03.16 你可以不爱数学,但是你可以用”斐波那契数列”装满九宫格呀

你可以不爱数学,但是你可以用”斐波那契数列”装满九宫格呀

在澳门赌场,最受大众欢迎的赌台,不是常在《赌神》系列电影中出现的梭哈,那个太复杂,而是一翻两瞪眼的骰子,也就是俗称的赌大小,因为规则够简单,也因为看起来似乎很公平,胜负概率在五五开。但,真的是这样吗?数学家们可不这么想。

在回答这个问题之前,我们先来看一下,什么是数学?

数学在我们的记忆里,是搞不懂的正弦函数、余弦函数以及算不清的“今有圆田,周三十步,径十步。问为田几何?”(《九章算术》第一章)。这就是数学给我们的感觉,既复杂,又和日常生活没有太大的关系,因此无论是从好奇出发还是功利角度,数学都不是一个会让人感兴趣的事物,敬而远之仿佛才是正确的态度。

然而在米卡埃尔·洛奈的《万物皆数》这本书中,这位年轻的80后数学家告诉我们,数学其实是与我们的生活息息相关的。时间上,它跨越从史前文明到阿尔法狗跟人类的智力比拼,以致不可预知的遥远未来;从空间上,美索不达米亚人的陶瓶腰线,卢浮宫门口的三角玻璃房,我们家里的地砖密铺,都是数学计算的结果。

其实,我们并不是不喜欢数学,只是我们大部分时候都没有意识到,数学的应用是如此广泛,而且我们也没有给这么学科足够的了解,当揭开那层被迫学习的无奈面纱,数学并不那么神秘与可恶。

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飞翔的“测地线网格”

2018年的世界杯,勒夫带领的上一届冠军德国队,连小组赛都没有出现,让不少球迷跌破眼镜。足球,也从最开始的黑六边形加白五边形组成的图案,演变出更多更丰富的图案设计,但是如果仔细看接缝处,毫无意外,仍然是由20个正六边形和12个正五边形组成的,而不是我们通常以为的全是正六边形。

不止是足球,任何一个球状结构上,都存在这个12个正五边形类似的特殊点。这种图形被称为“测地线网格”,它们都是在正12面体的基础上演变而来的,这就是古希腊学者们强大的数学能力——“能够发现新问题的强大能力”。

知道这个网格也不能给我们带来半毛钱的利益,不能升职也不能加薪,但是如果有一天,有幸去到巴黎科学博物馆,或许你可以指着门口的“拉吉奥德”对着你的伴侣说,这个建筑物并不是完整规则的六角形网络结构,在它上面有12个特殊的定点,在这些定点周围,只有5个三角形存在。那么,除了能让你们的旅行观光之旅比别人多一个景点外,还能收获你伴侣满满的崇拜。

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刷爆朋友圈的“斐波那契数列”

如果说这些图形都是人工演变出来的,那松果的螺旋则要让我们感慨大自然的鬼斧神工了。

丛林里的松果,它们表面的螺旋状鳞片,全部遵循了斐波那契数列生长。这些螺旋状的鳞片,准确地说,分为顺时针方向生长的正螺旋和逆时针方向的反螺旋,而正反两种螺旋,数字会是5-8型、8-13型或者13-21型,绝对不会出现6-9型或者8-11型。不管是5-8型还是8-13型以及13-21型,它们的比值都接近1.618,也就是我们通常所说的黄金分割率,而符合这种规律的数列,就被称为“斐波那契数列”。

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当然,从名字就可以看出,这个数列是以一个数学家的名字命名的,发现这个数列规律的过程,是一个漫长的——几乎要被认为是一个类似豌豆开紫色花还是白色花的生物遗传问题的——养兔子过程。

从古至今,这个数值都被认为是一个完美的比例。比如广受好评的《琅琊榜》,片中不少镜头的构图,就是采用斐波那契螺旋式构图。

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我们不需要用这个数列规律去研究气象学、统计学、经济学等能让这个数列大显身手的舞台,但是我们至少像《琅琊榜》一样去用这个黄金比例构图,拍出刷爆朋友圈的照片。

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赌场永远是最大的赢家

90年代的港片,有一种常见的场景,就是当剧中人物面临哈姆雷特似的拷问时,喜欢用抛硬币的方式来决定。

从本质上来说,这种非A即B的游戏,重复的次数越多,结果越接近5:5的一个平均分配,这种规律也被一个法国学者总结为:大数定律。

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正因为这样一番两瞪眼的简单规则,以及看似5:5开的公平机会,所以澳门赌场里赌大小永远是最受欢迎的游戏。但是,抛开1-18点里,有6次豹子(3个骰子同点数)庄家通吃、机会已经不再5:5开不说。数学家总结的大数定律的前提是:无限次地重复某个随机试验,才能让结果不随机,无限接近5:5开的极限值。然而,只有庄家才有无限的赌本来进行无限次的开盘,闲家是没有的。

你可以不爱数学,但是你可以用”斐波那契数列”装满九宫格呀

数学存在的价值究竟是什么呢?并非人人都要成为数学家,研究如何对战人类最聪明的大脑,就算知道“拉吉奥德”不全是规则的六个三角形一组,又有什么意义呢?

的确,有很多知识本就是无用的,并不能增加社会地位,也不能带来多一分钱的收入。但是,如果我们能满怀喜悦地对着夕阳吟出一句“落霞与孤鹜齐飞,秋水共长天一色”,为什么我们不能对折纸爱好者创造的美丽图形、魔术师匪夷所思的卡牌技巧、雕塑家用柏拉图立体塑造的几何图形,感到由衷的赞叹和欣赏,从中去感受数学的快感和乐趣?


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