登陆注册
29571700000143

第143章 撩起动植物数学天赋的神秘面纱——生物与数学之谜

小问号

在大自然中,人之所以能够被称为“万物之灵”,主要原因是人类会劳动、能创造,既有形象思维能力,又有逻辑思维能力,把需要学习和掌握的知识系统地分为语文、数学、美术、音乐、体育等,并对这些知识进行传承、研究和深化。可是,令人类想不到的是,一些动植物也具有特殊的数学天赋。想一想,动植物有哪些数学才能,对人类有什么启发?或者说,对造福人类有什么样的作用?

在大自然中,生物与玄奥的数学有着不解之谜。

动物王国中的“数学家”很多。蜜蜂在昆虫界非常普通,但是它的蜂窝具有非同一般的数学研究价值:蜂窝的每一个蜂房都是规则的六角柱状体,蜂房的一端是平整的六角形开口,另一端则是由三个相同菱形组成的底盘,而且这个底盘的所有钝角为109°28′,而所有锐角都是70°32′。这样精确的“建筑”,没有“数学天赋”无论如何也是无法完成的。这种结构对人类最大的启迪就是我们前面介绍的“蜂窝建筑”。

丹顶鹤是我国人民非常熟悉的鸟类,从古到今,有许多人写诗作画来讴歌它。它在迁飞时,虽然是成群结队,但是在天空总是排成“人”字形。“人”字形的角度是110°,更精确地计算还发现,丹顶鹤飞行所组成的“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为54°44′8″,而科学家研究金刚石结晶体的角度正好也是54°44′8″!受此启发,科学家发现,这种数学夹角具有超强的稳定性和坚固性。

猫是一种十分讨人喜爱的小动物。冬天,猫睡觉时总是把身体抱成一个球形。这是为什么呢?科学家发现,球形使身体的表面积最小,从而散发的热量也最少。瞧,猫的生存智慧是多么出类拔萃。

珊瑚虫在海洋生物中并不是那种知名度很高的动物。我们除了知道珊瑚给人类在材料上带来的发明外,对它的数学才能知之甚少。珊瑚虫能够在自己的身上记下“日历”,一天“画”出一条斑纹。有一年,古生物学家发现3亿5千万年前的珊瑚虫每年“画”出的是400条。天文学家受此启发,研究发现,那时的地球一天仅21.9小时,一年不是365天,而是400天呀!反过来看,珊瑚虫用无声的语言,佐证了这一古代天文现象。

……

植物世界的数学明星也大有“人”在。

有的植物按照数学规律来塑造自身体形,以适应阳光、空气、土壤和重力。如:甜菜从野生祖先的平摊形叶簇转变为漏斗叶簇,它的上部大部分叶片是垂直的,而下部分叶片又是接近水平的,这种几何状态有助于提高植株和群体更好的吸引阳光,对植物生长和繁育都十分有益。

有的植物对几何学好像很有“研究”,深知其中道理和妙用。纤细且中空的麦秆,直径虽小,却能支撑起比它重几十倍的麦穗和长叶。物理学家研究发现,按力学原理,中空茎秆与同样粗的实心茎秆相比,其支撑力是相等的。可见,麦秆以消耗最少的材料获得最大坚固性的结构,现代社会的产物——空心水泥电线杆,无疑是向它学习的成果。鱼尾葵、蒲葵和油棕等叶面,呈“之”字折扇状结构,也具有较大的张力,能够承受外界较大的压力,因此增强了它的柔韧性,不会被暴风雨所撕裂或折断。

有的植物知道运用黄金分割律,以保持体形的美妙和坚固。在我们的生活中,黄金数无处不在,建筑、艺术品、日常用品在设计上都喜欢用到它,因为它让我们感到美与和谐。可是,植物竟然懂得这些,你说奇不奇?玉米是我们非常熟悉的一种庄稼,它的气生根增加了茎的稳固性,可是,科学家研究发现,玉米的果穗一般都长在茎的中下部,而这一位置正好符合黄金分割的比例。这一结穗的位置,对于一棵玉米来说,十分重要,它有助于抗倒伏,增强了抵御风雨的能力。那疏影横斜、傲雪怒放的腊梅和银装素裹的梨花都是五瓣花朵,也包含着“黄金分割”这一著名的数学规律。

有的植物绿叶和花的外形轮廓符合数学公式,这成为植物界一大奇观。著名数学家笛卡尔曾研究了一簇花瓣和叶形曲线,发现它是一个较为复杂的高次方程,并给它起了一个富有诗情画意的“茉莉花瓣”的名称,即现代数学的“笛卡尔叶线”或“叶形线”。科学家在研究中还发现,向日葵的小花和以后形成的瘦果在花盘中的排列,蔷薇花、莲花、菠萝果实的分块,梨树不断抽出的新枝,以及冬小麦的不断分蘖,都和一个奇特的数列——著名的斐波那契数列相吻合:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89……其中,从3开始,后面每一个数字都是它前面两个数字之和。植物对斐波那契数好像非常着迷,许多植物的叶片、花瓣等不是随意分布的,常见的花瓣数有:鸢尾花、百合花是3枚(看上去6枚,实际上是两套3枚),飞燕草是8枚,瓜叶菊是13枚,向日葵的花瓣有的是21枚,有的是34枚,雏菊的花瓣有的是34、55或89枚。嘿,多么奇妙,多么不可思议!

植物多种多样,姿态万千,它们的果、花、叶、茎更是异彩纷呈,可是只要透过繁茂的枝叶,我们不难发现,这方熟悉又陌生的绿色世界里,既包含着美妙的生物美,又藏匿着神奇的数学奇景!可见,绿色世界是多么令人神往,揭示它们的规律,发现其中的奥秘,对美化家园、造福人类具有诱人的前景。

“小档案”

斐波那契(1170~1240)是中世纪意大利数学家,他不是在数花瓣数目,而是在解一道关于兔子繁殖问题时,得出了这个数列。先假定一雄一雌一对刚出生的兔子在长到一个月大小时开始交配,第二月结束时雌兔子产下另一对兔子,过了一个月后它们也开始繁殖,如此繁衍下去。每只雌兔在开始繁殖时每月都产下一对兔子,假定没有兔子死亡,在一年后总共会有多少对兔子?在一月底,最初的一对兔子交配,但是还只有1对兔子;在二月底,雌兔产下一对兔子,共有2对兔子;在三月底,最老的雌兔产下第二对兔子,共有3对兔子;在四月底,最老的雌兔产下第三对兔子,两个月前生的雌兔产下一对兔子,共有5对兔子……据此推算下去,兔子对数分别是:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144……可见,从第3个数目开始,每个数目都是前面两个数目之和。这就是著名的斐波那契数列。

同类推荐
  • 描绘人体地图

    描绘人体地图

    从清晨听到第一声问候,到夜晚渐人香甜的梦境;从一个新生命降临人世,到体内最后一个细胞走向死亡,我们的身体犹如一座神秘莫测的迷宫,在每一个岔路口和转弯处都隐藏着生命的符号和健康的密码。《探索世界:描绘人体地图(彩图版)》将帮助你绘制一张详尽的地图,带领你走近我们熟悉又陌生的身体,了解我们自己。
  • 上帝掷骰子吗?量子物理史话

    上帝掷骰子吗?量子物理史话

    这本书带读者做一次量子之旅,从神话时代出发,沿着量子发展的道路,亲身去经历科学史上的乌云和暴雨,追逐流星的辉光,穿越重重迷雾和险滩,和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景,还将向着未来探险,去逐一摸索量子论面前的不同道路,闯入人迹罕至的未知境地,和先行者们一起开疆扩土。
  • 探索未知-动物的启示

    探索未知-动物的启示

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
  • 数学发展的世纪之桥希尔伯特的故事

    数学发展的世纪之桥希尔伯特的故事

    本书以青少年为主要阅读对象、介绍这位出生于法国的数学家、“数学世界的亚历山大”、“哥德巴赫猜想”提出者的生平、在数学领域的建树。
  • 管窥宇宙环境(科学新知丛书)

    管窥宇宙环境(科学新知丛书)

    本书以简洁流畅的文笔,介绍了宇宙环境中为人们普遍关注的部分焦点问题。例如,到底有没有黑洞,人类将来可以穿越“时空隧道”吗等等。书中许多资料截止到1999年11月,反映了探索宇宙的最新进展;同时介绍了诸如发现中子星过程中的一些鲜为人知的天文学史上的逸闻趣事。对于开阔青少年朋友的眼界,启迪智慧,定将大有益处。本书适宜于具有中等文化程度以上的各个层次读者阅读。
热门推荐
  • 极品天王在都市

    极品天王在都市

    陈浩,一个普普通通的高中生。一场特殊经历,陈浩获得了穿越而来的异界灵魂。抽着纨绔的脸,踩着牛掰人物的鼻子,没事在与众多美女谈谈人生。从此,陈浩的人生开始变的越发灿烂!
  • DNF之神怨

    DNF之神怨

    希望有喜欢dnf剧情的玩家来读一读这本书,几乎包括了现在能够找到的所有剧情,带有部分自己的脑补,还填上了一些剧情上的坑。求交流啊。
  • 九重封仙录

    九重封仙录

    “黑暗已逝,人族当立!”“封仙成迷,深渊为祭!”“红粉如斯,嗟叹不已!”“岁在甲子,天下大吉!”
  • 万古最强雷劫

    万古最强雷劫

    雷耀穿越重生了,但是他发现自己怎么变成一道雷电了?好吧,雷耀认了。自此苍天大世界多出了一个雷电法王的传说。你想要突破?我同意了吗?你想要丹成?我同意了吗?天材地宝出世,不好意思我可以第一个出手,而且神不知鬼不觉的取走。你想要违背劫约?不好意思我雷耀最讨厌言而无信的人,我代表雷电惩罚你!
  • 守护甜心之我是亚梦的哥哥

    守护甜心之我是亚梦的哥哥

    陈乐天是个侦探,但被女朋友背叛后决心放弃爱情继续侦探学习,不料老天给他开了一个改变了他一生的玩笑,死于飞机事故!最后重生到了一个自己都没见过的世界!守护甜心?那是什么?不能用侦探理论研究的灵异事件!…未来还真是多姿多彩!就让我以日奈森亚矢的身份将侦探之路走向顶峰吧!各位,要坚持自己的梦想啊!
  • 重生昊天上帝

    重生昊天上帝

    失恋的汪伟在一次雷击下,意外的来到了洪荒的世界。没有大批的先天至宝,因为盘古早已开天,乾坤鼎也没我的份,因为我不知道它在哪里,紫宵宫中没座位,鸿蒙紫气没我份。好吧,这些没有就没有吧,我可以安静练气打坐,可是为什么我会是昊天上帝,那个三界中著名的废材,却身聚无数的因果。我不甘心,我要改命,呃,逆天就不必了,我还不想死。PS:您轻轻点下收藏,就是我莫大的动力,书友互动群:103131336
  • 青临两相依

    青临两相依

    “嗯…”阳光罩在床上的人身上,流露出几分慵懒。一双好看的琥珀色眼瞳缓缓睁开,印入眼帘的是古色古香的床顶,空气中传播着一股好闻的气息,原本迷离的眼渐渐清醒,片刻过后——“嗯???我操**这是哪啊??”本文主打甜风~可放心入坑哟,腹黑师父x暴躁徒弟会摩擦出什么样的火花呢,真让人好奇,嘻嘻。
  • 超级机械师系统

    超级机械师系统

    系统给他一双创世之手,他却用来煮奶茶!骨折借他一把轮椅,他却用来赛车...本以为能轻轻松松拿到高级机械师执照,却因为一次比赛,被机械师工会处处针对。然而边境的战争大量召集机械师,本以为没有机械师资格证的文杰会拒绝前往!却...毅然决然的踏上征程!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 金封古城

    金封古城

    传说中的怪兽再次现世,它无影无形确可吞噬天地。