生命是建立在物質世界的數(shù)學模式基礎上的。生命世界在形態(tài)、結構、圖案、行為、相互作用以及進化等各個方面都運用了數(shù)學規(guī)律。全球生態(tài)系統(tǒng)的進化過程,疾走的駿馬,吞食海藻的海膽,美麗的雀尾,華麗的蝶翅,貝殼的花紋,向日葵種子的排列,蟻穴的結構
,……數(shù)學無處不在。生命與數(shù)學似乎完全是兩件風馬牛不相及的事物,然而,這是因為我們對數(shù)學存在著誤解,數(shù)學決不是我們所認為的那樣,是塵封在宏卷巨著中的死板的學科,而是一門生機勃勃、不斷成長的學科。
生命出現(xiàn)以前,有機世界和無機世界中的許多數(shù)學模式著實令人驚嘆不已。雪花漂亮的六角形、波浪、晶體、氣泡、水滴、礦石、……等等,不勝枚舉,它們都是可以用數(shù)學定律來解釋的。
植物王國的數(shù)學特征更優(yōu)美也更神秘。要了解生命的第二重奧秘,再也沒有比植物王國更好的地方了;ò陮ΨQ地排列在花朵邊緣,葉子沿著植物莖干相互疊起,有些植物的種子是圓的,也有一些是刺狀的,傘狀花絮粘帶著其他植物種子在微風中隨處飄蕩,所有這一切向我們展示了許多美麗的數(shù)學模式。植物王國對某些具體的數(shù)字和螺旋形幾何圖形具有一種特殊的偏好:向日葵籽盤上相互交叉的奇特螺線,菠蘿菱形鱗片
,……。還有花瓣的數(shù)目,則涉及一個有趣的數(shù)列——斐波那契數(shù)列。這其中的數(shù)學的確非常奇妙。
動物世界中的數(shù)學又是怎么樣的呢?
蝴蝶翅膀的多姿多彩,不僅僅是在顏色方面,而且表現(xiàn)于各種各樣的幾何圖形;虎皮惹人注目的美麗條紋;獵豹周身點綴著顯目斑紋,這些動物的外表精美絕倫,五彩繽紛。
要用數(shù)學公式生成如此美麗多彩的自然畫卷,是不是異想天開?然而,數(shù)學的確有這種能力。書中會詳細地告訴我們這些花紋是怎樣借助同一類型的方程求解得出的,并在彩圖中向我們展示了用這種方程所進行的逼真模擬。
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