這件作品由國立臺灣大學的四位學生Ning-Hsiang Yin、Yu-Hsiang Chan、Zhi-Run Hsu、Wei-Shin Chen，在金必耀教授的《分子美學》課程中所製作期末計畫，並展示於 2021 年聯合數學會議（Joint Mathematics Meetings） 的 Bridges 數學藝術畫廊。 作品展示頁面： Bridges Math Art Gallery。
新冠病毒的結構與幾何特性
SARS-CoV-2（新型冠狀病毒）是一種具有正鏈 RNA 基因組的冠狀病毒，其結構具有高度對稱性與幾何特性。該病毒的主要結構包括：
- 核衣殼（Nucleocapsid, N）蛋白：包裹病毒 RNA，形成內部球狀結構。
- 刺突（Spike, S）蛋白：呈現三聚體狀，負責與宿主細胞的 ACE2 受體結合，決定病毒的感染性。
- 膜（Membrane, M）蛋白與包膜（Envelope, E）蛋白：形成病毒的脂雙層外殼。
由於病毒顆粒大致呈二十面體對稱性（Icosahedral Symmetry），數學家與病毒學家經常使用對稱群理論來研究病毒的結構與組裝模式。
二十面體對稱與幾何結構
這個串珠模型的幾何結構基於二十面體對稱（Icosahedral Symmetry），這是一種常見於病毒顆粒的對稱形式。 其數學特性包括：
- 由20 個正三角形組成，具有12 個頂點、30 條邊與 20 個面。
- 屬於柏拉圖立體（Platonic Solids），並且是擁有最多面的正多面體。
- 在群論中，二十面體對稱性對應於交錯群 A5，包含 60 個對稱變換。
- 在病毒學中，病毒顆粒常以類似二十面體的方式組裝，以最小的能量構造最穩定的外殼。
新冠病毒串珠模型
- 尺寸： 30 x 30 x 30 公分
- 材料： 6 毫米塑膠珠、彈性線
- 製作年份： 2020 年
作品介紹
這個串珠模型採用二十面體框架作為病毒顆粒的基本幾何結構，並透過額外的突起模擬病毒表面的刺突蛋白（S 蛋白）。每個刺突蛋白由 3 顆串珠組成，以反映其三聚體結構。
為了使整體結構保持穩定，學生們使用彈性線將塑膠珠串聯，使其形成具有張力的網格結構，類似於病毒顆粒的蛋白質外殼。
這個模型不僅展示病毒顆粒的幾何對稱性，也強調了其在分子層級上的組裝原理，能夠幫助大眾理解病毒結構的數學與生物學基礎。
數學與科學應用
這個作品結合數學與生物學，展示二十面體對稱性在病毒學上的應用。其相關應用包括：
- 病毒結構建模： 幫助研究人員理解病毒顆粒的組裝機制，並可應用於疫苗與藥物設計。
- 數學對稱群應用： 透過對稱群理論來分析病毒殼蛋白的排列方式。
- 分子自組裝研究： 病毒顆粒的自組裝機制可應用於奈米技術，如奈米藥物傳遞系統。
結論
透過這個新冠病毒串珠模型，學生們將數學、幾何與病毒學結合，並透過具體的物理模型來探索二十面體對稱性在生物系統中的應用。這不僅是一個藝術作品，也是一個科學教育工具，幫助觀眾從不同的角度理解病毒的結構與行為。
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