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斐波那契仙人掌

探索斐波那契数列如何通过生物力学约束影响仙人掌的生长和稳定性。

作者:Alex Stone
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著名的斐波那契数列,一系列数字,其中每个数字都是前两个数字之和(1, 1, 2, 3, 5, 8, . . .),在自然界中随处可见——在鹦鹉螺壳中,在松果中,现在也在仙人掌的结构中。

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亚利桑那大学图森分校的数学家艾伦·纽厄尔和研究生帕特里克·希普曼研究了仙人掌,以确定这种模式如此普遍的原因。研究人员分析了植物的形状、其皮肤的厚度以及引导其生长的各种生物力学约束。当他们将数据输入计算机时,他们惊讶地发现,最稳定的配置本质上遵循斐波那契式的形式。“我们表明能量通过这种关系被最小化,”希普曼说。他预计类似的序列也可能出现在人类生物学中。他建议,将模式形成数学模型应用于医学问题,可以为肿瘤形成和骨骼生长等过程提供新的见解。

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