美13歲少年發明太陽能電池樹

　　現在，越來越多的現代入渴求賞心悅目的休閑生活，于是對森林惰有獨鐘，喜歡到這種樸素無華的“綠色”環境里，得到充分的休息和美的享受。2010年冬天，13歲的美國紐約州一初中男孩艾登·德威爾，冒著嚴寒到卡茨基爾山徒步旅行時，對橡樹的樹枝、樹葉的排列方式產生興趣，并發現樹枝Y杈的布局也可以用“斐波那契數列”解釋，從而發明了一種樹狀太陽能電池板排布新方法，使太陽能利用效率大大提高，并因此獲得2011年度“青年自然科學家獎”!
　　何為“斐波那契數列”?
　　所謂“斐波那契數列”，是意大利數學家列昂納多·斐波那契發現的。斐波那契數列指的是這樣一個數列，1、1、2、3、5、8、13、21……這個數列從第3項開始，每一項都等于前兩項之和，即1+1=2，2+I=3，3+2=5，5+3=8，8+5=13，13+8=21，21+13=34……在這個數列中，任何一個數字與后一個數字的比都接近0.618，而且越往后，就越接近。這就是著名的“斐波那契數列”，而0.618這個神奇的數字，則被稱為“黃金比率”。古希臘美學家柏拉圖將其譽為“黃金分割率”。
　　“黃金比率”與大自然結下了不解之緣，植物和動物都和它有著驚人的聯系。在樹木、綠葉、紅花、碩果中，都能遇上“黃金比率”。樹木也懂黃金分割　德威爾通過用自己設計的圓柱雙量角器測量，驚訝地發現許多植物的葉片、枝杈或花瓣都有這樣一個有趣的現象：它們用黃金分割率0.618來劃分360°的圓周，所得兩個角度約等于222.5°和137.5°，任意兩相鄰的葉片、枝杈或花瓣都沿著這兩個角的兩條邊的方向伸展，因此盡管它們不斷輪生，卻互不重疊，確保了光合作用面積最大。像車前草vuCPcSBhSR7cSXnF0dz9+A==、薊草、一些蔬菜的葉子、玫瑰花瓣等，以莖為中心，繞著它螺旋形地盤旋生長，兩葉間的弧度為137.5°。按照這種排列模式，葉子可以占有最多的空間，獲取最多的陽光，承受最多的雨水。
　　德威爾從中深受啟發，認為樹枝丫杈的布局一定與光合作用的效率有關。為了探求其中的道理，驗證“斐波那契數列”是否能派上用場，他開動腦筋，設計了一項頗有創意的實驗。
　　德威爾首先用自己設計的圓柱雙量角器工具，確定橡樹樹枝和樹葉構成的螺旋軌跡與樹干之間的相對關系，在讓計算機程序復制這種模式的基礎上，用PVC管建造了一棵按“斐波那契數列”排列的橡樹形太陽能電池樹：隨后建起一個常用的平板模式排列的太陽能光伏電池板，以45°角安裝在屋頂。為了觀察和比較按橡樹分叉排列的太陽能電池板與傳統的屋頂電池板陣列捕獲陽光能力的差異，德威爾還分別在兩個裝置接上了監視電壓的數據記錄器。
　　太陽能電池樹更甚一籌
　　實驗與研究結果顯示，與傳統的平板模式排列的太陽能光伏電池板相比，按“斐波那契數列”排列的橡樹形太陽能電池樹的表現更優秀，不需要做任何的偏角調整，每天的有效光照時間延長2.5小時，產生的電力多20％。特別是在12月份，太陽處在天空中的最低點的冬季，無論是收集太陽光的時間還是產生的電力，太陽能電池樹都要比太陽能光伏電池板高出50％。
　　德威爾解釋說，由于樹枝按“斐波那契模式”分布，用“黃金分割率”調整了光伏電池特定的間隔和高度，因此使得部分分支在收集陽光時，不會阻擋太陽光射到其他的分支。因為光伏電池不是用平板模式排列，形狀很像—棵樹，所以更加好看。更重要的是，這種樹形結構比平板模式更節省空間，也不必完全朝南，更適合在城市使用，因為在擁擠的城市中很難找到大的空間和直射的陽光。
　　這項研究獲得美國的臨時專利，引起極大反響。德威爾的研究結果之所以令人印象深刻，在于他模擬樹木分支，科學排列太陽能電池，大大地提高了太陽能利用效率。專家認為，在大多數13歲的孩子把空閑時間花在玩視頻游戲或瀏覽Facebook等網站時，德威爾卻以自己獨特的設計，贏得了2011年美國自然歷史博物館頒發的“青年自然科學家獎”。他對大自然的欣賞和敬仰得到了大家的認可，實屬難能可貴。這更是技術領域一種罕見的發現，也是仿生學可以極大改善謝十的精彩例