鸚鵡螺:神奇的黃金分割與斐波那契數列的碰撞~

如果你的身邊有紙和筆,那就跟著畫一畫,看看能發現什么呢?

先畫兩個邊長為1的正方形

再畫邊長為2的正方形

邊長為3的正方形

邊長為5的正方形

……

我們可以得到一個長寬比約為0.618的矩形,0.618是我們經常在生活中看到的黃金分割,被譽為最具有審美意義的數字,這個矩形被稱為黃金矩形

每個正方形邊長所組成的數列:

0、1、1、2、3、5、8、13、21、34……

即為斐波那契數列

令人驚訝的是,把每個正方形中90°的扇形曲線依次連接起來,就可以得到一個螺旋曲線——斐波那契螺旋線

其發散角為137.5°,我們把圓周角(360°)減去發散角,得到一個大小為222.5°的角。將二者進行比較:

我們發現恰好也得到一個黃金分割數,這個螺旋線也被稱為黃金螺旋線

那么黃金分割、斐波那契數列相遇又會發生什么呢?

鸚鵡螺

有的小伙伴可能已經猜到了,鸚鵡螺可謂是擁有完美的黃金比例了!

鸚鵡螺(NautiLus pompilius),國家一級保護動物,是頭足綱下具有外殼的軟體動物,根據鰓與腕的數目將其劃分在四鰓亞綱下。該亞綱下絕大多數種類為化石種,如菊石、中華震旦角石等,生存種類僅存鸚鵡螺屬。

鸚鵡螺左右對稱,沿一個平面作背腹旋轉,呈螺旋形。殼外灰白色,有很多細的生長紋,夾雜橙紅色波狀粗條。殼口后側殼面呈黑色,臍部全為真珠質所封閉。殼內分成約30個殼室,動物居于最后的一個最大的殼室(住室)之中。隔壁中央有一個小圓孔,為體后引出的串管穿過,連系所有殼室。

鸚鵡螺截面圖

正是因為這種特殊的身體構造,才能讓鸚鵡螺在深海中“出入自由”。鸚鵡螺通過連接各個殼室(氣室)的小管吸入或者排出海水來調節全體的比重而浮沉。(原理:殼室充氣,海水減少,比重減小,上浮;殼室排氣,海水增加,比重增大,下沉。)

聰明的人類利用它的原理創造了潛艇,1954年第一艘核潛艇現世,并用“鸚鵡螺”為其命名。

鸚鵡螺號

浩瀚宇宙,包羅萬象,人類總是在探索未知的旅途中不斷前行。1978年,西方兩位科學家在對鸚鵡螺化石與現存種類的觀察與研究中提出了一個大膽的猜想,他們認為:月亮與地球之間的距離并不是固定不變的!

鸚鵡螺?月亮與地球?

沒有想到的是它們之間竟然還能

有!聯!系!

科學家們發現貝殼上的波紋細線具有樹木年輪的性質。每個氣室間,這種生長線的數目,大體上是30條左右,與現代的一個朔望月(29.5天)完全符合。意思是現代鸚鵡螺的波狀線,一天長一圈,氣室一個月長一隔。

對古代鸚鵡螺化石進行總結發現,古生代奧陶紀月亮繞地球一周只有九天。根據萬有引力定律以及月亮和地球的質量等,推算當時月亮與地球之間的距離,只有現在距離的43%。還推算出七千萬年間,月亮離開地球的平均速度為每年94.5厘米。總之,月亮離地球逐漸遠去了!

沒想到鸚鵡螺不僅見證了大規模的物種滅絕,還為宇宙膨脹論提供了有力的佐證!

實際上在藝術造詣上,鸚鵡螺也有其獨特之處。

現存關于鸚鵡螺杯的最早記述來自三國時期東吳人萬震的著作《南州異物志》,鸚鵡螺,狀如覆杯,頭如鳥頭,向其腹,視似鸚鵡,故以為名。

鸚鵡螺杯

從諸多詩句中我們也可以看到鸚鵡螺的身影,最早是南朝梁吳均在《贈別新林詩》

“去去歸去來,還傾鸚鵡杯。”

李白《襄陽歌》

“鸕鶿杓、鸚鵡杯,

百年三萬六千日,

一日須傾三百杯。”

從這些詩句中不難看出鸚鵡螺杯與當時的飲酒之風密不可分。

它獨特的結構使得倒酒時可從小孔流入每個隔層中,而飲酒時卻不能一飲而盡,其藏酒之妙,足以為飲酒人助興添趣!

隨著絲綢之路的興起,東西方在文化、經濟等方面的交流更加頻繁,鸚鵡螺杯也進入了西方人的視野,并逐漸盛行起來。

歐洲皇室鸚鵡螺杯

出現在西方的鸚鵡螺杯在制作工藝和造型上更加復雜和精美,杯身上更是有大陸的龍與鳳的雕刻造型,別具一番東方之韻味。

小小鸚鵡螺不僅擁有完美的黃金比例,還見證了生物的進化與變遷;不僅提供了天文學上的有力佐證,還是中西方文化交流的精品。

它集自然科學、人文歷史、視覺藝術等多學科為一體。可謂神奇也~

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轉自:全景式數學

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