植物也是数学家
来源:本站  时间:2020/10/28 17:01  
“大自然这本书是用数学语言来书写的。”伽利略曾经说过。人类很早就从植物中看到了数学特征:花瓣对称排列在花托边缘,整个花朵几乎完美无缺地呈现出辐射对称形状,叶子沿着植物茎秆相互叠起,有些植物的种子是圆的,有些是刺状,有些则是轻巧的伞状......所有这一切向我们展示了许多美丽的数学模式。

“大自然这本书是用数学语言来书写的。”伽利略曾经说过。人类很早就从植物中看到了数学特征:花瓣对称排列在花托边缘,整个花朵几乎完美无缺地呈现出辐射对称形状,叶子沿着植物茎秆相互叠起,有些植物的种子是圆的,有些是刺状,有些则是轻巧的伞状......所有这一切向我们展示了许多美丽的数学模式。

著名数学家笛卡儿,根据他所研究的一簇花瓣和叶形曲线特征,列出了x3+y3-3axy=0的方程式,这就是现代数学中有名的“笛卡儿叶线”,数学家还为它取了一个诗意的名字—茉莉花瓣曲线。

后来,科学家又发现,植物的花瓣、萼片、果实的数目以及其他方面的特征,都非常吻合于一个奇特的数列—著名的斐波那契数列:1、2、3、5、8、13、21、34、55、89......,其中,从3开始,每一个数字都是前二项之和。

向日葵种子的排列方式,就是一种典型的数学模式。仔细观察向日葵花盘,你就会发现两组螺旋线,一组顺时针方向盘绕,另一组则逆时针方向盘绕,并且彼此相嵌。虽然不同的向日葵品种中,种子顺、逆时针方向和螺旋线的数量有所不同,但往往不会超出34和55、55和89或89和144这三组数字,这每组数字就是斐波那契数列中相邻的两个数。前一个数是顺时针盘绕的线数,后一个数是逆时针盘绕的线数。

雏菊的花盘也有类似的数学模式,只不过数字略小一些。菠萝果实上的菱形鳞片,一行行排列起来,8行向左倾斜,13行向右倾斜。挪威云杉的球果在一个方向上有3行鳞片,在另一个方向上有5行鳞片。常见的落叶松是一种针叶树,其松果上的鳞片在两个方向上各排列成3行和5行......

植物所显示的数学特征是植物生长在动态过程中必然会产生的结果,它受到数学规律的严格约束。向日葵等植物在生长过程中,只有选择这种数学模式,花盘上种子的分布才最为有效,花盘也变得最坚固壮实,产生后代的几率也最高。自然界就是一部百科全书,只要走进自然大课堂,仔细观察,用耳聆听,一定能有所发现,有所收获的。

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