樹中竟然隱藏著一項科學秘密,是什麼
樹在我們日常生活中是極為常見的。桃樹、梨樹、蘋果樹,結滿了美味可口的果實,柳樹、楊樹、合歡樹,裝點著我們的生活環境。樹還可以進行光合作用,為我們提供賴以生存的氧氣。
然而,我們司空見慣的樹木中,還隱藏著自然界的一項秘密,充分展現著科學之美。
那麼,來看看這張圖,我們可以從中發現什麼?
請把眼光集中在樹的形狀上,你注意和思考過它為什麼長得是那個樣子嗎?
它的根部植於土壤之中,從茁壯的樹榦上分出了幾條小樹榦;再往上看,每條小樹榦上又分出了更小的樹榦,反覆向空中延伸;樹的末梢,是從小樹榦上分出的幾條細細的樹枝;最後,從樹枝上最終長出了許許多多的樹葉。
這看起來沒什麼,但認真琢磨一下,就可以發現,這個過程只不過是同一種機理的循環往複,每個下層的基礎上分生出幾個叉,形成上一層,然後反覆發展、不斷生長而已。因此,我們可以定義一個方程,然而使它被自我調用數次,從而來描述一棵樹的形狀。
實際上,你再觀看樹葉,會發現樹葉也還是一樣的過程。從主葉脈分出了多條分葉脈,再細分為更小的葉脈,最終到達整個葉片。我們可以由此想像出,一棵樹的生長過程,必定遵循了一個相同的生物化學原理。從一個數學模型來看,它就是同一個方程的反覆調用而已,從不同的尺度來看它,給它拍一張照片,你都可以看到一棵更小的樹。
這是一種非常優美的理論:分形理論。分形理論可以揭示自然界複雜外觀的原理。
分形理論在自然界中的存在是很廣泛的。人們發現,從不同尺度觀察到的世界,竟然是幾乎相同的,大尺度和小尺度的事物遵循著相同的自然規律。悠長的海岸線,綿延的群山,種種宏觀事物都有著相似的細節和圖景。同時,人們還發現,宇宙在不同的尺度上,也有著驚人的重複性結構。一個原子放大很多倍,它的性質就和一顆白矮星差不多;微觀粒子所具有的質量、自旋、內部不可見等特性,和一個黑洞很像;宇宙的全景圖像和大腦的神經細胞網路看起來極為相似;大尺度的宇宙看起來一片混沌,原子周圍的電子云也是如此;龐大的星系、恆星系統和行星系統也都具有相似的軌道結構。
這一切不禁讓我們想像,我們的宇宙是否也只是一個粒子般的存在,在它上面還有一個巨大的生命體?我們所研究的微觀粒子之中,又是否還有另一個巨大的世界尚未發現?
宇宙似乎陷入了一種無限復歸之中。
這似乎有些像佛家所說的億萬世界了。一沙一世界,一葉一菩提,令人陷入沉思。
這讓人們也聯想到陰陽論的那段話:太極生兩儀,兩儀生四象,四象生八卦,同樣也是一種規則的反覆調用。古人是否在以簡明的語言來闡釋自然規律,而我們卻一直沒有看明白?或許是吧。


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