《大自然中的数学》

1、四 五 班 张张 皓皓 嘉嘉 数学与自然数学与自然 你有没有观察过一片叶子，对它为什你有没有观察过一片叶子，对它为什 么能够精确地分成两半而感到奇怪？么能够精确地分成两半而感到奇怪？ 你有没有注意到某些贝壳和松果的螺你有没有注意到某些贝壳和松果的螺 旋形生长模式？面对奇迹纷呈的自然旋形生长模式？面对奇迹纷呈的自然 界，我们中的大多数人往往认为数学界，我们中的大多数人往往认为数学 只是人类的专利，其实自然界中也存只是人类的专利，其实自然界中也存 在许多名不见经传的在许多名不见经传的“数学家数学家”。 猫和蜘蛛是猫和蜘蛛是“几何专家几何专家”。在寒冷的冬天，猫睡觉时。在寒冷的冬天，猫睡觉时 要把身

2、体抱成一个球形。这样，身体露在冷空气中的要把身体抱成一个球形。这样，身体露在冷空气中的 表面积最小，因而散失的热量也最少。蜘蛛结的表面积最小，因而散失的热量也最少。蜘蛛结的“八八 卦卦”网，既复杂又非常美丽。这种八角形的几何图案，网，既复杂又非常美丽。这种八角形的几何图案， 即使木工师傅用直尺和圆规也难画得那样匀称。即使木工师傅用直尺和圆规也难画得那样匀称。 珊瑚虫是珊瑚虫是“代数天代数天 才才”。它在自己身上。它在自己身上 记下记下“日历日历”，每年，每年 在体壁上在体壁上“刻画刻画”出出 365 条环纹，一天条环纹，一天 “画画”一条。一条。 蚂蚁是蚂蚁是“计算专家计算专家”。英国科学家兴

3、斯。英国科学家兴斯 顿作过一个有趣的实验，他把一只死蚱顿作过一个有趣的实验，他把一只死蚱 蜢切成三块，第二块比第一块大一倍，蜢切成三块，第二块比第一块大一倍， 第三块比第二块大一倍，当蚂蚁发现这第三块比第二块大一倍，当蚂蚁发现这 食物食物40分钟后，聚集在最小的一块蚱蜢分钟后，聚集在最小的一块蚱蜢 旁的蚂蚁有旁的蚂蚁有28只，第二块只，第二块44只，第三块只，第三块 89只，后一组较前一组差不多多一倍。只，后一组较前一组差不多多一倍。 蚂蚁的计算本领如此精确，令人惊奇！蚂蚁的计算本领如此精确，令人惊奇！ 丹顶鹤总是成群结队迁飞，而且排成丹顶鹤总是成群结队迁飞，而且排成“人人”字形，角度也字形，

4、角度也 永远是永远是110度，更精确的计算还表明度，更精确的计算还表明“人人”字夹角的一半，字夹角的一半， 即每边与鹤群前进的夹角度数即每边与鹤群前进的夹角度数54度度44分分8秒；而金刚石结秒；而金刚石结 晶体的角度也正好是晶体的角度也正好是54度度44分分8秒！是巧合还是大自然的秒！是巧合还是大自然的 某种某种“默契默契”，这个问题留给大家以后去研究。，这个问题留给大家以后去研究。 向日葵果盘中的种子向日葵果盘中的种子 、仙人掌的刺，以及、仙人掌的刺，以及 松果的外表面，全都松果的外表面，全都 是按照旋转螺旋样式是按照旋转螺旋样式 生长的。除了它们复生长的。除了它们复 杂的美丽之外，这些杂

5、的美丽之外，这些 植物在生长中所展示植物在生长中所展示 出来的数学模式，也出来的数学模式，也 是科学家们一直不断是科学家们一直不断 尝试弄清楚的秘密。尝试弄清楚的秘密。 科学家又发现，植科学家又发现，植 物的花瓣、萼片、物的花瓣、萼片、 果实的数目以及其果实的数目以及其 他方面的特征，都他方面的特征，都 非常吻合于一个奇非常吻合于一个奇 特的数列特的数列著著 名的斐波那契数列名的斐波那契数列 ：1、2、3、5、8 、13、21、34、55 、89其中，从其中，从 3开始，每一个数字开始，每一个数字 都是前二项之和。都是前二项之和。 鹰类从空中俯冲下来猎取地上的小动物时，常常采取鹰类从空中俯冲下来猎取地上的小动物时，常常采取 一个最好的角度出其不意地扑向猎物。一个最好的角度出其不意地扑向猎物。 壁虎在捕食蚊、蝇、蛾等小昆虫时，总沿着一条螺旋形曲壁虎在捕食蚊、蝇、蛾等小昆虫时，总沿着一条螺旋形曲 线爬行，这条曲线，数学上称为线爬行，这条曲线，数学上称为“螺旋线螺旋线”。 切叶蜂用大腭剪下的每片圆形叶片，像模子冲出来似的，切叶蜂用大腭剪下的每片圆形叶片，像模子冲出来似的， 大小完全一样大小完全一样 鼹鼠鼹鼠“瞎子瞎子”在地下挖掘隧道时，总是沿着在地下挖掘隧道时，总是沿着90转弯。转弯。 问题时间到！ 请问：壁虎在捕食蚊、蝇