你注意过吗？从银河系之外的宇宙到飓风，从爬藤植物的藤蔓到蓟、菠萝、松果的外皮，从鹦鹉螺壳上的花纹到向日葵的种子排列，从人体的细胞结构到菜花的花朵和果实，这些美丽的形状具有一种神秘的规律性，与周围杂乱无章的世界形成了鲜明的对照。这种我们熟悉的结构究竟包含着什么样的数学规律呢其实以上我们提及的事物，它们都有一个共同的特点，就是都具有像螺蛳壳纹理那样的曲线形，这种曲线叫做螺旋。
螺旋结构是自然界最普遍的一种形状，DNA以及许多其他在生物细胞中发现的微型结构都有这种构造。然而，为何大自然对这种结构如此偏爱呢？美国宾夕法尼亚州的物理学家，找到了这一问题的数学答案。
为何螺旋结构是现在这个样子？过去的回答是——由分子之间的引力决定的。但这只能回答螺旋结构是如何形成的，而不能回答为什么它们是那种形状。宾夕法尼亚州大学的天文和物理学系教授兰德尔·卡缅指出，从本质上来看，螺旋结构是在一个拥挤的空间，例如一个细胞里，聚成一个非常长的分子的较佳方式，如DNA。
在细胞的稠密环境中，长分子链经常采用规则的螺旋状构造。这不仅让信息能够紧密地结合其中，而且能够形成一个表面，允许其他微粒在一定的间隔处与它相结合。例如，DNA的双螺旋结构允许进行DNA转录和修复。
为了显示空间对螺旋形成的重要性，卡缅建立了一个模型，把一个能随意变形、但不会断裂的管子，浸入由硬的球体组成的混合物中，就好比是一个存在于十分拥挤的细胞空间中的一个分子。通过观测，他发现对于这种短小易变形的管子而言，Ц形结构的形成所需的能量最小，空间也最少。而螺旋当中的Ц形结构，在几何学上最近似于在自然界的螺旋中找到的该种结构。
看来，分子中的螺旋结构是自然界能够最佳地使用手中材料的一个例子。DNA由于受到细胞内的空间局限而采用双螺旋结构，就像是由于公寓空间局限而采用螺旋梯的设计一样。
