广告

为什么我们的宇宙充满了螺旋?

从飓风到星系,螺旋图案似乎普遍存在于我们的宇宙中

Google NewsGoogle News Preferred Source
通过X射线、光学、紫外线和红外成像技术相结合拍摄的螺旋星系M81。X射线:NASA/CXC/Wisconsin/D.Pooley & CfA/A.Zezas;光学:NASA/ESA/CfA/A.Zezas;紫外线:NASA/JPL-Caltech/CfA/J.Huchra 等人;红外线:NASA/JPL-Caltech/CfA

新闻简报

注册我们的电子邮件新闻简报,获取最新的科学新闻

注册

您能告诉我为什么螺旋设计似乎普遍存在于我们的自然世界和宇宙中吗?我在植物的卷须、花朵和叶子、松果、针叶的舒展以及天文学中都看到了这种图案。

广告

— Dorothea Fox Jakob,多伦多

简而言之,不幸的是,我们真的不知道。然而,自然界似乎对螺旋有着相当的偏爱。在飓风和星系中,主体旋转会产生螺旋形状:当中心旋转速度快于外围时,这些现象中的波会在旋转中形成螺旋。

向日葵头部的花朵也形成两个螺旋,但这里没有旋转——这只是植物的一种高效的填充方案。向日葵有55个花朵以顺时针方向排列,34个以逆时针方向排列,是斐波那契数列的一个例子,以将其推广开来的中世纪数学家命名。这是一个简单的模式,但结果却很复杂,并且经常出现在自然界中。

斐波那契数列从0和1开始,并根据前两个数字之和增加:0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,依此类推。您会注意到,向日葵中的两组花朵都符合斐波那契数——就像松果中的行数、茎上叶子的排列以及许多其他自然形态一样。事实上,螺旋形状本身就是基于斐波那契数列迅速增加的模式构建的。

但由于自然界的漩涡图案是由几种不同的机制产生的,因此这种现象很可能是一种巧合,而不是宇宙的某种潜在物理属性。尽管如此,许多自然例子都遵循这个数字序列,无论是其弯曲形状还是实际的数值,这仍然令人印象深刻。

[本文最初以“问发现”的形式发表在印刷版上。]

保持好奇

加入我们的列表

订阅我们的每周科学更新

查看我们的 隐私政策

订阅杂志

订阅可享封面价高达六折优惠 《发现》杂志。

订阅
广告

1篇免费文章