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【歷史文化】縱橫古今【百科知識】 綠色世界的數理奇觀

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【歷史文化】縱橫古今【百科知識】 綠色世界的數理奇觀 
 
  2010/3/4 | 作者:南方
 
  植物排列與建築

車前草的葉片是輪生的,葉片間的夾角為137 30,這是圓的黃金分割的張角。按照這一角度排列的葉片,能很好地鑲嵌而又互不重疊,這是採光面積最大的排列方式,有效地提高了植株光合作用效率。建築師們參照車前葉片排列的這一原理,設計出了現代化螺旋式的高樓,可以使高樓的每個房間都很明亮,達到較佳的採光效果。

魚尾葵、蒲葵、油棕等植物葉面的「之」字折扇狀結構,具有較大的張應力。它可以承受外界給予的較大壓力,在狂風驟雨中保持很強的柔韌性而不被撕裂、折斷。

植物排列與數學

創立座標法的著名數字家笛卡兒,根據研究的一簇花瓣和葉形曲線列出X3+Y3-3axy=0 的方程式,這就是現代數學中有名的「笛卡兒葉線」或「葉形線」,數學家還給它取了一個詩一樣的名字———「茉莉花瓣曲線」。

向日葵花盤上瘦果的排列,松樹球果上果鱗的布局,菠蘿果實上的分塊,都是按照對數螺旋在空間展開的。生長在圓盤、圓柱、圓錐形植物體上的葉片、花、果實,均是按照數學規律在空間排列。

植物為什麼要按照數學的規律來安排自己的葉片、花和果實呢?這是植物在大自然中長期適應和進化的結果。如向日葵花盤上瘦果的對數螺旋線的弧形排列,這樣就可以使果實排得最緊、數量最多、產生後代的效率也最高。

植物結構與力學

植物的莖絕大多數為圓柱狀,少數為三角形或四棱形。原因是圓柱形最堅固,容量也最大。從植物本身講,莖稈為圓柱形更有利於發揮莖的支撐和運輸作用。比如小麥莖稈,直徑雖小,卻仍能支撐起比它重幾十倍的沉甸甸的麥穗和莖上長劍一樣的葉片而不致折斷。

所以,圓柱形支撐力最大,君不見古今中外的大型建築物都選用圓形的柱子作頂梁柱。
 

 


來源:人間福報
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台長: 落葉之楓

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