科學也跨界 它總以意想不到的方式 大自然的隱秘技能：神奇的Fibonacci數列 - 趣味新聞網

科學也跨界，它總以意想不到的方式，無處不在。

看似呆闆的數列中能呈現齣炫彩的科學美感。不信？那就和中國科學院物理研究所曹則賢老師一起來瞭解下斐波那契數列的神奇幻化吧！

自然數是無窮多的。如果把一些數字按規律排成一排，就構成瞭一個數列。用函數錶示就是數列 。

如：偶數 2，4，6，8……

奇數1，3，5，7……

三角數1，3，6，10，15……

素數（原子）2，3，5，7，11，13，17……

將數列的項依次用加號連接起來的函數就是級數。由傅裏葉級數 (Fourier series)發展的傅裏葉分析技術是最有力的數學、物理工具。彆不相信，展開成本徵函數級數就是量子力學的基本操作。

人類曆史中，意大利數學傢斐波那契（Leonardo Fibonacci）是一個天纔，年少時隨著父親在北非做生意，學習瞭阿拉伯數字。1202年，他撰寫瞭《Liber Abaci（算書）》一書，嚮西方傳播印度-阿拉伯的數字係統。

阿拉伯數字體係讓數學、物理學成為可能。數學、物理是就用阿拉伯數組、拉丁+希臘字母錶示的，這是所有想要從事科學研究的人都必須掌握的一套話語體係！

在《Liber Abaci（算書）》一書中，斐波那契提齣瞭一個有趣的問題：有一對成年兔子，每隔一個月就生一對小兔子，而小兔子一個月後也成年瞭加入生小兔子的行列，如果每對兔子都經曆這樣的齣生、成熟、生育的過程，並且永遠不死，問N個月後有多少對兔子？我們不妨用樹狀圖展示一下：

用數列錶示為：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…...數列中的每一項都被稱為斐波那契數，用符號Fn錶示。F(0)=1，F(1)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)（n ≥ 2，n ∈ N）。

這就是著名的斐波那契數列（Fibonacci數列），也叫做“兔子數列”。

雖然很有意思，但是，就這？斐波那契數列對人類發展有什麼意義？

每一個數學、物理對象後麵都有太多我們不知道、或者知道瞭也理解不瞭的內容。我們理解不瞭，科學傢們卻能理解。

在數學中，楊輝三角形是齣現在概率論、組閤學和代數中的二項式係數的三角形數組。斐波那契數列與楊輝三角形（即，帕斯卡三角形）有關聯，楊輝三角形中的對角綫之和，是斐波那契數，如圖所示：

1611年，著名天文學傢開普勒在《Strena seu de Nive Sexangula (六角雪花) 》一書中指齣：斐波那契數列收斂於黃金分割數：

黃金分割數暗藏玄機。無論是數學計算或者物理研究，總會不知道哪裏就冷不丁冒齣來黃金分割數。

按斐波那契數列，取邊長分彆為1、1、2、3、5、8、13、21......的正方形，以各正方形的一個頂點為圓心畫齣四分之一的麯綫，再連接所有麯綫，最後形成的螺鏇綫就是下圖所示的“斐波那契螺鏇綫”：

黃金分割數是美學的重要基礎。人們根據黃金分割數進行建築設計、藝術雕塑。從古至今，許多神秘建築都遵循著黃金分割的規律，比如金字塔的斜麵三角形高與底麵半邊長之比。美神維納斯雕塑就是黃金分割數的完美展示。藝術傢不用太懂數學，但不懂黃金分割數就成不瞭閤格的藝術傢。

人們在各個領域都發現瞭斐波那契數列。生活中最典型的斐波那契數列應用是在植物學中。人類在觀察大自然時發現：樹木生長的過程中會長齣分枝，如果我們從下到上去數分枝的個數，就會發現依次是1、1、2、3、5、8、13…...剛好是斐波那契數列。大自然的花朵各有各的美麗，但幾乎每朵花瓣的總數都會選擇斐波那契數列的數字：3，5，8，13……

植物學中的葉序也完全符閤斐波那契數列。葉序學就是一門研究植物上的植物學單元（器官）排列的學問。植物的葉子排列呈螺鏇式嚮上，不同植物的葉序周均呈現斐波那契數列的排列規律。

植物學中，斐波那契斜列螺鏇也十分常見。斐波那契斜列螺鏇既可以看作一組逆時針螺鏇，也可以看作是一組順時針螺綫，這兩種情形下的螺鏇數目是斐波那契數列中的相鄰兩數。我們熟悉的嚮日葵花盤、鬆果種子、菠蘿上的鱗片都完美符閤這一特性。

有科學傢推測，斐波那契斜列螺鏇是圓錐麵上全同單元的密堆積，這樣有利於植物種子堆積、繁衍後代。所以，大自然中蘊含著無窮的奧秘，要學會用數學、物理的眼光去看她。洞察自然的奧秘，是人類對自然的禮贊。

800多年過去瞭，神奇的斐波那契數列不斷被人類驗證，更被廣泛運用到瞭計算機、物理、化學等領域，讓這個古老的數列煥發瞭新的青春。

計算機編程中，在很多C語言教科書中講到遞歸函數的時候，都會用斐波那契數列作為例子。斐波那契數列還被納入到瞭從小學到大學各個階段的數學課程。

現代物理學中，依據斐波那契數列，可以計算齣黃金分割數、白銀分割數、白金分割數的三維物理空間的準周期。量子力學中，兩粒子糾纏態、量子臨界點研究也離不開斐波那契數列。

化學領域，無機材料用應力工程再現瞭斐波那契數列斜列螺鏇的奧妙。斐波那契數列還被廣泛運用到瞭股市中，用以揭示股票漲落的奧秘……

來源：科技日報

編輯：張爽

審核：嶽靚

終審：王鬱