藏在大自然中的數學魅力—尋找自然界的數學高手

2020-12-05 朝聞夕記

大自然從不缺乏奇蹟,只是缺少發現奇蹟的雙眼——一起走進大自然,領略自然的神奇吧!

螞蟻——「計算高手」

螞蟻是計算高手,不是計算機高手哈!螞蟻的計算本領精確得令人嘖奇,英國科學家興斯頓做過一個有趣的實驗,把一隻死蚱蜢切成三塊,第一塊比第二塊小一倍,第二塊比第三塊小一倍,當螞蟻發現這些食物40分鐘後,聚集在最小的一塊蚱蜢旁的螞蟻有28隻,第二塊44隻,第三塊89隻,後一組較前一組差不多多一倍。如此精確的計算,就問你們服不服,反正我是服了。因為小時候我連自己吃幾碗飯都不清楚,老是碗裡剩飯;現在呢,愛吹牛,說過的話總是實現不了,真是不如一隻螞蟻,算不準自己擁有的能力和能夠完成的目標。非要說螞蟻是計算機高手的話,有點牽強,但還說的過去。因為義大利學者Dorigo、Maniezzo等人早在20世紀90年代研究螞蟻覓食的過程中,發現了蟻群可以在不同的環境下,尋找最短到達食物源的路徑。具體原理略,怕講的簡單你們接受不了,總之,最後形成一種啟發式算法——蟻群算法。

蜜蜂——「建築達人」

蜂房的結構多是正六角形的孔洞緊密排列而成,看上去不但美觀整潔最主要的原因是因為使用同樣多的原材料,正六邊形具有最大的面積,從而可貯藏更多的蜂蜜。對於大自然的傑作,總會使我們汗顏。

同樣,大自然也是我們借鑑的主要源泉,如美國五角大樓,現在明白為什麼是五角形了吧。當時負責設計五角大樓的總設計是美國建築師喬治·貝格斯特羅姆,之所以設計成五角形就是為了解決鋼材短缺的問題。

周期蟬——「質數專家」

周期蟬是北美一類蟬的屬名,其生命周期為13或17年。因此每過13或17年後在美國東部一些地方每就會猛然出現大量的蟬,成為一種奇景。周期蟬為什麼會選擇13、17年這種質數作為自己下一輩的周期呢,這是因為質數帶來的魅力。因為質數只有1和它本身兩個約數,換句話說,質數和其它數沒有什麼共同點。這就好比一個孤獨的隱者,為了躲開城市的喧囂而歸隱深山。有沒有被繞進去,感覺說的很迷糊,是的,有些事情就是這樣,乍看很難理解,甚至匪夷所思,但當你切身實地地去了解後你會發現,怎麼更迷糊了,哈哈。言歸正傳,其實周期蟬之所以選擇質數作為周期,只是為了很好的避開自己的天敵,畢竟物競天擇適者生存。試想,如果周期蟬選擇在其天敵繁衍旺盛的周期作為自己的周期,那就只能撞在槍口上了。所有,為了有效地規避自己的天敵,化被動為主動,你就得先掌握規律,然後運用規律,生活亦是如此。

中考、高考、考研、工作等,不都是因為別人走在了前面,提前掌握了規律,然後化被動為主動嗎?你的考試成績,工作業績之所以不如他人,或許也只是因為自己掌握、運用的規律沒用別人高效而已。相信自己,拋開一切,你就是神。

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    自然界中存在許多迷人的圖形,小至一個分子、細菌,大至整個宇宙,你都可以發現無處不在的數學結構和無與倫比的數學之美。150幅彩色插圖給你帶來視覺和科學的盛宴,不可抑制的數字之美躍然紙上!01自然界中的圖形有時是與基本物理規律暗合的。
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