科学惊奇发现植物竟然也懂数学
2023/12/17 来源:不详白癜风药膏有哪几种 http://pf.39.net/bdfyy/bdfrczy/150616/4639937.html
植物和数学,听起来似乎风马牛不相及呀?难道植物偷偷,背着书包,上过学堂?这个问题,就需要科学来解答了。
科学研究工作者,通过长期的观察分析,惊奇地发现:自然界各种植物生长,在某些方面都合乎一定的数学规律。
不仅如此,科学家们还发现,某些植物的花瓣、萼片、果实的数目,以及其他方面的特征,都非常吻合一个奇特的数列,世界上最著名的数列之一——斐波那契数列。
什么是斐波那契数列?
斐波那契数列,又称黄金分割数列,因数学家莱昂纳多·斐波那契,以兔子繁殖为例子而引入,故又称“兔子数列”,其数值为:1、1、2、3、5、8、13、21、34……
斐波那契数列中的任意一个数,都叫斐波那契数,在大自然中斐波那契数列的这些性质以各种各样的形式展现出来。大自然中的植物千姿百态,或许你没有留意,但实际上一些植物花、叶、果实中都包含着斐波那契数列。
一,种子与花朵的斐波那契数列
打开植物王国的大门,就会发现。向日葵花盘内,花朵的排列。不是杂乱无章的,而是暗藏数学逻辑之美的哦!
向日葵的花序中央的,管状花和种子从中心点向外,每一圈数量分别为1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、、......按照斐波纳契数列的规律排列,即后一数字,为前面两个数字之和。
还可以看到由中心点。开始向外围延伸的螺旋线,在布满朵管状小花的花序中,就有34条左旋曲线和21条右旋曲线,其螺旋线的总数为斐波那契数。
那向日葵为什么会这样排列呢?原来向日葵需要,尽可能的繁育更多的后代,结出更多的果实,从而必须“考虑”空间上的经济性。向日葵花序尽可能安排,多的小花管状花在一起,增强“小花群体”的吸引力。同时还需要减少,小花之间的相互干扰,小花相互之间的,重叠越少越好,保证这些小花,拥有平均的空间。
向日葵这样的数学排列方式,可以让种子,在同等面积中,容纳数量最多,花盘也变得最坚固壮实,产生后代的几率也最高。
二,树木叶片的斐波那契数列
树木在生长过程中,由于新生出的枝条,往往需要“休息”一段时间,汲取储存更多的,营养物质供自身生长,而后才能萌发出新的枝条。
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。换句话说,树枝的繁衍方式,是按照斐波那契数列增长的。
按照这种排列模式,叶子可以尽可能多地,获取阳光进行光合作用,或承接尽可能多的,雨水灌溉根部。
正因如此,建筑家仿照植物叶子,在茎上的,排列方式设计、建造了的新式仿生房屋,不仅外形新颖、别致、美观、大方,同时还有优良的通风、采光性能,凸显了黄金分割率的,奇妙用处。
三,花瓣的斐波那契数列
细细观察,我们就可以发现自然界中,有1个花瓣的红掌花、牵牛花,2个花瓣的铁海棠、虎刺梅,3个花瓣的铁兰、三角梅。而最常见的花瓣数就是5,像桃花、梅花等都有5个花瓣,鸢尾花、百合花(看上去是6片,实际上是两套3片)是3片花瓣,还有8个花瓣的飞燕草、波斯菊,13个花瓣的瓜叶菊和万寿菊,21个花瓣的紫菀。
向日葵的花瓣有的是21枚,有的是34枚,而大多数的雏菊都是34瓣、55瓣或89瓣,这些数字的花瓣,在植物界很常见,而其他数字的就相对很少。这些数字如果排列起来,就是3,5,8,13,21,34,55.89……从中你发现了什么规律吗?那就是这些数字的前两个之和,等于第三个,这也是斐波那
其实,斐波那契数列与自然、生活、科学上的联系还有很多。斐波那契数列,像一曲灵动而曼妙的音符,用它极其美丽,又和谐的曲调谱写着,大自然神奇美妙的节奏,而且斐波那契数列,还把数学的对称美、奇异美、统一美等,美的特性体现得淋漓尽致。生活中惊喜无处不在,植物中的斐波那契数列,就是大自然用它,最独特的方式,带给我们的科学启迪与艺术灵感,让我们感受到了,大自然的和谐,与数学世界的奇妙。
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