植物都是數(shù)學家

日戎丹妍

當你在吃菠蘿的時候，你可能不知道，菠蘿呈螺旋形的外殼竟然和一個神奇的數(shù)列有關。

不僅菠蘿，很多植物的花瓣、葉子、花蕊、種子的數(shù)目都與一個數(shù)列有關。像梅花是5片花瓣，李樹也是5片花瓣，鳶尾花是3片花瓣，許多翠雀屬植物的花瓣是8片，萬壽菊的花瓣有13片。這些數(shù)字如果排列起來，就是3、5、8、13……

你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎？那就是這些數(shù)字的前兩個之和等于第三個，這就是斐波那契數(shù)列。它是中世紀的意大利數(shù)學家斐波那契提出的。最初的問題是：假設兔子的生殖規(guī)律是每一對兔子出生兩個月后就具有生殖能力，每對成年兔子每個月可以生一對兔子。那么由一對兔子開始，一年后可以繁殖出多少對兔子？由此他得出一個數(shù)列：1，2，3，5，8，13，21，34……這就是著名的斐波那契數(shù)列。

為什么植物遵循這個數(shù)列？我們知道植物是從種子和嫩芽生長起來的。如果用顯微鏡觀察，葉子、萼片、花瓣、小花等的頂端，其中央有一個圓形的組織叫“尖點”。而在尖點的周圍，有一個接一個的微小隆起，這些隆起稱為“原基”。每個原基都希望它所生長的花、蕊或葉片以后能夠獲得最大的生長空間。因此，原基與原基之間就需要隔開一定空間以保證將來長出的葉片或花瓣能有效生長。

科學家發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律，就是當兩個相繼出現(xiàn)的原基以137.5°的發(fā)散角生長時，將來它們的后代就會充分吸收陽光和雨露。137.5°在數(shù)學上被稱為黃金角。所謂黃金角，即一個圓被分成的兩個圓弧的長度比例正好是黃金比例，那么較小圓弧所對應的角就叫黃金角。在斐波那契數(shù)列中，前后兩個數(shù)的比也是接近黃金比例的。

可這依然解釋不了植物為什么會知道這樣的生長模式。直到20世紀初，兩位科學家做了一個實驗：他們讓可磁化的液體以規(guī)則的時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：液滴形成了一個如同向日葵花盤中的那種交叉的螺線。所以，植物最終長出斐波那契數(shù)列的螺線和基因沒有關系。植物完全根據(jù)自身的需要努力生長，最終就會變成這樣。

這也解釋了為什么有的植物沒有遵循這一規(guī)律，因為在植物原基生長過程中會出現(xiàn)一些特例，比如受天氣或其他什么影響，最終它們就形成不了斐波那契數(shù)列。

植物與數(shù)學的相遇，真是妙不可言。

余娟選自《奧秘》endprint