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大自然里的裴波那契数列螺旋

2015-09-10

大众科学 2015年10期
关键词:那契新枝花盘

向日葵花盘与银河系、飓风有着相似的旋转方式,其实,在大自然里,很多事物都在依循着一个规律——裴波那契数列——黄金螺旋

佛语有云“一花一世界,一叶一菩提。”——从一朵花里就可以看出整个世界,用一片叶子就能代表整棵菩提。那么,一朵花真的能看出一个世界吗?其实,大自然里,很多事物都在依循着一个规律——裴波那契数列——黄金螺旋。向日葵花盘与银河系、飓风有着相似的螺旋方式。一花真的可以看见一世界。

什么是斐波那契数列?中世纪意大利数学家列昂纳多·斐波那契(LeonardoFibonacci,1170~1240)发现了这一数列,它是这样一组数列:1、1、2、3、5、8、13……即后一数字为前面两个数字之和。这样一个完全是自然数的数列,通项公式却是用无理数来表达的(a[n+2]=a[n+1]+a[n])。而且当n趋向于无穷大时,后一项与前一项的比值越来越逼近黄金分割1.618,或者说后一项与前一项的比值小数部分越来越逼近黄金分割0.618。这样映射出的斐波那契螺旋线,也称“黄金螺旋”,那么,这一数列螺旋和自然界有什么关联呢?请耐心点,答案马上为你揭晓!

自然界中,一些植物的花瓣、萼片、果实的数目以及排列的方式上,都是非常符合斐波那契数列的。细致观察可以发现,向日葵的花盘中有两组螺旋线,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,这些顺逆螺旋的数目并不固定,但往往不会超出34和55、55和89或者89和144这三组数字,这每组数字都是斐波那契数列中相邻的2个数,很有趣吧!这样排列的目的,是为了让植物最充分地利用阳光和空气,繁育更多的后代。

在大自然里还有许多斐波那契数列。例如,树木的生长。由于新生的枝条,往往需要一段“休息”时间供自身生长,而后才能萌发新枝。所以,一株树苗在一段间隔,例如一年,以后长出一条新枝;第二年新枝“休息”,老枝依旧萌发;此后,老枝与“休息”过一年的枝同时萌发,当年生的新枝则次年“休息”。这样,一株树木各个年份的枝桠数,便构成斐波那契数列。这个规律,就是生物学上著名的“鲁德维格定律”。

那么,作为大自然的一份子,人类是否也符合“黄金螺旋”呢?答案是:当然。其实人类的耳朵也符合这一原则,这种形状的构造可以帮助人类更好地接收音波,增强人类听觉。

为什么自然界中有如此之多的斐波那契数列巧合呢?这是生物在大自然中长期适应和进化的结果。

小伙伴们,擦亮眼睛,让我们一起去寻找大自然里更多的“黄金螺旋”。(责任编辑/南之岭)

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