宇宙是用數學語言寫成的。生活中的一切事物都是由數和形構成的,而數和形是數學的基本內容。因此數學便存在于我們生活的方方面面。“萬物皆數”,人類離不開數學,動植物身上同樣體現著數學。
“計數專家”螞蟻
英國的昆蟲學家興斯頓做了一個有趣的實驗:把一只死蚱蜢按照一塊比一塊大1倍的比例,切成小、中、大3塊,擺放在螞蟻洞口。當螞蟻發現這3塊食物后,立即調兵遣將前來搬運,10分鐘后,大群的螞蟻如同一支有組織的軍隊接踵而來。之后分別奔赴不同的獵物。昆蟲學家觀察螞蟻數量的分配。不禁大吃一驚:有28只螞蟻聚在小塊蚱蜢周圍,有51只螞蟻聚集在中塊蚱蜢周圍,有89只螞蟻聚集在大塊蚱蜢周圍。兵力的數量與蚱蜢大小的比例基本一致!
貓是“幾何專家”
在寒冷的冬天,貓睡覺時總會把身體蜷成團。這是為什么呢?原來保持這樣的姿態。身體露在冷空氣中的表面積最小,散失的熱量也最少。
“作圖大師”蜘蛛
“南洋諸葛亮,獨坐中軍帳,排成八卦陣,要捉飛來將。”不用說你也知道,這是蜘蛛。它用吐出的絲結成八角形幾何圖案,不但結構復雜而且造型美麗。中心向外輻射的兩條相鄰半徑間的兩段蛛絲。彼此都是平行的,而且每一根橫條蛛絲與主要輻射向外的蛛絲相交所成的角度都相等,完全可以與畫圖高手一比高下。蛛網上隱藏的數學概念更是多得驚人——半徑、弦、平行線段、三角形等等,可謂巧奪天工。
“天象記錄員”珊瑚蟲
科學家們發現,珊瑚蟲會在自己身上記錄時間:它們在體壁上每天“刻畫”一條環紋,一年“刻畫”365條。既不多也不少。因此想知道它們的年齡,只要數數它們體壁上的環紋即知。
科學家還發現,3.5億年前的珊瑚蟲,每年“刻畫”在身上的環紋不是365條,而是400條。原因是,那時地球自轉一天僅為21.9小時,一年不是365天,而是400天。瞧,珊瑚竟這樣準確地記錄著天象的變化,把大自然的秘密長久地保存了下來。
設計能手蜜蜂
蜂房建筑可謂奇妙絕倫。清一色的六角形。層層相接,室壁的斜度總是保持13度角(可以防止蜂蜜在端頂被蠟帽封蓋前流出)。如此設計不但堅固實用,而且高度節省材料。縱觀蜂房設計材料和工作量上的最優化、平面和空間的鑲嵌圖案、幾何定理等驚人的工程技術。令人類工程師也不禁擊掌驚嘆!
總之,在大自然中,諸多動物的“數學才能”令人驚嘆。鼴鼠在地下挖掘隧道時,盡管滿眼漆黑,90°轉彎卻總是把握得很準:丹頂鶴為了利用氣流減輕體能,總是排成“人”字形成群結隊遷飛,而且“人”字每邊與前進方向的夾角總保持為54度;鷹類獵取地上的小動物時,從空中俯沖下來總是選取一個最好的角度,令獵物猝(cù)不及防(情況發生得突然,來不及防備):壁虎在捕食蚊、蠅、蛾等小昆蟲時,總沿著一條數學上稱為“螺旋線”的軌跡爬行:切葉蜂用大顎剪下的每片圓形葉片,大小基本一致,像模子沖出來那么標準……所有這些存在于動物界鬼斧神工的數學現象,是巧合還是“物競天擇”長期的遺傳積累,抑或是大自然的某種“默契”?諸多謎團有待我們繼續去探索追尋。
建議:本文可作為科學課的參考閱讀資料。