懂數學的蟬

袁越

夏天是屬于蟬的季節，蟬的叫聲是每個慵懶夏日的背景音樂。但是，美國有一種蟬，每17年才叫一次，像鐘表一樣準確。

世界上有3000多種蟬，絕大多數都是一年生的，每年繁殖一次。也有不少蟬以2-4年為一個周期。1633年，有人描述過一種產自北美的蟬，周期極長。但直到18世紀初期，美國的昆蟲學家才最終確定了這種蟬的周期——17年。100多年后，又有一種周期為13年的蟬被發現了。科學家把這兩種奇怪的蟬統稱為“周期蟬”（Periodical Cicadas）。

這兩種蟬總是在5月下旬開始破土而出，沿著樹干爬到高處，發出瘋狂的求偶叫聲。它們必須抓緊時間找到伴侶，因為大自然留給它們的交配時間只有一個星期。之后，雌蟬把卵產在樹干內便死掉了。經過2-8周的孵化，幼蟲破殼而出，掉到地上，鉆進土壤，依附在大樹的根部，一邊吸食植物汁液，一邊等待時機再次破土而出。

這一等就是16年（或者12年）。

其實，17年蟬早在第8年的時候就已經完全成熟了，但它們體內似乎有個鐘表，不斷提醒它們要耐心等待。直到第17年的那個夏天，蟬們好像約好了似的，一起沖出地面，完成新的一輪生命周期。

一般情況下，一個地區只生存著一種周期蟬，科學家按照它們的出土日期和分布范圍，把北美的周期蟬分成了大約15個按照羅馬字母命名的“窩”（Brood）。比如，2004年出現在美東大部分地區的周期蟬是第X號窩（羅馬數字10），這一窩蟬數量最多，分布最廣，是研究得最透徹的窩之一。

科學家首先想弄明白的問題是：這種蟬為什么選擇在地下生活那么多年？……