逆时针旋转的。这是个有趣的现象,与螺纹方向有关。工业上为了降低成本,各种零件会尽量遵循标准化的原则。常见的螺纹都是右螺旋的。因为规模效应,右螺旋的螺纹成本比左螺旋的便宜。如果電机向外伸出的转轴末端为普通右旋螺纹,且与风扇配套,那么你很容易发现,当风扇逆时针旋转时,风扇与转轴之间的作用力趋于将两者拧得更紧;而当风扇顺时针旋转时,螺纹连接处会越来越松。
工业中很多机械的设计都会考虑到螺纹松紧的这种效应,尤其是旋转和振动比较频繁的结构。有趣的是,自行车左右两个脚踏板对应的曲柄与齿轮的连接处,分别安装了左螺纹和右螺纹部件,这样可以保证两边踩踏时都不会松动。不过我也确实碰到过一辆劣质自行车,可能是为了节约成本,或者是从一开始就有设计缺陷,总之两侧都用了右螺纹,骑了几天脚镫子就掉了。
再给大家讲一个有趣的小知识。
其实刚开始的时候,左螺纹和右螺纹的成本和装配便捷程度可能都差不多,但是这样相应的机床、螺丝、螺母等就不能任意配对了。一旦某一个环节打破了平衡的局面,比如,市场上出现了一大批右螺纹的机床或者螺母,那么相应的螺钉就需要是右螺纹的了,左螺纹的卖不出去,长此以往,市场自动调整为单一种类的螺纹以降低成本。
生物界也有类似例子。比如,蜗牛的螺壳旋转方向,原本左右都有,然而由于其生殖器官位置的关系,只有螺壳旋转方向相同的蜗牛才能方便地交配。长此以往,整个种群在这一点上就趋于统一了。这是不是也算一种对称破缺?
(林一摘自《1 分钟物理》,北京联合出版公司,桃& 桃图)