破解大自然形状密码

来源 :小哥白尼·趣味科学画报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fsswyjz
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  哈哈,我知道。其实还有更多人对这些选项都感到不可思议——这些东西太风马牛不相及了!可事实是它们的的确确都是同种形状哦!隐藏在它们形状的背后,还有更深刻的科学原因。真相只有一个!快快把它找出来。
  【注1】在黑暗中用手电照射一杯牛奶,你会看见一条清晰的光路,可照射清水时却没有。为什么呢?自己去寻找答案吧。
  直线 这是效率最高的形状。松树的树干是为了尽快争夺生存必须的阳光而笔直生长,而雨水、铁球等物体则是在重力的作用下垂直降落。光线按直线传播,这些都是两点之间直线最短原理的忠实实践者!如果你想去一个地方,在没有障碍物的情况下,你也一定会走直线。发现了吧,松树和光也不笨哦!
  树形 树形代表资源不充分的情况下的究极形态:血脉相通的“兄弟们”协助又竞争——一方面尽可能从外界争取更多资源,另一方面又互相争夺资源!
  
  树在生长,分支分支再分支!从树的顶端到任一顶端路径部是唯一的。不仅不用怕资源(养料)被过度分流,还可以充分伸展开以获取更多的阳光、雨露、二氧化碳。血管也是一样!要想把养料合理地输送到身体各个部位,一样粗肯定不行!在使用最少血管达到目的的前提下,树形结构是最好的。雪花?嘿嘿,其实雪花有很多形状,和生长时的水汽浓度有关。可最常见的六角冰晶也是树形,不过是向四周部生长开来的树形,这种结构也帮助雪花接触最多的水蒸气以结晶生长。
  六边形 偷偷告诉你们一个用图形填充平面的神秘规则:在一个平面中,只有正三角形、正四边形、正六边形三种图形可以完全填满平面,既不互相重叠,也不留下空隙。但是在这三种图形中,如果同样的周长,正六边形的面积最大。也就是说,六边形天生具有“完全充填”和“最具效率”的双重优势。
  工蜂在筑巢时,不是精确地出一个个完美的正六。一边形,而是同时完成每一个圆形的室,蜂蜡变软后在地心引力的作用下自然而然地形成了六角形,达到建筑上最省材料又坚固的构造。六边形的螺帽也是一样的,所,以小蜜蜂们虽然不是天才的数学家,却是天才的建筑师呢。
  
  炽热的岩浆随着火山喷发流出,当它停下脚步开始冷却时,岩浆表面张力变小,不足以维持原来较大的面积,必然要产生
  裂隙。玄武岩熔岩的裂隙会笔直地向下传递。由于成分均匀,岩浆的收缩力非常平均,收缩时就形成了规则的图案。那么这种规则的图案会是什么形状呢?答案还是六边形——二维中的几何明星!
  球形 你的眼球磕过眼眶吗?当然没有,否则你怎么转眼啊。你在路上行走时会走着走着飘浮起来或突然抬不起腿来吗(不平均的地心引力引起的)?当然不会,否则一切文明部不会是现在这个样子了。这都要归功于球形——宇宙间的和平使者。它如此谦虚,将全部能量降到最低:外在,减少摩擦碰撞——物体的棱角一定是最先报销的,既然如此,干脆就把棱角舍弃算了。内在,所有物质部在万有引力下被平均地吸向中心点,而且同样的体积下,它拥有最小的表面积。这就确保细胞中的生物反应原料能被尽快运送到指定位置。
  螺旋状 运动中只要有一点点不平衡,螺旋就产生了。生长速度不同,外侧的叶子长得快,将内侧包裹,就形成了蜷曲的叶子。盘羊的招牌羊角也是同一个道理。而飓风、涡流直至旋转星系则是旋转速度不同造成的,离中心越近的物质旋转速度就会越-陕。因此,螺旋状是一个维稳高手,把天地间的不平衡都抑制在它看似漫不经心的螺纹中!
  大自然的基本形状密码被完美破解,不过可研究的形状还远远不止这些呢!尽管这样我还是要推出一个终极定律:最小作用量定理——自然界总是通过最简单的方法产生作用。这是一句简单的话,也是世界运行的规律,它有无数个侧面和影像,等待你们发现!你要做的,仅仅是——和我一起说:西瓜定律!
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