有一個神奇奧妙的序列,隱藏在我們生活中任何常見的事物,宏觀如星系和颶風,微觀如到細胞分裂;身旁植物如一棵花菜、一朵向日葵,動物如兔子繁殖、蜜蜂繁殖,其實都有一個叫斐波那契數列(Successione di Fibonacci,即費氏數列)的存在。
意大利數學家斐波那契(Leonardo Fibonacci)最先提出了宇宙萬物的一種自然比率。這個斐波那契數列,俗稱兔子數列、黃金分割數列,指的是這樣一個數列:「0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 …… 」從第三項起,它的每一項都等於前兩項的和。據說這個數列,是斐波那契為了描述兔子的生長數目,故有了兔子數列這個名稱──假設兔子在出生兩個月後,就有繁殖能力,一對兔子每個月能生出一對小兔子來。第一個月我們有一對小兔子,如果所有兔子都不死,那麼每個月的兔子對數,正好符合了斐波那契數列。那麼又為何有黃金分割數列之稱呢?據說是源自斐波那契數列的規律:隨着數列項數的增加,前一項與後一項之比,會愈來愈逼近黃金分割的數值0.618。
不說不知,斐波那契數列頻繁地出現在我們日常的生活中,例如樹木以斐波那契數列的方式生長。當一棵樹開始長大,它開始分化樹幹或分支。它需要一個月的時間才能分出兩個分支。所以從第一個月和第二個月的一個分支到第三個月的兩個分支,四個月的三個分支。
動物繁殖方面,除了斐波那契提出的兔子繁殖,另一個現實中的例子是蜜蜂。可以通過蜜蜂在每一代中隨着斐波那契序列呈指數增長,追溯蜜蜂家庭樹。還有其他例子如海螺剖面清晰的斐波那契螺旋綫、向日葵的螺綫數、樹葉的排列、某些花朵的花瓣數(典型的有向日葵花瓣)、颱風或颶風圖形、宇宙星系漩渦狀星圖、松果、鳳梨、蜂巢、蜻蜓翅膀、人的耳朵等。
藝術和科學方面,在古代文明中,黃金比例經常被用於藝術和建築的設計,從簡單的螺旋到更複雜的設計。至今,這個比例仍用於規劃和建造許多建築物,如教堂、寺廟、祭壇、住房以及創造宗教藝術品。有時藝術家故意把斐波那契數列的神話融入到藝術中,使神話成為現實。甚至一些電影和攝影構圖都採用這種構造方式。
這樣一種潛在的模式,擴展到了自然、藝術、音樂、建築、人類,甚至宇宙星系。很神奇吧?花多些時間追求知識,你會發現更多你一直忽略了的神奇事。
撰文:葉少康
為2008北京殘奧會馬術比賽的香港代表,致力推廣殘疾人士體育運動,創立「騁志發展基金」,以青年、殘疾人士、少數族裔等為服務對象,獲政府頒授榮譽勳章、城市大學頒授榮譽院士。他現時為商策顧問有限公司行政總裁,同時擔任香港特別行政區多項公職,包括工業貿易諮詢委員會、平等機會委員會、可持續發展委員會等。