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斐波那契序列:自然、藝術(shù)與科學(xué)

 星光閃亮圖書(shū)館 2017-06-25

【誰(shuí)是斐波那契?】


他的原名是比薩的萊昂納多,他被認(rèn)為是中世紀(jì)歐洲最才華橫溢的數(shù)學(xué)家之一。在他去世的7個(gè)世紀(jì)后,意大利比薩的當(dāng)?shù)鼐用穹Q(chēng)他為斐波那契(Fibonacci)。“斐波納契”是拉丁語(yǔ)“弗立維·波納切”的縮寫(xiě),含義是“Bonaccio之子”,其父親名為Guglielmo Bonaccio。


他生活在1170年至1250年,那是個(gè)科學(xué)還不流行的年代,人們都更傾向于迷信。


計(jì)算之書(shū)


他寫(xiě)了許多關(guān)于幾何、商用數(shù)學(xué)和無(wú)理數(shù)的書(shū),對(duì)后代影響深遠(yuǎn)。他還幫助發(fā)展了0的概念。他的著作《算盤(pán)書(shū)》(或者叫《計(jì)算之書(shū)》)向西方世界引進(jìn)了印度-阿拉伯?dāng)?shù)字系統(tǒng),但更重要的是這本書(shū)首次解釋了今天我們所知道的斐波那契序列。并不是他發(fā)現(xiàn)了該序列因?yàn)橛《葦?shù)學(xué)家在比薩的萊昂納多之前就已經(jīng)知道了。


【斐波那契序列】


斐波那契只是簡(jiǎn)單的把這個(gè)最神秘又有趣的數(shù)學(xué)問(wèn)題介紹給了西方文明。他用了一個(gè)非正統(tǒng)的方式來(lái)解釋這個(gè)問(wèn)題:兔子的繁衍。一對(duì)兔子繁衍后代,子又生孫,孫又生子,如此循環(huán)往復(fù)下去就是斐波納契數(shù)列。從0和1開(kāi)始,該序列為:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34等等??偨Y(jié)來(lái)說(shuō),在這個(gè)序列中,每一個(gè)數(shù)都是前兩個(gè)數(shù)的和。




斐波那契序列不應(yīng)當(dāng)和斐波那契螺旋混淆,雖然它們之間有著緊密的聯(lián)系。斐波那契螺旋是以斐波那契序列為邊的正方形拼成的長(zhǎng)方形,然后在正方形里面畫(huà)一個(gè)90度的扇形,連起來(lái)的弧線就是斐波那契螺旋線。斐波那契序列的前、后兩項(xiàng)之比也組成了一個(gè)數(shù)列,會(huì)趨近黃金分割,大約等于1.618034。



【自然界中的斐波那契螺旋】



斐波那契螺旋線在自然界以及藝術(shù)中隨處可見(jiàn)。比如松果、貝殼、花瓣以及數(shù)不清的其它生命形式。



沒(méi)有人知道這些模式是如何以及為什么會(huì)發(fā)生。對(duì)稱(chēng)或許是一個(gè)合理的解釋?zhuān)覀兌贾朗裁词菍?duì)稱(chēng),但是沒(méi)人知道為什么它會(huì)發(fā)生。很可能是印度數(shù)學(xué)家以及斐波那契觀察到了自然界中的種種現(xiàn)象然后寫(xiě)下了一個(gè)數(shù)學(xué)解釋。



【斐波那契與藝術(shù)】


文藝復(fù)興時(shí)期,人們開(kāi)始在繪畫(huà)中是用斐波那契螺旋。繪畫(huà)意味著對(duì)一個(gè)繪畫(huà)空間進(jìn)行布局,而這個(gè)空間往往是長(zhǎng)方形。正因?yàn)槿绱耍巢瞧跣蛄姓业搅怂谒囆g(shù)世界中所能扮演的角色。縱觀整個(gè)繪畫(huà)史我們發(fā)現(xiàn),使用如圓形、方形、長(zhǎng)方形等簡(jiǎn)單的形狀具有相當(dāng)?shù)膶?shí)際用途——讓觀看者更快更輕松的看到圖畫(huà)。



斐波那契序列在文藝復(fù)興時(shí)期被推向神壇,當(dāng)人們?cè)谂ψ穼ね昝馈⒆穼づc萬(wàn)能的造物主相關(guān)的完美的事物時(shí)。因此黃金分割也被達(dá)芬奇稱(chēng)為神圣比例。




文藝復(fù)興后的幾個(gè)世紀(jì)的西方藝術(shù)都很好的詮釋了斐波那契序列在油畫(huà)中的運(yùn)用。斐波那契序列的應(yīng)用并不僅限于繪畫(huà)哦,同樣的原因使得它在建筑與音樂(lè)中也被廣泛使用。


【斐波那契和流行文化】



直至今日,我們?nèi)晕茨芡耆斫忪巢瞧跣蛄校珔s能在科學(xué)和藝術(shù)中看到它的存在,它是我們文化生活中不可或缺的部分?;蛟S我們無(wú)法解釋這些圖形是怎樣產(chǎn)生的,或許我們無(wú)法理解這些數(shù)字的含義,可即便如此,我們能在《達(dá)芬奇密碼》里看到許許多多的斐波那契和他的數(shù)字,卻無(wú)法對(duì)大自然是如何選中這個(gè)最神奇美麗的序列有更進(jìn)一步的理解。就當(dāng)這是大自然與我們交流的一種方式吧。


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