迷人的斐波纳契数

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/29 16:46:42
微米世界里的秩序和美 迷人斐波纳契数花样 中国科学家在微米尺度上用无机材料生长出迷人的斐波纳契数花样,这是一个奇妙的发现    

  神秘的斐波纳契数列

  意大利数学家列奥纳多·斐波纳契(1170-1240)在其惊世之作《算经》里提出了“兔子问题”:假定一对兔子每个月可以生一对兔子,而这新的一对兔子在出生后第二个月就开始生下另外一对兔子,这样一对兔子一年内能繁殖多少对兔子?

  答案是一组非常特殊的数字:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233。不难发现,从第三个数起,每个数都是前两数之和。把它延续下去,就得到了一个数列。人们为了纪念这个发现,在这个数列前面增加了一个“1”,并称之为“斐波纳契数列”,其中的每个数字就是“斐波纳契数”。

  斐波纳契数列还暗含着许多有趣的数字规律,如每隔两个必是2的倍数,每隔3个必是3的倍数,每隔4个必是5的倍数……另外,这个数列最具有和谐之美的地方是,越往后,相邻两项的比值会无限趋向于黄金比率1.6180339887……

  斐波纳契数列在现代物理、准晶体结构、化学等领域都有直接的应用,为此,美国数学会从1960年代起出版了《斐波纳契数列》季刊,专门刊载这方面的研究成果。
  人们对斐波纳契数列出现在许多植物中已是司空见惯。例如百合有3个花瓣,桃花是5个,这些都是斐波纳契数列中的数字。一些植物的果实对这个数列也有“特殊偏好”:向日葵种子的排列可同时看作是两组螺旋线,如果沿顺时针旋转螺旋的数目是某个斐波纳契数,则沿逆时针旋转螺旋的数目一定是相邻的另一个斐波纳契数。如果向日葵的种子排列用这样的一对斐波纳契螺旋数表示的话,它可以是(21,34),(34,55)直至(89,144);而在最常见的菠萝表面,其鳞片的排列一般是(5,8)和(8,13)这样的两对斐波纳契螺旋数。大自然就是这么地精确,这么地不可思议。认为由于数列中相邻两个数字相除可以得到黄金分割数,这是大自然对和谐之美的选择……

  1941年,英国学生汤姆普森(W.Thompson)曾经在后来成为该领域经典著作的硕士论文《生长与形状》中提出一种假说,认为有关生物体的许多生长与形状发生的现象,尽管花样繁多,但在本质上必定只是数学问题和物理问题。