黃金分割或稱黃金比例在自然界中普遍存在,而且人類對此也很青睞。那麼,這個特殊的比值是怎麼來的呢?
黃金分割的由來
考慮一條長度為a+b的線段,其中a>b,黃金比例φ被定義為b/a,並且滿足如下的關係:
根據上式,可以解出黃金比例為:
可以看到,黃金比例也是一個無理數,就像圓周率那樣,小數位後面是無限且不循環的。
黃金分割的重要性
黃金比例無處不在,有一個特殊的自然數數列中蘊含著黃金比例,這就是斐波那契數列,即1、1、2、3、5、8、13、21……。在這個數列中,隨著項數的增加,前一個數與後一個數的比值逐漸接近黃金比例。在數學上可以證明,當項數趨於無窮時,這個比值將會等於黃金比例。因此,這個數列又有黃金分割數列之稱。
黃金比例很重要,它嵌入了無數古代文明的建築中,包括帕特農神廟和大金字塔。但這並不僅限於數學和建築,黃金比例影響著我們的日常生活,甚至影響著我們的心理。幾項研究發現,人類最容易被五官是黃金比例的面孔所吸引。
自然界中的黃金分割
黃金分割在自然界中非常普遍,它出現在很多地方:
(1)水果、蔬菜和松果
向日葵就是一個很好的例子。如果仔細觀察中心,就會發現中心似乎有條螺旋形的曲線。如果對此進行計算,結果會得到黃金分割數列。這種模式也反映在花椰菜、菠蘿和松果上。下次買菠蘿的時候,可以在切開之前先看一看。
(2)樹枝和花瓣
在樹枝分叉的地方,或者它們的生長點,許多樹都會顯示出斐波那契數列。樹幹會生長並產生一個分支,這導致了兩個不同的生長點。然後,一個分支將被分割,產生三個分支,無窮無盡,其模式與黃金分割數列相匹配。這種模式也會出現在花瓣中,花瓣的總數通常是斐波那契數,一般為3、5或8。
(3)螺旋星系
我們的星系——銀河系,是一種棒旋星系,它屬於螺旋星系。銀河系包含四條主旋臂,每條旋臂分開大約12度。銀河系的形狀和黃金螺旋完全一樣,我們很容易在宇宙中任何螺旋星系上畫出黃金矩形。
(4)颱風
就像螺旋星系和一些動物外殼一樣,颱風往往完美地詮釋了黃金螺旋。
這種模式一直延伸到植物的葉脈和動物的靜脈、晶體以及其他化合物中。令人困惑的是,大自然都是用同樣的數字來創造出這些東西,但它帶來的問題遠遠多於它所能回答的問題。
為什麼這麼多的東西按照黃金比例組合在一起?這能表明宇宙是被設計的嗎?其中一些可能確實是巧合的結果,但其他事件太過精確,或許不是巧合,宇宙中可能有更加深刻的規律有待我們發現。