Số Fibonacci được thể hiện như thế nào trong tự nhiên?

Jun 24 2008
Có một phương trình ma thuật cho vũ trụ? Chắc là không. Nhưng nhờ nỗi ám ảnh về thỏ của một người, chúng ta có một dãy số phản ánh các mẫu khác nhau được tìm thấy trong tự nhiên.
Bộ sưu tập hình ảnh động vật có vú Trong cuốn sách "The Hitchhiker's Guide to the Galaxy" của Douglas Adams, một siêu máy tính tiết lộ rằng ý nghĩa của cuộc sống là con số 42. Mặc dù thí nghiệm trên thỏ của Fibonacci không giải quyết được những câu hỏi sâu sắc như vậy, nhưng câu trả lời của nó lại vang vọng khắp thiên nhiên. Xem thêm hình ảnh động vật có vú.

­

Có một phương trình ma thuật cho vũ trụ? Một dãy số có khả năng làm sáng tỏ những tính chất hữu cơ phức tạp nhất hay giải mã cốt truyện của “ Lạc giới ”? Chắc là không. Nhưng nhờ nỗi ám ảnh của một người đàn ông thời trung cổ với thỏ , chúng ta có một dãy số phản ánh các mẫu khác nhau được tìm thấy trong tự nhiên.

Năm 1202, nhà toán học người Ý Leonardo Pisano (còn được gọi là Fibonacci , nghĩa là "con trai của Bonacci") đã suy nghĩ về câu hỏi: Với điều kiện tối ưu, có thể tạo ra bao nhiêu cặp thỏ từ một cặp thỏ duy nhất trong một năm? Thí nghiệm suy nghĩ này chỉ ra rằng thỏ cái luôn sinh đôi, và mỗi cặp gồm một con đực và một con cái.

Hãy nghĩ về điều đó - hai con thỏ sơ sinh được đặt trong một sân có hàng rào và được để giống như những con thỏ. Thỏ không thể sinh sản cho đến khi chúng được ít nhất một tháng tuổi, vì vậy trong tháng đầu tiên, chỉ còn lại một cặp. Vào cuối tháng thứ hai, con cái sinh con, để lại hai cặp thỏ. Khi tròn ba tháng tuổi, cặp thỏ ban đầu sinh ra một cặp sơ sinh khác trong khi những con non trước đó của chúng phát triển đến tuổi trưởng thành. Điều này để lại ba cặp thỏ, hai trong số đó sẽ sinh thêm hai cặp nữa vào tháng sau.

Thứ tự như sau: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144 và đến vô cùng. Mỗi số là tổng của hai số trước đó. Dãy số này được gọi là số Fibonacci hoặc dãy Fibonacci . Tỷ lệ giữa các con số (1,618034) thường được gọi là tỷ lệ vàng hoặc số vàng .

Thoạt nhìn, thử nghiệm của Fibonacci có vẻ không mang lại nhiều lợi ích cho thế giới nhân giống thỏ mang tính đầu cơ. Nhưng dãy số thường xuyên xuất hiện trong thế giới tự nhiên - một sự thật khiến các nhà khoa học tò mò trong nhiều thế kỷ.

Bạn muốn xem những con số hấp dẫn này được thể hiện như thế nào trong tự nhiên? Không cần phải ghé thăm cửa hàng vật nuôi địa phương của bạn; tất cả những gì bạn phải làm là nhìn xung quanh bạn.

­­

Tỷ lệ vàng trong tự nhiên

Tỷ lệ vàng được thể hiện trong các lớp vỏ xoắn ốc. Trong hình minh họa trên, các khu vực phát triển của vỏ được lập bản đồ trong các hình vuông. Nếu hai hình vuông nhỏ nhất có chiều rộng và chiều cao là 1 thì hộp bên trái của chúng có số đo là 2. Các hộp còn lại có số đo là 3, 5, 8 và 13.

Bạn sẽ không tìm thấy số Fibonacci ở khắp mọi nơi trong thế giới tự nhiên - nhiều loài thực vật và động vật thể hiện các chuỗi số khác nhau. Và chỉ vì một chuỗi số có thể được áp dụng cho một đối tượng, điều đó không nhất thiết ngụ ý rằng có bất kỳ mối tương quan nào giữa số liệu và thực tế. Đối với những mê tín về số học như những người nổi tiếng chết trong bộ ba, đôi khi chỉ là sự trùng hợp ngẫu nhiên.

Tuy nhiên, các số Fibonacci xuất hiện trong tự nhiên thường đủ để chứng minh rằng chúng phản ánh một số mô hình xuất hiện tự nhiên. Bạn thường có thể phát hiện ra chúng bằng cách nghiên cứu cách thức phát triển của các loại cây khác nhau. Đây là vài ví dụ:

Đầu hạt, quả thông, trái cây và rau: Nhìn vào mảng hạt ở giữa một bông hướng dương và bạn sẽ nhận thấy những gì trông giống như các mô hình xoắn ốc uốn cong trái và phải. Thật ngạc nhiên, nếu bạn đếm những hình xoắn ốc này, tổng số của bạn sẽ là một số Fibonacci. Chia các đường xoắn ốc thành các đầu nhọn bên trái và bên phải và bạn sẽ nhận được hai số Fibonacci liên tiếp. Bạn có thể giải mã các mô hình xoắn ốc trong quả dứa, dứa và súp lơ cũng phản ánh chuỗi Fibonacci theo cách này.

Nội dung này không tương thích trên thiết bị này.

­

Hoa và cành: Một số loài thực vật biểu hiện chuỗi Fibonacci ở các điểm sinh trưởng của chúng , những nơi mà các cành cây hình thành hoặc tách ra. Một thân cây phát triển cho đến khi nó tạo ra một nhánh, dẫn đến hai điểm phát triển. Thân chính sau đó tạo ra một nhánh khác, dẫn đến ba điểm tăng trưởng. Sau đó, thân cây và cành đầu tiên tạo ra thêm hai điểm tăng trưởng, nâng tổng số lên năm điểm. Mô hình này tiếp tục, tuân theo các số Fibonacci. Ngoài ra, nếu bạn đếm số lượng cánh hoa trên một bông hoa, bạn sẽ thường thấy tổng số là một trong các số trong dãy Fibonacci. Ví dụ, hoa loa kèn và hoa diên vĩ có ba cánh, mao lương và hoa hồng dại có năm cánh, phi yến có tám cánh, v.v.

Hãy nhìn kỹ bông súp lơ Romanesco này - hình xoắn ốc của nó tuân theo chuỗi Fibonacci.

Ong mật: Một đàn ong mật bao gồm ong chúa, một vài máy bay không người lái và rất nhiều công nhân. Các con ong cái (ong chúa và ong thợ) đều có hai bố mẹ là ong vò vẽ và ong chúa. Mặt khác, máy bay không người lái nở từ những quả trứng chưa được thụ tinh. Điều này có nghĩa là họ chỉ có một phụ huynh. Do đó, số Fibonacci thể hiện cây gia đình của một máy bay không người lái trong đó anh ta có một cha mẹ, hai ông bà, ba ông bà cố, v.v.

Cơ thể con người: Hãy nhìn kỹ mình trong gương. Bạn sẽ nhận thấy rằng hầu hết các bộ phận cơ thể của bạn tuân theo các số một, hai, ba và năm. Bạn có một mũi, hai mắt , ba đoạn cho mỗi chi và năm ngón tay trên mỗi bàn tay. Tỷ lệ và số đo của cơ thể con người cũng có thể được chia theo tỷ lệ vàng. Các phân tử DNA tuân theo trình tự này, đo 34 angstrom dài và 21 angstrom rộng cho mỗi chu kỳ đầy đủ của chuỗi xoắn kép [nguồn: Jovonovic ].

Tại sao rất nhiều mẫu tự nhiên phản ánh dãy Fibonacci? Các nhà khoa học đã cân nhắc câu hỏi trong nhiều thế kỷ. Trong một số trường hợp, mối tương quan có thể chỉ là trùng hợp. Trong các tình huống khác, tỷ lệ tồn tại bởi vì mô hình tăng trưởng cụ thể đó phát triển như là hiệu quả nhất. Ở thực vật, điều này có nghĩa là sự tiếp xúc tối đa đối với những lá cây có ánh sáng hoặc sự sắp xếp hạt giống tối đa.

­

Để tìm hiểu thêm về tỷ lệ vàng, thỏ Fibonacci và các thí nghiệm tư duy khác, hãy khám phá các liên kết trên trang tiếp theo.

Nhiều thông tin hơn

Những bài viết liên quan

  • Cách thức hoạt động của sự tiến hóa
  • Cách hoạt động của Numerology
  • Cách thức hoạt động của Quantum Suicide
  • Một người lướt sóng đã khám phá ra lý thuyết của mọi thứ?
  • Có một công thức toán học cho hiệu ứng "kính uống bia"?
  • Thỏ và thỏ

Các liên kết tuyệt vời hơn

  • Thế giới Toán học của Rasko Jovonovic
  • Số Fibonacci và Phần vàng trong Nghệ thuật, Kiến trúc và Âm nhạc

Nguồn

  • Anderson, Matt, và cộng sự. "Chuỗi Fibonacci." 1999. (ngày 14 tháng 6 năm 2008) http://library.thinkquest.org/27890/mainIndex.html
  • "Số Fibonacci." Bách khoa toàn thư trực tuyến Britannica. 2008. (14 tháng 6 năm 2008) http://www.britannica.com/eb/article-9034168/Fibonacci-numbers
  • "Số Fibonacci trong tự nhiên." Bí ẩn thế giới. (14 tháng 6 năm 2008) http://www.world-mysteries.com/sci_17.htm
  • Caldwell, Chris. "Số Fibonacci." Hai mươi hàng đầu. (Ngày 14 tháng 6 năm 2008) http://primes.utm.edu/top20/page.php?id=39
  • Grist, Stan. "Cấu trúc ẩn và Toán học Fibonacci." StanGrist.com. 2001. (14 tháng 6 năm 2008) http://www.stangrist.com/fibonacci.htm
  • Jovonovic, Rasko. "Số Fibonacci." Thế giới Toán học của Rasko Jovonovic. Tháng 1 năm 2003. (14 tháng 6 năm 2008) http://milan.milanovic.org/math/english/contents.html
  • Knott, Ron. "Số Fibonacci trong tự nhiên." Các trang web của Ron Knott về Toán học. Ngày 28 tháng 3 năm 2008. (14 tháng 6 năm 2008) http://www.mcs.surrey.ac.uk/Personal/R.Knott/Fibonacci/fibnat.html

­