螺旋结构是自然界中最常见的形状，被生物细胞中发现的DNA和许多其他微结构所采用。然而，为什么大自然如此偏爱这种结构呢？宾夕法尼亚州的物理学家认为他们已经找到了这个问题的数学答案。他们的研究成果发表在最近一期的《科学》杂志上。“为什么螺旋结构是这样的？过去的答案是——是由分子间的引力决定的。但这只能回答螺旋结构是如何形成的，而不能回答它们为什么是那种形状。”宾夕法尼亚大学天文与物理系教授兰德尔·卡门(Randall Kamen)指出，“从本质上来说，螺旋结构是在拥挤的空房间(如细胞)中组装非常长的分子(如DNA)的更好方式。”在细胞的密集环境中，长分子链往往采用规则的螺旋结构。这不仅可以让信息与其紧密结合，还可以形成一个表面，让其他粒子以一定的间隔与之结合。例如，DNA的双螺旋结构允许DNA转录和修复。为了显示空对螺旋形成的重要性，卡门建立了一个模型，在这个模型中，一根可以随意变形但不会断裂的管子被浸入硬球体的混合物中，就像一个分子在一个非常拥挤的细胞中空。通过观察，他们发现ц-shaped结构形成所需的能量是最少的，对于这种短而可变形的管道来说空之间的时间也是最少的。螺旋中的ц-shaped结构在几何学上与自然界中的螺旋最接近。“看起来，分子中的螺旋结构是大自然可以充分利用手中材料的一个例子。DNA由于细胞内空的限制而采用双螺旋结构，就像螺旋楼梯由于公寓空的限制而采用的设计一样。”卡门指出。在圆柱体的侧面刻出螺旋槽的机器。也可以看作是一个斜面绕在一个圆柱体上形成的螺旋。因此，斜面原理被应用于螺线。螺杆的特点是可以把旋转转化为平移，反之亦然。在古代，人们使用螺丝钉。阿基米德发明了从尼罗河提水的螺线，就是著名的阿基米德螺线(图1)。螺钉可用于传动和锁紧。实际使用的螺丝有方形、三角形、梯形、锯齿形等不同形状的螺纹(图2)，有不同的用途。用于传动的螺钉多为方螺纹。螺杆的机械效率可以从图3中的螺杆和螺母获得:其中W是螺母上的轴向力的值；h是螺旋的导程；m是螺母的扭矩值；α是螺旋的导程角；是螺纹和螺母之间的摩擦角。如果用螺钉锁紧一个物体，要求α≤0，称为螺钉自锁条件。螺旋千斤顶(图4)常用于提升重物，这就要求螺丝满足自锁条件。它广泛应用于螺丝机械和结构。机床的丝杠是由丝杠驱动的，机器和结构上的各种螺钉和螺栓都是由丝杠锁紧的。此外，螺旋给料机、螺旋推进器等。螺丝还有其他的应用。
