从植物的外形、枝叶的排列和花、果的布局中,我们看到了数学的美和仿生学的美
绿色世界浩瀚深邃,蕴藏其中的宇宙信息,将帮助人们改造自然,造福全人类。
创立坐标法的著名数学家笛卡尔,根据研究花瓣和叶形曲线列出了x+Y=0的方程式,这就是现代数学中有名的“笛卡尔叶线"或“叫形线”。
植物的外形轮廓和空间排列是可以用数学公式来描述的。例如,向日葵花盘上瘦果的排列、松树球果上果鳞的布局,菠萝果实上的分块,都是按照对数螺旋在空间展开的;云杉、雪松的树形则为优美的圆锥体状。植物为什么要按照数学的规律来安排自己的叶片、花和果实呢?这是植物长期适应和进化的结果。例如,向日葵花盘上瘦果的对数螺旋线的弧形排列,可使果实排得最紧,数量最多,效率最高。车前草的叶片是轮生的,叶片间的夹角为137°30’28",这是圆的黄金分割的张角。按照这个角度排列的叶片,采光面积最大,提高了植株光合作用的效率。建筑师参照车前草叶片排列的原理,设计出现代化螺旋式的高楼,达到较佳的采光效果。树形是圆锥体的云杉和雪松可抵御狂风暴雨的袭击而不致倒伏。比较一下古代宝塔或现代的电视塔的形态、布局,它们是多么相像。
植物的内部结构是力学原理的典范,如(图九)可说是力学家的“老师”。植物的茎绝大多数为圆柱状,少数为三角形或四棱形。因为圆柱形表面积最小,受力最均匀;用材最少,容量也最大,更利于茎发挥承受支撑和运输养料的作用。细看那纤细而中空的小麦茎秆,直径虽小却仍能支撑起比它重几十倍的麦穗及茎上剑一般的叶片而不致折断。所以建筑上常以圆形的柱子作顶梁柱。另外,按力学原理讲,同一材料同样粗细的中空与实心杆体,它们的支撑能力几乎是相等的,小麦茎秆结构以最小耗料而获得最大程度的坚固状态。
绿色世界给人类的启迪还有很多很多。从植物的外形、枝叶的排列和花、果的布局中,我们看到了数学的美和仿生学的美。在科技飞速发展的今天,将会进一步揭示它的规律,让自然更多地造福人类。