1202年费伯纳兹(Leonardo Fibonacci)在研究兔子在理想情况下的繁殖速度的时候,发现了这样一个序列:0,1,1,2,3,5,8,13,21,...,这就是后来闻名于世的费伯纳兹序列。这个序列的特点是从序列的第三项开始,每一项是前两项之和。与费伯纳兹序列密切相关且可能更为著名的是两千多年前古希腊数学家们发现的黄金分割数Phi=1.618033988749895…。这两者之间的关系是费伯纳兹序列的任意一项与它前面一项的比F(n)/F(n-1) (忽略第一项),当项数n无限增大时收敛于黄金分割数Phi。 费伯纳兹序列及黄金分割数之所以举世闻名是因为自然界和人类文化艺术中充满了费伯纳兹序列及黄金分割数。自然界绝大多数的植物的花瓣的数目都在费伯纳兹序列之内(比如,3瓣花,5瓣花,8瓣花,13瓣花,21瓣花,34瓣花,55瓣花,89瓣花),自然界偶尔也可找到4瓣花(不在费伯纳兹序列内),但是这样的植物很少。我们经常可以看到有的植物的花瓣分成多层,而相邻层上的花瓣数则是费伯纳兹序列上的相邻数。我们知道植物的一根茎上的叶子一般都是错开长的,这样下面的叶子不会因为上面叶子的遮盖而见不着阳光。而叶子的这种空间结构上的安排通常也包含着费伯纳兹序列在内。另外,任意一个自然数都可用不重复的有限个费伯纳兹序列数的和来表示。。。 我们再来看看黄金分割。两千多年前希腊人就发现了自然界让人感觉漂亮舒服的景象通常都满足黄金分割的关系,比如长方形的长边与短边的比等于或接近黄金分割时看上去最舒服;如果我们连接一个正五边形的五个点得到一个标准的五角星的话,五角星的长边与五边形的边长的比就是黄金分割数;标准美人的脸型通常接近黄金分割(达芬奇画蒙娜丽莎等美女像时都采用了黄金分割技术)。因此,黄金分割被普遍地应用在古希腊的建筑设计中,而且随着人类文明的不断发展,黄金分割也常被艺术家们应用在包括音乐创作在内的各种作品中。 如果我们把一个符合黄金分割的长方形的长边再进行黄金分割而得到两个小的长方形,然后再用同样的方式把其中那个小长方形继续分割,把这个过程一直继续下去,就可得到著名的费伯纳兹长方形集,如果我们把分割点连起来,我们就能得到一个螺旋线,而这种螺旋线经常可以在自然界中找到,比如一些螺壳上的纹线就符合这种螺旋线。 由于黄金分割和费伯纳兹序列在自然界中的奇妙存在,很多人认为它们蕴含着比现知的一切物理规律更为基本的自然定律,在西方甚至有人称之为“divine numbers”。我们知道在这个世界上最难给出统一明确定义的便是诸如什么是美的,什么是对的这些连小孩子都认为是简单的概念,由此可以理解为什么会有那么多的人对黄金分割和费伯纳兹序列这种可以用来衡量美的数字感到奇妙! 今天的物理学家们基本上都认为我们生活在11维的时空里,其中有7个维度是我们生活在4维时空里的地球人无法感受或测试到的。如果我们把现在已知的所有维度从小到大排列起来,我们便可得到一个与费伯纳兹序列相类似的广义的费伯纳兹序列:1,3,4,7,11,。。。其中1是时间维,3是空间维,4是爱因斯坦把时间和空间统一之后告诉我们的时空维,7是隐藏时空维,11则是把4维时空与隐藏时空结合起来的广义时空维,与原始的费伯纳兹序列一样,在这个关于时空的广义费伯纳兹序列里,从第三项开始的每一项也都是前两项之和。当然,这个序列的存在看起来似乎是偶然因为我们并没有任何的科学的根据来证明其必然性。可是,用黄金分割和费伯纳兹序列来判断自然或设计过程的合理性本来就是超乎科学之上的,是科学只能验证而从来未从理论上证明过的。这里的时空广义费伯纳兹序列的存在只是再一次地验证了科学从未能够严格证明的一个事实,即自然的和谐常呈现出黄金分割和费伯纳兹序列的特征来,而现代科学对于这一对已经使人类惊叹了千百年的数字奇观仍然只能是继续地惊叹。在现代科学所取得了几百年的辉煌成果的今天,我们再来欣赏一下黄金分割和费伯纳兹序列呈现给我们的自然的内在美,可以减少一些唯理性思维对我们造成的误导,让我们再次醒悟到理性的科学服从于自然和生活而不是相反。 |