螺旋形态在宇宙中无处不在，从银河系的旋臂、飓风的旋转、甚至DNA的双螺旋，这种结构似乎是宇宙当中的一种普遍形态。

螺旋形态在宇宙中存至少有几个原因：

首先，这种形态能够高效利用空间。比如，DNA的双螺旋结构将大量的遗传信息紧密打包在细胞核中，既节省空间又便于读取和复制。您可以看到植物的藤蔓或向日葵种子的呈现螺旋排列，这优化了资源分配和生长空间；贝壳也是螺旋形态，从而使其能够在生长过程中逐步扩展，同时保持结构的紧凑性。

其次，螺旋形态可以优化能量传递。这种形态在能量或物质的传递中具有优势。在流体动力学中，螺旋可以减少阻力并提高效率。例如，龙卷风与人工设计的螺旋桨都利用了这一特性。在生物系统中，动物的耳蜗也采用螺旋结构，这有助于声音信号的高效传递。

第3是提供稳定性。螺旋形态在力学上具有天然的稳定性，能够分散外力，减少崩塌或断裂的风险。你可以看到，星系的螺旋臂通过旋转和引力相互作用维持整体结构的稳定。某些地质构造，比如火山喷发形成的螺旋岩层也体现了这种稳定性。

第4，螺旋形态往往是自然系统中自发形成的有序结构。在非平衡条件下，系统通过能量耗散可以自组织成螺旋状。例如，星系旋臂的形成与密度波和引力作用有关，体现了一种动态平衡。生物体的螺旋结构则是生长过程和物理约束共同作用的结果。

宇宙这么“钟爱”螺旋形态还和熵与能量之间的微妙平衡有关。物理学家雅各布·贝肯斯坦提出了一个令人震撼的观点：一个物理系统的熵，也就是它所能储存的信息量，并非无限，而是受到其总能量以及所能被完全包围的最小空间大小的限制。也就是说：能量越集中，系统能够达到的最大熵也受到严格限制，从而形成一种内在的平衡。

传统上，人们习惯用一个球形来描述这个界限，但后来科学家们发现，如果用能量对应的质量再关联到它的引力特征（即史瓦西半径），这个界限就会从单一的球形转变为具有内外两个边界的环形，其中内半径是史瓦西半径，外半径仍然是最小的封闭球体。

这个理论让人们意识到，看似无序的宇宙其实并非完全混乱，而是按照某种隐藏的对称美在运转。宇宙并不偏爱完美的球体。相反，它偏爱螺旋形态、涡流和环形流形态。这些形态能最有效地协调能量与熵的平衡。一方面，螺旋结构能够集中能量，形成局部引力；另一方面，它又能均匀分布信息（或熵），避免能量过于集中导致系统失衡。这意味着，星系不会形成完美的球体，它们盘绕成雄伟的螺旋。DNA不会在直链中延伸，它们会扭曲成双螺旋。在最极端的宇宙条件下，水、空气甚至等离子体都遵循旋转和曲率的路径。

根据热力学第二定律，在封闭系统中，熵总是倾向于增加。然而，宇宙中的许多系统，如生物体和星系是开放系统，能够通过与环境的能量交换调控熵的变化。螺旋形态通常是高度有序的结构，在热力学上对应于低熵状态。例如，DNA的双螺旋结构是一种精密的排列，需要细胞通过代谢活动（能量输入）来维持其有序性。星系的螺旋臂从最初均匀分布的气体云（高熵）演化为有序结构（低熵），这一过程伴随着引力坍缩和能量耗散。星系形成时，引力使气体云坍缩，释放能量（如辐射），局部熵减少，但整体宇宙的熵通过能量耗散而增加。生物系统中，植物通过光合作用吸收太阳能，将无序的能量转化为有序的化学能，从而维持螺旋结构的低熵状态。

有趣的是，这一观点还影响了我们对量子力学中不确定性原理的理解。传统上，不确定性原理被视为量子世界中一种固有的“模糊性”，但在这种具有内外两个边界的环形结构下，不确定性原理可以转化为一个精确的等式：Δx Δp = (Atorus) / (4π ℓpl2) ħ.Δx Δp = （Atorus） / （4π lpl2） ħ.。这暗示着，我们长期以来认为的不确定性实际上是结构。 量子力学的明显随机性不是自然界的缺陷，而是潜在秩序的特征。不确定性原理从不等式转变为等式表明，空间和时间并不像我们想象的那样是连续的，而是由螺旋形约束塑造的。那看似随机的量子现象背后，实际上隐藏着一种精妙的、有序的结构。螺旋形态不仅在宏观宇宙中普遍存在，在微观世界中也同样起着调和能量与熵的关键作用。

螺旋不仅仅是形状，它们实际上记录着能量如何塑造空间和时间。飓风的环形运动、海浪的曲率、电磁场的模式，甚至亚原子相互作用的结构都反映了这一基本原理。螺旋形状当中存在一些普遍的东西，它嵌入在能量、物质和空间的进化方式中。螺旋形态不仅仅是一个形状，它是运动、进化和时间本身的化身。

从宇宙学的角度来看，这种新见解为宇宙学常数问题提供了一个令人信服的解决方案。量子场论对真空能量的预测与其观测值之间的巨大差异长期以来一直是个谜。但是，当我们将环形熵束合并到量子真空计算中时，差异就消失了。这表明宇宙的真空能量自然受到其环形结构的调节，这一见解可能会重塑我们对暗能量的理解。

宇宙并不是混沌的，也不是盲目的随机的。它以星系转动的方式、电子的轨道方式、时间本身的展开方式书写一种有序。宇宙钟爱螺旋形态，正是因为这种结构能够巧妙地平衡能量的集中与熵的信息分布。无论是在宏观的星系旋臂中，还是在微观的量子波动中，这种平衡都以螺旋、涡旋、或环形的形式呈现出来。它们不仅仅是美丽的图案，而是大自然智慧的体现，是能量与熵在宇宙中相互作用、共同编织出的壮丽画卷。

信息来源：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6382/ad3ac7