夏天是吃菠蘿的好季節,可是當你在吃菠蘿的時候,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神奇的數列有關。不僅菠蘿,很多吃的東西都和這個數列有關,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的數列。這究竟是怎么一回事呢?
植物的花瓣、種子
遵循一個古老的數列
有科學家發現,很多植物的花瓣、葉子、花蕊的數目和一個數列有關。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,萬壽菊的花瓣有13片,紫菀屬植物的花有21瓣,大多數雛菊有34、55、89片花瓣。這些數字的花瓣在植物界很常見,而其他數字的就相對很少。這些數字如果排列起來,就是3,5,8,13,21,34,55,89……
從中你發現了什么規律嗎?那就是這些數字的前兩個之和正等于第三個。這就是斐波那契數列。
其實不僅花瓣遵循這個規律,很多植物的種子也都呈現這個數列。比如蘋果種子是5顆,再比如向日葵,本身的花瓣數一般是21片,而如果你再仔細往被花瓣包圍的花盤看,里面還有很多小花——最終會變成葵花子。這些小花的排列呈現兩組相向排列的螺旋形線條,一組是順時針旋轉,一組是逆時針旋轉。如果你再仔細數數這些螺線,你會發現,順時針的螺線有34條,逆時針的螺線有55條。而根據不同的向日葵品種,你可能還會得到55和89、89和144等數據。
而這些數據,也都遵循斐波那契數列。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律,它們的螺線大多數是8(順時針)和13(逆時針)。
斐波那契數列的身世
斐波那契數列是中世紀的意大利數學家斐波那契提出的,最初的問題是:假設兔子的生殖規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,一年后可以繁殖成多少對兔子?由此他得出了一個數列:1,1,2,3,5,8,13,21,34……這就是著名的斐波那契數列。
斐波那契發現這個數列時,并不知道植物也遵循這個數列。但后世的科學家無意中發現植物竟然也“懂”這個數列。
植物用生命在做數學題
植物為什么會知道這樣的生長模式?直到本世紀初,兩位科學家得到了結果,他們是法國數學物理學家杜阿迪和庫代。結果很好笑,當科學家在為植物的聰明才智驚嘆時,植物自己卻不知道自己用了這樣一個數列。
兩位科學家用置于垂直磁場中充滿硅油的圓碟完成了一個實驗。他們讓可磁化的液體以規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。他們還在計算機上進行了計算,得到的依然是類似的結果。
所以,植物最終長出斐波那契數列的螺線和基因沒有關系,而是動力學讓它們這么做的。也就是說,植物并不知道什么斐波那契數列,也不知道什么是黃金角,它們完全根據自身的需要努力生長,最終就會變成這樣。
這也解釋了有的植物沒有遵循這一規律的原因,因為在植物原基生長過程中會出現一些特例,比如受天氣或其他什么影響,原基的角度出現了差別,那么最終它們就形成不了斐波那契數列以及左右螺線。
(摘自《奧秘》)