數學有很多特殊的數字,但沒有一個比黃金比例更能激發想像。從金字塔到蔬菜,從文藝復興時期的藝術到軟體動物的貝殼,這個數字一次又一次地出現。人們認為它在自然界中極為常見。除了不是。
有些例子是它的近似值或與其背後的數學有聯繫,但聲稱黃金比例是普遍存在的東西是誇張的。通常我們只是看到一種非常具體的眾所周知的模式,而實際上存在一種更普遍的模式。
當談到自然界中的比率時,有兩個主要討論領域——斐波那契數列和金色螺旋。斐波那契數列形成一個序列,其中每個數字都是前兩個數字的總和。序列如下:1、1、2、3、5、8、13、21、34 等。花瓣和葉子經常出現在這種分佈中,儘管並不是每種植物都有這樣的行為,所以我們不能聲稱它是一種普遍的財產。
黃金螺旋也常出現在這種爭論中。兩者都羅馬花椰菜和外殼鸚鵡螺遵循規則的螺旋結構,但都不遵循傳統的黃金螺旋。這樣的螺旋是透過每 90 度以黃金比例增加螺旋半徑而創建的。特別是鸚鵡螺的殼,可以更好地描述為具有螺旋,該螺旋通過每180度的黃金比例。即使這仍然是一個近似值。
例如,如果植物想要最大限度地讓葉子暴露在陽光下,理想情況下它們需要以不重複的角度生長。具有非理性的價值保證了這一點,因此我們在自然界中看到的螺旋就是這種行為的結果。所有這些分佈都遵循對數螺線,黃金螺旋的一般數學形式。
您可能會認為這是啊哈!時刻,但所有生物之間仍然存在更深層的數學聯繫。這有什麼意義呢?嗯,總的要點是,大自然是懶惰的,想要做最少的工作以獲得最大的結果。最簡單的方法是給出簡單的指令,例如「首先生長,然後轉動一定角度並再次生長」。從數學上講,這可以更好地描述分形,重複的模式最終會產生對數螺線。同樣重要的是要記住,從物理學的角度來看,螺旋是低能量配置。
所以數學確實是宇宙的語言,但它的詞彙量比黃金比例豐富得多。