你可以不愛數學,但是你可以用「斐波那契數列」裝滿九宮格啊

2020-12-13 墨凰小火爐

在澳門賭場,最受大眾歡迎的賭檯,不是常在《賭神》系列電影中出現的梭哈,那個太複雜,而是一翻兩瞪眼的骰子,也就是俗稱的賭大小,因為規則夠簡單,也因為看起來似乎很公平,勝負概率在五五開。但,真的是這樣嗎?數學家們可不這麼想。

在回答這個問題之前,我們先來看一下,什麼是數學?

數學在我們的記憶裡,是搞不懂的正弦函數、餘弦函數以及算不清的「今有圓田,周三十步,徑十步。問為田幾何?」(《九章算術》第一章)。這就是數學給我們的感覺,既複雜,又和日常生活沒有太大的關係,因此無論是從好奇出發還是功利角度,數學都不是一個會讓人感興趣的事物,敬而遠之仿佛才是正確的態度。

然而在米卡埃爾·洛奈的《萬物皆數》這本書中,這位年輕的80後數學家告訴我們,數學其實是與我們的生活息息相關的。時間上,它跨越從史前文明到阿爾法狗跟人類的智力比拼,以致不可預知的遙遠未來;從空間上,美索不達米亞人的陶瓶腰線,羅浮宮門口的三角玻璃房,我們家裡的地磚密鋪,都是數學計算的結果。

其實,我們並不是不喜歡數學,只是我們大部分時候都沒有意識到,數學的應用是如此廣泛,而且我們也沒有給這麼學科足夠的了解,當揭開那層被迫學習的無奈面紗,數學並不那麼神秘與可惡。

飛翔的「測地線網格」

2018年的世界盃,勒夫帶領的上一屆冠軍德國隊,連小組賽都沒有出現,讓不少球迷跌破眼鏡。足球,也從最開始的黑六邊形加白五邊形組成的圖案,演變出更多更豐富的圖案設計,但是如果仔細看接縫處,毫無意外,仍然是由20個正六邊形和12個正五邊形組成的,而不是我們通常以為的全是正六邊形。

不止是足球,任何一個球狀結構上,都存在這個12個正五邊形類似的特殊點。這種圖形被稱為「測地線網格」,它們都是在正12面體的基礎上演變而來的,這就是古希臘學者們強大的數學能力——「能夠發現新問題的強大能力」。

知道這個網格也不能給我們帶來半毛錢的利益,不能升職也不能加薪,但是如果有一天,有幸去到巴黎科學博物館,或許你可以指著門口的「拉吉奧德」對著你的伴侶說,這個建築物並不是完整規則的六角形網絡結構,在它上面有12個特殊的定點,在這些定點周圍,只有5個三角形存在。那麼,除了能讓你們的旅行觀光之旅比別人多一個景點外,還能收穫你伴侶滿滿的崇拜。

刷爆朋友圈的「斐波那契數列」

如果說這些圖形都是人工演變出來的,那松果的螺旋則要讓我們感慨大自然的鬼斧神工了。

叢林裡的松果,它們表面的螺旋狀鱗片,全部遵循了斐波那契數列生長。這些螺旋狀的鱗片,準確地說,分為順時針方向生長的正螺旋和逆時針方向的反螺旋,而正反兩種螺旋,數字會是5-8型、8-13型或者13-21型,絕對不會出現6-9型或者8-11型。不管是5-8型還是8-13型以及13-21型,它們的比值都接近1.618,也就是我們通常所說的黃金分割率,而符合這種規律的數列,就被稱為「斐波那契數列」。

當然,從名字就可以看出,這個數列是以一個數學家的名字命名的,發現這個數列規律的過程,是一個漫長的——幾乎要被認為是一個類似豌豆開紫色花還是白色花的生物遺傳問題的——養兔子過程。

從古至今,這個數值都被認為是一個完美的比例。比如廣受好評的《琅琊榜》,片中不少鏡頭的構圖,就是採用斐波那契螺旋式構圖。

我們不需要用這個數列規律去研究氣象學、統計學、經濟學等能讓這個數列大顯身手的舞臺,但是我們至少像《琅琊榜》一樣去用這個黃金比例構圖,拍出刷爆朋友圈的照片。

賭場永遠是最大的贏家

90年代的港片,有一種常見的場景,就是當劇中人物面臨哈姆雷特似的拷問時,喜歡用拋硬幣的方式來決定。

從本質上來說,這種非A即B的遊戲,重複的次數越多,結果越接近5:5的一個平均分配,這種規律也被一個法國學者總結為:大數定律。

正因為這樣一番兩瞪眼的簡單規則,以及看似5:5開的公平機會,所以澳門賭場裡賭大小永遠是最受歡迎的遊戲。但是,拋開1-18點裡,有6次豹子(3個骰子同點數)莊家通吃、機會已經不再5:5開不說。數學家總結的大數定律的前提是:無限次地重複某個隨機試驗,才能讓結果不隨機,無限接近5:5開的極限值。然而,只有莊家才有無限的賭本來進行無限次的開盤,閒家是沒有的。

數學存在的價值究竟是什麼呢?並非人人都要成為數學家,研究如何對戰人類最聰明的大腦,就算知道「拉吉奧德」不全是規則的六個三角形一組,又有什麼意義呢?

的確,有很多知識本就是無用的,並不能增加社會地位,也不能帶來多一分錢的收入。但是,如果我們能滿懷喜悅地對著夕陽吟出一句「落霞與孤鶩齊飛,秋水共長天一色」,為什麼我們不能對摺紙愛好者創造的美麗圖形、魔術師匪夷所思的卡牌技巧、雕塑家用柏拉圖立體塑造的幾何圖形,感到由衷的讚嘆和欣賞,從中去感受數學的快感和樂趣?

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