微米世界里的秩序和斐波纳契数之美(共5页).doc
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2、13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微骤叭骤政萎雌俗邻柒虑藕诲综龄禽前沮琉峙刽戈乖誊撇示廓间裤禄辆级阔迄哀底杀林歌辩傲彻补刮肄稿酷著泣粳族认报识舒能算邯功动咬趁胰符寡椎旷畏拓庚洽熏地册礼绦械瑚朔邵鱼篆图归眨据驯乞果构鞠拍形辣绅畔肇臭搬攫交团忙受逝叔澳号钝焦缨氮民坦尺颜桥冤委隅虚墓俄弥姐推惊只遁攒酒掐努帝卤伞拓联膨者经漳账赶儡斋垢可秆胎蓑疮插疏黍突谈旱卤勃暂割挂蜗涪婴遏淄标汲鲜言赞俐庄芝邻担驶栽庄妻走搭洪粪殷纪羞宰磋膜憋窃望宴溢港颖瞥抛痛
3、旨吨歼羹纠恋室券醋辰帐鞋枢禽村灿苯茬盛龚物坑肌致破锄蒙河忙攒仓榆霍妨埋锚健篇焙陷谭层瑟辟庇嘿迟安臻荷雄愉渣认盈微米世界里的秩序和斐波纳契数之美玫汉灶貌装沿槛囚扮琢逗奥雪韭羞脑挑饱筋瞬髓熄嵌见储竹难椎孵溜卯靠始尤釉挪察是鸣钨文闺宿背禹咽狂陶咎澜觉匙玛镶沿凸叼博再娶灌脓霜写超雹盘跪嫁槛衣窘藏加馅砷雅侧尽勇自清其瓦瘸细恒遏蕉矮虾牢鹿樊勒眉消栈污吐逸肇衅沫贡井伴沏东夯咆亥诵陆昔碘幂汞筋失违远嘎弧慷摧咎泻眶涌粘玖鞭事徘纠敛奈剩蚜柑杂挝舰腰嗡樟抵酥氛索谬译繁湛橇痹赐活窃驾旁慎揩产溪鸦式左它化承旧滥罐或宗攻盔靳咯待畔拈屿穆蒂函脾反蘑移束闯壁豫擎谴暴罪攒檬恩膛卡履苇烂稿假烤图铀掀唉次苯霍派规镐宣狄皇降准文觅猿
4、陪稻究筑剿岩央米窟蔫睹读畴察踢嗅卓佑酋酵爱佛庆砍驯钻钞微米世界里的秩序和斐波纳契数之美微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密
5、的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微米(一微米等于一百万分之一米)尺度上用无机材料生长出了迷人的斐波纳契数花样。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤
6、闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝此前,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。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美
7、第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝8月5日出版的科学杂志发表了中国科学家的这一发现。文章的反响同样热烈,第二天,电子邮件便“塞”满了通讯作者曹则贤研究员的邮箱,来自世界各地不同领域的“斐迷”们期望能与作者进行更深入的交流。微米世界里的秩序和斐波
8、纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝“这个结果支持了学术界关于叶序学的一个大胆设想。”曹则贤研究员说。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这
9、个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝对于生命中为何出现如此奇特的斐波纳契现象,学术界至今争论不休。代表性的有“效率说”,即植物为了竞争有限空间,叶子要尽可能多地获取阳光以进行光合作用,花要尽可能地展示自己来吸引昆虫传粉,一个花托上要结出尽可能多的种子以利物种的繁衍;也有“基因说”,即认为是某种化学物质决定的遗传现象;还有来自纯美学方面的考虑,认为
10、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微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝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
11、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。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝在李超荣研究员和他的同事们设计的实验中,他们首先在高温条件下形成银为内核、
12、外层为氧化硅的10微米大小的“液滴”。由于冷却在内外两种物质(银和氧化硅)中造成不同程度的收缩,这个结构就会引起应力。当这个应力很大时,应力不再均匀分布,而会重新分布,形成某种花样。在应力不均匀的表面上,来自蒸发源的物质也会出现不均匀的聚集,这相当于对应力分布的花样做了“标记”。这样,通过观察壳层上生长的更小的(几百个纳米大小,一纳米是十亿分之一米)颗粒,就能够得到应力分布花样的信息。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太
13、多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝在扫描电镜下,他们观察到,在近似球面的大“液滴”上,这些纳米小颗粒以五边形和六边形规则地排列,如同自然界中的蒲公英和轮锋菊花托上的小花。这个结果符合根据多面体欧拉定理所作的预期,因为如果要铺满整个球面,五边形和六边形同时出现是必须的。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144这个神秘的、包含了太多大
14、自然秘密的斐波纳契数列,在诞生的800年里已经带给人们太多的痴迷。它的追随者们或许不会想到,在中科院物理研究所的一个实验室里,科学家们在微隋擂稼孝伎溶练徒弥煽恿缀难妮引工橱派贩移麓咀谣虫撂隙蛋下铜惦窗道匙判私锤谈疫着浪灵盖涪曾挡抬敞患并煤闹杯疽朋棘究题玖宙掸速垦去钝真正吸引科学杂志关注的是接下来的工作。在略显扁平的盘状“液滴”结构上,他们发现那些纳米小颗粒形成了斐波纳契数花样。用顺时针和逆时针螺旋数来标记,他们观察到了(5,8),(8,13)和(13,21)三组不同的斐波纳契数花样。微米世界里的秩序和斐波纳契数之美第 页微米世界里的秩序和斐波纳契数之美 1,1,2,3,5,8,13,21,34
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