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第9章

科技狂人-第9章

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花瓣数还有:3枚,鸢尾花、百合花(看上去6枚,实际上是两套3枚);8枚,飞燕草;13枚,瓜叶菊;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。而其他数目花瓣的花则很少。为什么花瓣数目不是随机分布的?3;5;8;13;21;34;55;89;。。。这些数目有什么特殊吗?
有的,它们是斐波纳契数。斐波纳契(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的问题时,得出了这个数列。假定你有一雄一雌一对刚出生的兔子,它们在长到一个月大小时开始交配,在第二月结束时,雌兔子产下另一对兔子,过了一个月后它们也开始繁殖,如此这般持续下去。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;……如此这般计算下去,兔子对数分别是:1;1;2;3;5;8;13;21;34;55;89;144;。。。看出规律了吗?从第3个数目开始,每个数目都是前面两个数目之和。
植物似乎对斐波纳契数着了迷。不仅花,还有叶、枝条、果实、种子等等形态特征,都可发现斐波纳契数。叶序是指叶子在茎上的排列方式,最常见的是互生叶序,即在每个节上只生1叶,交互而生。5ccc.net任意取一个叶子做为,向上用线连接各个叶子的着生点,可以发现这是一条螺旋线,盘旋而上,直到上方另一片叶子的着生点恰好与叶的着生点重合,做为终点。从叶到终点叶之间的螺旋线绕茎周数,称为叶序周。不同种植物的叶序周可能不同,之间的叶数也可能不同。例如榆,叶序周为1(即绕茎1周),有2叶;桑,叶序周为1,有3叶;桃,叶序周为2,有5叶;梨,叶序周为3,有8叶;杏,叶序周为5,有13叶;松,叶序周为8,有21叶……用公式表示(绕茎的周数为分子,叶数为分母),分别为1/2;1/3;2/5;3/8;5/13;8/21;……这些是最常见的叶序公式,据估计大约有90%植物属于这类叶序,而它们全都是由斐波纳契数组成的。
你如果观察向日葵的花盘,会发现其种子排列组成了两组相嵌在一起的螺旋线,一是顺时针方向,一组是逆时针方向。再数数这些螺旋线的数目,虽然不同品种的向日葵会有所不同,但是这两组螺旋线的数目一般是34和55、55和89或89和144,其中前一个数字是顺时针线数,后一个数字是逆时针线数,而每组数字都是斐波纳契数列中相邻的两个数。再看看菠萝、松果上的鳞片排列,虽然不像向日葵花盘那么复杂,也存在类似的两组螺旋线,其数目通常是8和13。有时候这种螺旋线不是那么明显,需要仔细观察才会注意到,例如花菜。如果你拿一颗花菜认真研究一下,会发现花菜上的小花排列也形成了两组螺旋线,再数数螺旋线的数目,是不是也是相邻的两个斐波纳契数,例如顺时针5条,逆时针8条?掰下一朵小花下来再仔细观察,它实际上是由更小的小花组成的,而且也排列成了两条螺旋线,其数目也是相邻的两个斐波纳契数。
为什么植物如此偏爱斐波纳契数?这和另一个更古老的、早在古希腊就被人们注意到甚至去崇拜它的另外一个“神秘”数字有关。假定有一个数φ,它有如下有趣的数学关系:
φ^2-φ^1-φ^0=0
即:φ^2-φ-1=0
解这个方程,有两个解:
(1+√5)/2=1。6180339887。。。
(1-√5)/2=-0。6180339887。。。
注意这两个数的小数部分是完全相同的。正数解(1。6180339887。。。)被称为黄金数或黄金比率,通常用φ表示。这是一个无理数(小数无限不循环,没法用分数来表示),而且是最无理的无理数。同样是无理数,圆周率π用22/7,自然常数e用19/7;√2用7/5就可以很精确地近似表示出来,而φ则不可能用分母为个位数的分数做精确的有理近似。
黄金数有一些奇妙的数学性质。它的倒数恰好等于它的小数部分,也即1/φ=φ-1,有时这个倒数也被称为黄金数、黄金比率。如果把一条直线AB用C点分割,让AB/AC=AC/CB,那么这个比等于黄金数,C点被称为黄金分割点。如果一个等腰三角形的顶角是36度,那么它的高与底线的比等于黄金数,这样的三角形称为黄金三角形。如果一个矩形的长宽比是黄金数,那么从这个矩形切割掉一个边长为其宽的正方形,剩下的小矩形的长宽比还是黄金数。这样的矩形称为黄金矩形,它可以用上述的方法无限切割下去,得到一个个越来越小的黄金矩形,而如果把这些黄金矩形的对角用弧线连接起来,则形成了一个对数曲线。常见的报纸、杂志、书、纸张、身份证、信用卡用的形状都接近于黄金矩形,据说这种形状让人看上去很舒服。的确,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。
那么黄金数究竟和斐波纳契数有什么关系呢?根据上面的方程:
φ^2-φ-1=0,
可得:
φ=1+1/φ
=1+1/(1+1/φ)
=。。。
=1+1/(1+1/(1+1/(1+。。。)))
根据上面的公式,你可以用计算器如此计算φ:输入1,取倒数,加1,和取倒数,加1,和取倒数,……,你会发现总和越来越接近φ。我&;nbsp;看&;nbsp;书&;nbsp;斋让我们用分数和小数来表示上面的逼近步骤:
φ≈1
φ≈1+1/1=2/1=2
φ≈1+1/(1+1/1)=3/2=1。5
φ≈1+1/(1+1/(1+1))=5/3=1。666667
φ≈1+1/(1+1/(1+(1+1)))=8/5=1。6
φ≈1+1/(1+1/(1+(1+(1+1))))=13/8=1。625
φ≈1+1/(1+1/(1+(1+(1+(1+1)))))=21/13=1。615385
φ≈1+1/(1+1/(1+(1+(1+(1+(1+1))))))=34/21=1。619048
φ≈1+1/(1+1/(1+(1+(1+(1+(1+(1+1)))))))=55/34=1。617647
φ≈1+1/(1+1/(1+(1+(1+(1+(1+(1+(1+1))))))))=89/55=1。618182。。。
发现了没有?以上分数的分子、分母都是相邻的斐波纳契数。原来相邻两个斐波纳契数的比近似等于φ,数目越大,则越接近,当无穷大时,其比就等于φ。斐波纳契数与黄金数是密切联系在一起的。植物喜爱斐波纳契数,实际上是喜爱黄金数。这是为什么呢?莫非冥冥之中有什么安排,是上帝想让世界充满了美与和谐?
植物的枝条、叶子和花瓣有相同的起源,都是从茎尖的分生组织依次出芽、分化而来的。新芽生长的方向与前面一个芽的方向不同,旋转了一个固定的角度。如果要充分地利用生长空间,新芽的生长方向应该与旧芽离得尽可能的远。那么这个最佳角度是多少呢?我们可以把这个角度写成360°×n,其中0<n<1,由于左右各有一个角度是一样的(只是旋转的方向不同),例如n=0。4和n=0。6实际上结果相同,因此我们只需考虑0。5≤n<1的情况。如果新芽要与前一个旧芽离得尽量远,应长到其对侧,即n=0。5=1/2,但是这样的话第2个新芽与旧芽同方向,第3个新芽与第1个新芽同方向,……,也就是说,仅绕1周就出现了重叠,而且总共只有两个生长方向,中间的空间都浪费了。如果0。6=3/5呢?绕3周就出现重叠,而且总共也只有5个方向。事实上,如果n是个真分数p/q,则意味着绕p周就出现重叠,共有q个生长方向。
显然,如果n是没法用分数表示的无理数,就会“有理”得多。选什么样的无理数呢?圆周率π、自然常数e和√2都不是很好的选择,因为它们的小数部分分别与1/7;5/7和2/5非常接近,也就是分别绕1;5和2周就出现重叠,分别总共只有7;7和5个方向。所以结论是,越是无理的无理数越好,越“有理”。我们在前面已经提到,最无理的无理数,就是黄金数φ≈1。618。也就是说,n的最佳值≈0。618,即新芽的最佳旋转角度大约是360°×0。618≈222。5°或137。5°。
前面已提到,最常见的叶序为1/2;1/3;2/5;3/8;5/13和8/21,表示的是相邻两叶所成的角度(称为开度),如果我们要把它们换算成n(表示每片叶子最多绕多少周),只需用1减去开度,为1/2;2/3;3/5;5/8;8/13;13/21。它们是相邻两个斐波纳契数的比值,是不同程度地逼近1/φ。在这种情形下,植物的芽可以有最多的生长方向,占有尽可能多的空间。对叶子来说,意味着尽可能多地获取阳光进行光合作用,或承接尽可能多的雨水灌溉根部;对花来说,意味着尽可能地展示自己吸引昆虫来传粉;而对种子来说,则意味着尽可能密集地排列起来。这一切,对植物的生长、繁殖都是大有好处的。可见,植物之所以偏爱斐波纳契数,乃是在适者生存的自然选择作用下进化的结果,并不神秘。5Ccc。NET
人类最好的食物朋友―――植物
罗思齐
衰老是一个复杂的生物现象,衰老过程中牵涉很多至今仍未能解释的生物作用。不过,近年的科学研究已肯定了游离基为元凶。身体受辐射、阳光、香烟、废气及其他污染影响,会在新陈代谢过程中产生游离基,这些游离基给身体造成多种损害,其一为破坏细胞壁和基因物质,改变体内的生物复合物。科学家认为,游离基也是癌、心脏病、脑衰退(如老年痴呆症)及白内障等病症的帮凶。游离基积聚,身体慢慢衰竭,过程就是老化了。
幸好人体的自卫功能为了对抗游离基,会产生抗氧化物,像警察一般逮住游离基,制止伤害。抗氧化物这支大军有的是自身产生,有的可通过植物类食物补充。所以科学家劝喻大家:吃得聪明、活得健康。
澳大利亚阿德莱德营养、肠胃健康及防癌计划主任伊沃夫德雷奥斯蒂医生指出:维他命A、C、E、胡萝卜素乙、铜、锰、锌及硒等都是抗氧化物,它们有两种作用,矿物质如锰、锌等可以抑制游离基的产生,而维他命A、C、E及胡萝卜素乙则如清道夫,清除游离基。两种作用双管齐下,加上生活正常,戒烟少酒,就可以延缓衰老。
植物类食物是人类衰老的天敌
蔬菜水果
每日吃起码两份水果五种蔬菜,是抗衰老的第一号武器。绿色多叶蔬菜如菜心、芥兰、菠菜等,含丰富抗氧化物。橙黄色的蔬菜如甘笋、黄瓜、蕃薯、玉米含大量胡罗卜素乙。红色的蔬菜如蕃茄、红灯笼椒、苋菜(根部物质红色)亦含抗氧化物,延缓老化。各式卷心菜抗癌,多吃有益。柑橘类水果如橙、柚、柑等,含维他命C是众所周知的。此外,还要多吃瓜类。
豆类和豆荚类豆(包括黄豆和各种豆荚)含植物雌激素,可养颜,保持容光焕发。黄豆更含异黄酮,抗氧化,抗癌。
硬壳果和种子多种硬壳果和种子都含丰富维他命E、它是脂溶性的维他命,抗氧化效果甚强。多吃杏仁、核桃吧。
香料及蒜、芫茜、薄荷叶、蒜等,有抑制癌的功效。蒜更能保护脑细胞,减低脑退化的速度。防止老年痴呆症,要多吃蒜了。
野米糙米比精米有益,在白米中混和一些糙米、红米及野米,对皮肤有好处。尤其是野米,这其实是一种草的的种子,它含有抗氧化物及维他命E。
此外,煮食用的油也要注意,动物油不要再用了,改用植物油吧,而植物油中,橄榄油和菜籽油最好。
澳洲的营养师设计了一个抗衰老食谱,一日六餐都奉行三高一低政策,即高钙、高纤、高碳水合物、低脂肪。
水果本身就是药
新鲜水果含有人体必需的多种维他命、碳水化合物、蛋白质、脂肪、粗纤维和矿物质等营养物质。用水果治病,不但使“药”变得可口,而且不会破坏人体内的生理平衡。
以下是有关水果治疗法的例子,大家不妨参考一下。
糖尿病
每天食用200克左右菠萝、梨、樱桃、杨梅等水果,再加上适当的运动,可以控制一般糖尿病的。
这些水果含有果胶,能改变胰岛素的分泌量,使患者的血糖明显下降,水果中的纤维素还可以延缓胃的排空时间,使食杂在小肠内停留较长时间,阻止食杂向消化道黏膜扩散,延缓葡萄糖的吸收。同时,糖尿病患者因多尿而丧失维他命,也可以藉水果得到补充。
冠心病
除了药物和低脂肪膳食之外,服用水果亦已作为冠心病的一种治疗手段。人们发现,大剂量的尼克酸有降低血脂的作用,大剂量的维他命C则有降低血胆固醇,以及改善血液循环、保护血管壁的作用。
橙、柚、桃、杏、李、草莓、鲜枣等水果均含有丰富的尼克酸和维他命C,所以食用这些水果有助于治疗冠心病。
另外,水果中的粗纤维含有木质

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