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奇妙的大自然-第章

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几何状态有助于提高植株和群体更好的吸引阳光,对植物生长和繁育都十分有益。

    有的植物对几何学好像很有“研究”,深知其中道理和妙用。纤细且中空的麦秆,直径虽小,却能支撑起比它重几十倍的麦穗和长叶。物理学家研究发现,按力学原理,中空茎秆与同样粗的实心茎秆相比,其支撑力是相等的。可见,麦秆以消耗最少的材料获得最大坚固『性』的结构,现代社会的产物——空心水泥电线杆,无疑是向它学习的成果。鱼尾葵、蒲葵和油棕等叶面,呈“之”字折扇状结构,也具有较大的张力,能够承受外界较大的压力,因此增强了它的柔韧『性』,不会被暴风雨所撕裂或折断。

    有的植物知道运用黄金分割律,以保持体形的美妙和坚固。在我们的生活中,黄金数无处不在,建筑、艺术品、日常用品在设计上都喜欢用到它,因为它让我们感到美与和谐。可是,植物竟然懂得这些,你说奇不奇?玉米是我们非常熟悉的一种庄稼,它的气生根增加了茎的稳固『性』,可是,科学家研究发现,玉米的果穗一般都长在茎的中下部,而这一位置正好符合黄金分割的比例。这一结穗的位置,对于一棵玉米来说,十分重要,它有助于抗倒伏,增强了抵御风雨的能力。那疏影横斜、傲雪怒放的腊梅和银装素裹的梨花都是五瓣花朵,也包含着“黄金分割”这一著名的数学规律。

    有的植物绿叶和花的外形轮廓符合数学公式,这成为植物界一大奇观。著名数学家笛卡尔曾研究了一簇花瓣和叶形曲线,发现它是一个较为复杂的高次方程,并给它起了一个富有诗情画意的“茉莉花瓣”的名称,即现代数学的“笛卡尔叶线”或“叶形线”。科学家在研究中还发现,向日葵的小花和以后形成的瘦果在花盘中的排列,蔷薇花、莲花、菠萝果实的分块,梨树不断抽出的新枝,以及冬小麦的不断分蘖,都和一个奇特的数列——著名的斐波那契数列相吻合:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89……其中,从3开始,后面每一个数字都是它前面两个数字之和。植物对斐波那契数好像非常着『迷』,许多植物的叶片、花瓣等不是随意分布的,常见的花瓣数有:鸢尾花、百合花是3枚(看上去6枚,实际上是两套3枚),飞燕草是8枚,瓜叶菊是13枚,向日葵的花瓣有的是21枚,有的是34枚,雏菊的花瓣有的是34、55或89枚。嘿,多么奇妙,多么不可思议!

    植物多种多样,姿态万千,它们的果、花、叶、茎更是异彩纷呈,可是只要透过繁茂的枝叶,我们不难发现,这方熟悉又陌生的绿『色』世界里,既包含着美妙的生物美,又藏匿着神奇的数学奇景!可见,绿『色』世界是多么令人神往,揭示它们的规律,发现其中的奥秘,对美化家园、造福人类具有诱人的前景。

    【小档案】

    斐波那契(1170~1240)是中世纪意大利数学家,他不是在数花瓣数目,而是在解一道关于兔子繁殖问题时,得出了这个数列。先假定一雄一雌一对刚出生的兔子在长到一个月大小时开始交配,第二月结束时雌兔子产下另一对兔子,过了一个月后它们也开始繁殖,如此繁衍下去。每只雌兔在开始繁殖时每月都产下一对兔子,假定没有兔子死亡,在一年后总共会有多少对兔子?在一月底,最初的一对兔子交配,但是还只有1对兔子;在二月底,雌兔产下一对兔子,共有2对兔子;在三月底,最老的雌兔产下第二对兔子,共有3对兔子;在四月底,最老的雌兔产下第三对兔子,两个月前生的雌兔产下一对兔子,共有5对兔子……据此推算下去,兔子对数分别是:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144……可见,从第3个数目开始,每个数目都是前面两个数目之和。这就是著名的斐波那契数列。
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