自然界的数学家

大天然中的“数学家”太多啦，只需你仔细调查！

撰文 | 素韵

数学是研讨数量、结构、改变以及空间模型等概念的一门学科，透过抽象化和逻辑推理的运用，由计数、核算、测量和对物体形状及运动的调查中发生；在公元前一千年前，在我国的黑陶文化时期，陶器上的斑纹就有菱形、正方形和圆内接正方形等许多几许图形；在十八、十九世纪，因为工程、力学和大地测量等方面的需求，才发生了画法几许。咱们都知道制作几许图形要运用直尺等东西，现代人翻开电脑凭借绘画软件也能精准画出图形。

但不要认为只要人类才会数学，其实大天然中“数学家”多的是，动物界的“数学家”没有人类的这些东西也能精准画出图形，每一只工蜂的腰部都有一个蜡腺，分泌出蜡，通过嘴巴的咀嚼后用它来制作蜂房，制作的蜂房是严厉的六棱柱状体，它的一端是平坦的六边形开口，另一端是关闭的六棱锥形的底，由三个相同的菱形组成，组成底盘的菱形的钝角为109度28分，一切的锐角为70度32分，蜂房的巢壁厚0.073毫米，体积简直都是0.25立方厘米，蜂房巩固省料，差错极小，其灵活和精确令人惊叹！蜜蜂巢的结构早巳为仿生学家所注重，现已被广泛地用在飞机、火箭和建筑结构上。

蜘蛛结的“八卦”形网是八角形的几许图画，美丽杂乱，人们即运用直尺和圆规，没有必定的美学根底也很难画出像蜘蛛网匀称的图画。

大雁三五成群迁飞，且排成“人”字形。“人”字形的视点是110度，即便人们要画出度数仍是需求量角器等东西，但大雁们却能精确地核算还标明“人”字形夹角的一半——即每边与雁群前进方向的夹角为54度44分8秒！让人感到意外的是金刚石结晶体结构的视点也是54度44分8秒！两者视点的相同是偶然仍是某种大天然的“默契”？

当咱们在惊叹蜜蜂等这些数学家的才能时，却发现真实的数学“天才”是珊瑚虫，珊瑚虫在自己的身上记下“日历”，它们每年在自己的体壁上“描写”出365条斑纹，一天“画”一条。但早在3亿5千万年前的珊瑚虫每年却“画”出400条斑纹而不是365条斑纹，天文学家研讨发现其时地球一天仅21.9小时，一年不是365天，而是400天。

动物中有“数学家”，植物中也有“数学家”，它能够画出美丽的几许图形、建立起精确的数学模型、勾勒出完美的抛物线......天然的规则总能带给咱们不一样的惊喜和美的享用。

早在13世纪，意大利数学家斐波那契就发现，在1、1、2、3、5、8、13、21、34 、55、89……这个数列中，有一个很风趣的规则：从第三个数字起，每个数字都等于前两个数加起来的和，这便是闻名的“斐波那契数列”，又称“黄金分割数列”。每个数字除以前边的一个数字，能够得到一个成果，比方：

13 ÷ 21 = 0.619...

21 ÷ 34 = 0.618...

34 ÷ 55 = 0.618...

数字越大，得到的成果越挨近一个数字，即0.618……这个数字便是闻名的“黄金分割”，按“黄金分割”份额规划的造型更美、更和谐。斐波那契数列和黄金分割在植物中很常见，植物中的螺旋结构就常与斐波那契数列有关，比方：向日葵螺旋成果就隐含了斐波那契数列。

仔细调查向日葵花盘，虽然有大有小，不尽相同，但都能发现它种子的摆放方法是一种典型的数学形式。花盘上有两组螺旋线，一组顺时针方向环绕，另一组则逆时针方向环绕，而且相互相连。虽然在不同的向日葵种类中，种子摆放的顺时针、逆时针方向和螺旋线的数量有所不同，可往往不会超出34和55、55和89或许89和144这三组数字。这每组数字便是斐波那契数列中相邻的两个数，前一个数字是顺时针环绕的线数，后一个数字是逆时针环绕的线数，正因为挑选了这种数学形式，使得花盘上种子的散布最为有用，花盘也变得最巩固壮实，发生的几率也最高。

在数学中，圆的黄金分割的张角为137.5°（更精确的值为137.50776°），被称为“黄金角”的数值。许多植物萌发的叶片、枝头或花瓣，也都是按“黄金比率”散布的。咱们从上往下看，不难注意到这样一种很有规则的现象：它们把水平面360°角分为大约222.5°和137.5°（两者的份额大约是“黄金比率”0.618）；也便是说，恣意两相邻的叶片、枝头或花瓣都沿着这两个视点扩展。车前草是一种常见的小草，它便是一位了不得的“几许学家”。车前草轮生的叶片间的夹角恰好是137.5°，依照黄金角的度数摆放的，叶片能奇妙镶嵌但不相互掩盖，这种完美的摆放方法保证了每片叶子都能够最大极限地获取阳光，有用地进步植物光协作用的作用。

好了，跟你说了这么多天然界的“数学家”，其实天然界的数学美远不止这些，期望你多多调查天然，好好学习数学，很可能发现你还没有意识到数学的美，数学其实并不艰深、单调。

本文经授权转载自微信大众号“数学加油吧”，图片来源于网络。

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