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CT詮釋向日葵的科學(xué)之美

來(lái)源: 天津三英精密儀器股份有限公司    2021年11月26日 10:42  

     如同梵高的《向日葵》,向日葵總是以熱情建言直達、飽滿多種、向上的態(tài)度示人。金黃色的花瓣充分發揮, 就像太陽(yáng)一樣給人以溫暖的感覺(jué)發展成就,那向陽(yáng)而生的花朵,就像一團(tuán)熾熱的火球重要方式,放射出耀眼的光芒開展面對面。然而向日葵不止具有藝術(shù)美的鑒賞價(jià)值,它的花盤(pán)還蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)的奧秘非常重要。今天就讓X射線CT帶領(lǐng)大家一起探索向日葵的花盤(pán)秘密吧進一步提升。



     先來(lái)一張CT掃描的向日葵三維模型圖,是不是感覺(jué)葵花種子的排列非常的緊密而有規(guī)律呢營造一處?向日葵圓盤(pán)的種子按照一定的發(fā)散角螺旋排列使得種子之間沒(méi)有間隙改革創新,空間得到充分利用,這其中便蘊(yùn)含著數(shù)學(xué)奧秘取得顯著成效。


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    在講向日葵的數(shù)學(xué)之美前新模式,先請(qǐng)大家復(fù)習(xí)兩個(gè)數(shù)學(xué)概念,

    一個(gè)叫斐波那契數(shù)列不容忽視,也叫兔子數(shù)列組織了,它是這樣的:

    1、1不要畏懼、2服務為一體、3、5逐漸顯現、8進行培訓、13、21長效機製、34法治力量、55全技術方案、89、144……

    還記得數(shù)學(xué)課上是怎么講的嗎共享?對(duì)信息化,數(shù)列中每項(xiàng)是它前兩項(xiàng)的和。

 

    第二個(gè)概念叫黃金分割生動,即0.618新型儲能,

    請(qǐng)仔細(xì)觀察兔子數(shù)列,如果用前一項(xiàng)除以后一項(xiàng)新品技,即:

    1÷1=1

    1÷2=0.5

    2÷3=0.666…

    3÷5=0.6

    5÷8=0.625

    ……

    55÷89=0.617977…

    ……

    144÷233=0.618025…

    ……

    46368÷75025=0.6180339886…

    ……

    不難發(fā)現(xiàn)範圍,數(shù)字越大,得到的結(jié)果越接近一個(gè)數(shù)字紮實做,即 0.618空間廣闊,這個(gè)數(shù)字就是“ 黃金分割”。


    向日葵種子的排列方式就是這種典型的數(shù)學(xué)模式提供深度撮合服務,如下圖:


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    圖中存在順時(shí)針的螺線與逆時(shí)針的螺線服務品質,由于花盤(pán)螺線過(guò)密,我們間隔多行進(jìn)行螺線勾勒組成部分。下圖單獨(dú)提取螺旋線影響,有發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎?

1637804094905645.png

     

    那讓我們分別來(lái)看看螺旋線吧的過程中,順時(shí)針的紅色螺線共有55條指導,是斐波那契數(shù)列其中一項(xiàng)。


1637804160118374.png


     接下來(lái)是逆時(shí)針的藍(lán)色螺線共有89條國際要求,(55流動性,89)正是斐波那契數(shù)列中相鄰的兩項(xiàng)。在向日葵的花盤(pán)中競爭激烈,普遍存在著斐波那契數(shù)列持續創新,較大向日葵的逆順螺線數(shù)目可以是(89,144)空白區,更大的甚至可以達(dá)到(144協調機製,233)。


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    對(duì)于向日葵來(lái)說(shuō)開放要求,在有限的空間里開(kāi)出足夠多的花并結(jié)出足夠多的種子是要?jiǎng)?wù)向好態勢,在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中,自然選擇讓向日葵有了可以用斐波那契數(shù)列和黃金分割來(lái)解釋的數(shù)學(xué)之美服務機製。

 

    大自然的選擇機(jī)制使得向日葵原基的生長(zhǎng)遵循著有效率堆排的幾何原理貢獻力量。一九七九年,數(shù)學(xué)家伏格(H. Vogel)以電腦模擬原基的生長(zhǎng)情形大幅拓展,他用圓點(diǎn)來(lái)代表向日葵的原基發行速度,在發(fā)散角為固定值的假設(shè)下更加堅強,試圖找出發(fā)散角使這些圓點(diǎn)盡可能緊密地排在一起。實(shí)驗(yàn)證明性能,當(dāng)發(fā)散角小于137.5°或大于超過(guò) 137.5°初步建立,圓點(diǎn)間都會(huì)出現(xiàn)空隙,只以一組螺線陳列供給。而發(fā)散角等于137.5°時(shí)的方法,清晰的正反兩組螺線疊加出現(xiàn)了,如果要使圓點(diǎn)排列沒(méi)有空隙進行探討,發(fā)散角就必須是黃金角(137.5°為黃金角持續,是因?yàn)椋?60°-137.5°)/360°=0.618),只有這樣再獲,向日葵花盤(pán)最密實(shí)、堅(jiān)固應用擴展,能量吸收有效率體驗區。如下圖,實(shí)際的生長(zhǎng)順序并不是距離臨近的活動上,而是按照“黃金角”的規(guī)律進(jìn)行的有望。


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    除了向日葵,自然界中隨處可見(jiàn)斐波那契數(shù)列的蹤跡導向作用。樹(shù)枝上的分枝方案、花的瓣數(shù)都是斐波那契數(shù)列,桃梅杏李5十大行動,桔梗常為8左右,金盞花13等等。


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