自然科普:细思极恐,自然界与数学界为甚么有那末多巧合?

[综合] 时间:2023-02-07 08:46:32 来源:皮普信息站 作者:娱乐 点击:118次

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日升日落,细思学界草长莺飞,极恐界数大年夜自然的为甚景色千奇百态,总能激起出我们索求的有那茶叶 商品交易欲看。

在慎密自然的末多进程中,你有没有那末一刻,巧合对自然界的自然自各类现象发生过困惑?蜂巢为甚么都是六边形?鹦鹉螺壳的曲线和黄金瓜分曲线为甚么美满重合?罗马花椰菜和斐波那契数列有甚么关系?......

看似随意勾勒的自然之景,居然也包括着如此丰厚的科普数学信息?这莫非是巧合吗?

这一期,小编就带你走进“大年夜自然的细思学界数学世界”,你一定想不到,极恐界数原本自然界中还有这么多美丽的为甚数学事理。

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大年夜自然中秘密 来源 | 百度图片

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蜂巢为甚么都是有那近视眼激光手术眩光6边形的?

假设你当真看过蜂巢,你就会发明,末多蜂巢外部一个个“斗室间”几近都是六边形的结构, 一排排的六边形层层堆叠,最终构成了一个整洁美满的蜂窝。

为甚么会多么呢?这就是虫豸小脑袋里的聪颖。

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在几何学研讨中,若想运用最少的总周长将该外不雅划分红面积相当的地域,六边形是最有效的方法。这一描画被称为**“六角蜂巢猜想”**,于1999年被美国数学家托马斯·黑尔斯证明。

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在其他前提相同的状况下,这类结构所需资料最少。是近视眼手术有年龄限制以,蜂巢采取六边形外形构成,性价比最高,用着最少的蜂蜡,贮存最多的蜂蜜。

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鹦鹉螺的壳曲线和黄金瓜分曲线为甚么美满重合?

鹦鹉螺是一种海生软体植物,它的外壳由一个个迂回腔室构成,腔室从圆心动身,向外赓续盘旋,尺寸逐突变大年夜。

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直接用坐标图来走漏表示能够更为直不雅:

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从图中可以发明,它穿过原点的恣意直线永远与螺线订交的角相当,每一圈螺纹的长度都等于里边两圈的长度之和;

这条美满螺线也被称为等角螺线、对数螺线手术治近视眼多久恢复而等角螺线自身又与黄金瓜分比例密弗成分。(等角螺线的螺旋角一样深刻是137.5°,更精准的数字为137.50776°,已知137.5=360-360*0.618,即黄金瓜分比例,所以等角螺线的角度也被称为黄金角。)

3

周期蝉为甚么周期都是质数?

有一类蝉叫作周期蝉,幼虫时代,它钻到地下,在很多年后的某一时辰团体破土而出,交配繁衍后死亡,进而末尾新的轮回。

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罕见的近视眼做手术花费周期蝉说17年蝉,也有13年蝉,一样深刻都是质数,为甚么会是多么?我们渐渐说。

由于质数只能被自身和1整除的特点,假定天敌生命周期是4年,那末17年蝉要68年才会碰到一次,13年蝉要52年才会碰到一次;就算坚持天敌成分,两种周期蝉相遇,也会晤临资本攫取的标题,这个状况下质数周期的优势就表现出来了,13年蝉和17年蝉相遇,得破费13*17=221年的时辰。

是以,可以说这类蝉的质数周期,真实是一种自然选择的效果。

4

罗马花椰菜的迷幻曲线代表了甚么?

斐波那契数列,即每一项均为前两项之和的数列:1,1,2,3,5,8,13,21......个中的任一个数,都叫**“****斐波那契数”**。

斐波那契数是自然界的一种罕见数字,罗马花椰菜就充沛地说了然这一点。

它每一个塔状的小芽,看起来都是大年夜芽的增添版,也被称为**“分形蔬菜”**。这又是为甚么呢?

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罗马花椰菜受停顿基因影响,本应开花的部位,长成了芽,这既促进了芽的生长地域,也促使它继续赓续地生长新芽,末尾构成了与斐波那契数列相似的分形螺旋结构。

不止是罗马花椰菜,自然界中有很多植物也和斐波那契数列有着慎密接洽,比如各莳花瓣数量,还有松果的螺旋数、向日葵葵花籽的漩涡数等。

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这个数列的存在,可以使得植物能有序地胪列契合,有助于在停顿进程中猎取更多光照和空气,积存更多的无机物和能量。

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莲蓬的外型也有甚么大年夜学问吗?

想想我们泛泛看到的莲蓬容貌,一个大年夜莲蓬里包裹着很多小莲子,这个停顿方法真实与一个数学标题相照应,即**“大年夜圆套小圆”**。

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N个小圆在平面上紧贴,互不堆叠,该若何停止排布,才干使得外边包裹的大年夜圆面积最小,更节省空间呢?

接洽到莲蓬身上,他们的胪列正印证了这个规律。莲蓬的莲子可并不是肆意长长的,每个莲子算作小圆,大年夜莲蓬就是能把全部小圆罩住的最小面积的大年夜圆。

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为甚么很多蜘蛛网都是圆的?

生活中罕见的蛛网是甚么样呢?回想一下,是不是是多是圆形的网状容貌?由中心伸出等距离的径向蛛丝,衔接构成一张齐心圆大年夜网,将猎物捕捉。

这类径向对称的圆形蜘蛛网静谧性强,有益于猎物在与网面接触时平均散布冲击力,增添蛛丝断裂的概率。

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世界之大年夜,无奇不有,大年夜自然的微妙令人赞赏。泛泛很少留心的一小处光景,居然包括着如此精妙的数学事理。

莫非说造物主也是位数学家,不然怎能把数学之美如此美满地融入自然呢?

查询访问专家:刘宇航

北京国际数学研讨中心博士后




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(责任编辑:时尚)

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