水果都是數(shù)學(xué)家

夏天是吃菠蘿的好季節(jié)，可是當(dāng)你在吃菠蘿的時(shí)候，有沒有注意過菠蘿的外殼？你可能不知道，這些呈螺旋形的厚厚盔甲竟然和一個(gè)神奇的數(shù)列有關(guān)。不僅菠蘿，很多吃的東西都和這個(gè)數(shù)列有關(guān)，比如葵花子、松子等。吃貨們可能不知道，你吃的不僅僅是食物，還是一連串高深莫測(cè)的數(shù)列。這究竟是怎么一回事呢？

植物的花瓣、種子遵循一個(gè)古老的數(shù)列

有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，很多植物的花瓣、葉子、花蕊的數(shù)目和一個(gè)數(shù)列有關(guān)。像梅花是5片花瓣，李樹也是5片花瓣，鳶尾花、百合花（看上去是6片，實(shí)際上是兩套3片）是3片花瓣，許多翠雀屬植物的花瓣是8片，萬(wàn)壽菊的花瓣有13片，紫菀屬植物的花有21瓣，大多數(shù)雛菊有34、55、89片花瓣。這些數(shù)字的花瓣在植物界很常見，而其他數(shù)字的就相對(duì)很少。這些數(shù)字如果排列起來，就是3，5，8，13，21，34，55，89……

從中你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎？那就是這些數(shù)字的前兩個(gè)之和正等于第三個(gè)。這就是斐波那契數(shù)列。

其實(shí)不僅花瓣遵循這個(gè)規(guī)律，很多植物的種子也都呈現(xiàn)這個(gè)數(shù)列。比如蘋果種子是5顆，再比如向日葵，本身的花瓣數(shù)一般是21片，而如果你再仔細(xì)往被花瓣包圍的花盤看，里面還有很多小花——最終會(huì)變成葵花子。這些小花的排列呈現(xiàn)兩組相向排列的螺旋形線條，一組是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一組是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。而如果你再仔細(xì)數(shù)數(shù)這些螺線，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，順時(shí)針的螺線有34條，逆時(shí)針的螺線有55條。而根據(jù)不同的向日葵品種，你可能還會(huì)得到55和89、89和144等數(shù)據(jù)。

而這些數(shù)據(jù)，也都遵循斐波那契數(shù)列。除了向日葵，菠蘿外表的“方塊盔甲”和松果外表也都遵循這一規(guī)律，它們的螺線大多數(shù)是8（順時(shí)針）和13（逆時(shí)針）。

斐波那契數(shù)列的身世

斐波那契數(shù)列是中世紀(jì)的意大利數(shù)學(xué)家斐波那契提出的，最初的問題是：假設(shè)兔子的生殖規(guī)律是每一對(duì)兔子出生兩個(gè)月后就具有生殖能力，每對(duì)成年兔子每個(gè)月可以生一對(duì)兔子。那么由一對(duì)兔子開始，一年后可以繁殖成多少對(duì)兔子？由此他得出了一個(gè)數(shù)列：1，1，2，3，5，8，13，21，34……這就是著名的斐波那契數(shù)列。

斐波那契發(fā)現(xiàn)這個(gè)數(shù)列時(shí)，并不知道植物也遵循這個(gè)數(shù)列。但后世的科學(xué)家無意中發(fā)現(xiàn)植物竟然也“懂”這個(gè)數(shù)列。

植物在用生命做數(shù)學(xué)題

植物為什么會(huì)知道這樣的生長(zhǎng)模式？直到本世紀(jì)初，兩位科學(xué)家得到了結(jié)果，他們是法國(guó)數(shù)學(xué)物理學(xué)家杜阿迪和庫(kù)代。結(jié)果很好笑，當(dāng)科學(xué)家在為植物的聰明才智驚嘆時(shí)，植物自己卻不知道自己用了這樣一個(gè)數(shù)列。

兩位科學(xué)家用置于垂直磁場(chǎng)中充滿硅油的圓碟完成了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他們讓可磁化的液體以規(guī)則的時(shí)間間隔一滴一滴落入碟的中央，液滴被磁化后相互排斥，逐漸向邊緣排斥。

最終，他們看到了這樣一幕：液滴形成了一個(gè)如同向日葵花盤中的那種交叉的螺線。他們還在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了計(jì)算，得到的依然是類似的結(jié)果。

所以，植物最終長(zhǎng)出斐波那契數(shù)列的螺線和基因沒有關(guān)系，而是動(dòng)力學(xué)讓它們這么做的。也就是說，植物并不知道什么斐波那契數(shù)列，也不知道什么是黃金角，它們完全根據(jù)自身的需要努力生長(zhǎng)，最終就會(huì)變成這樣。

這也解釋了有的植物沒有遵循這一規(guī)律的原因，因?yàn)樵谥参镌L(zhǎng)過程中會(huì)出現(xiàn)一些特例，比如受天氣或其他什么影響，原基的角度出現(xiàn)了差別，那么最終它們就形成不了斐波那契數(shù)列以及左右螺線。

植物與數(shù)學(xué)的相遇，真是妙不可言。

摘自《奧秘》2013年第11期