數(shù)學(xué)的驚艷之美

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

你走進(jìn)一個不一樣的數(shù)學(xué)世界

說到數(shù)學(xué),可能想到的是無法理解的公式、還有永遠(yuǎn)也算不出來的X先生和α先生。但是很少會有人知道。其實數(shù)學(xué)也有非常柔美華麗的一面!

不規(guī)則幾何元素Fractal,是由IBM研究室的數(shù)學(xué)家曼德布洛特提出。分形混沌之旋風(fēng),橫掃數(shù)學(xué)、理化、生物、大氣、海洋以至社會學(xué)科,在音樂、美術(shù)間也產(chǎn)生了一定的影響。分形所呈現(xiàn)的無窮玄機(jī)和美感引發(fā)人們?nèi)ヌ剿。即使您不懂得其中深奧的數(shù)學(xué)哲理,也會為之感動。

1

著名的分形

這是最著名的分形朱莉婭集(Julia set)的一個版本。分形這一概念是曼德布羅特(B.B.Mandelbort)最先提出來的。1967年他在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了題為《英國的海岸線有多長?》的著名論文。他在這篇文章中把那些部分與整體以某種方式相似的形狀稱為分形(fractal)。朱莉婭集由法國數(shù)學(xué)家加斯頓?朱莉婭(Gaston Julia)和皮埃爾?費頓(Pierre Faton)在發(fā)展了復(fù)變函數(shù)迭代的基礎(chǔ)理論后獲得的。Julia 集是一個典型的分形。

2

分形的泡泡

理查德?泰勒(Richard Taylor)專門致力于發(fā)現(xiàn)這種分形。他在悉尼的一個池塘邊拍到這張照片。這群泡泡有1.3個分形維數(shù)。

3

分形的花椰菜

約翰?奧斯特洛維克(John Ostrowick)提議大家去自然中尋找數(shù)學(xué)美的實例,他說羅馬花椰菜就是這樣的例子。這張圖片是喬恩?蘇利文(Jon Sullivan)拍攝的。

4

雙螺旋線

保羅?尼蘭德爾(Paul Nylander)保存了一系列數(shù)學(xué)之美圖片。

5

太空中的螺旋形

螺旋圖樣經(jīng)常見于自然界,也許其中最吸引人的莫過于螺旋星云。

6

莫比烏斯三葉形謎題

湯姆?朗。═om Longtin)是一名莫比烏斯帶及其變形的粉絲。

7

莫比烏斯蛋白質(zhì)

高密度脂蛋白(HDL)的重要組成部分阿樸脂蛋白由一個最大尺寸為12.5納米的螺旋結(jié)構(gòu)扭結(jié)而成。華盛頓大學(xué)的麥克?迪卡(Mike Tyka)是一位蛋白質(zhì)折疊專家,他保存著很多這類圖片。

8

紐結(jié)理論

按數(shù)學(xué)家們的分類,三葉形是最簡單的紐結(jié)。所謂紐結(jié),就是三維空間中不與自己相交的封閉曲線,或者說是三維空間中與圓周同胚的圖形。

紐結(jié)理論要上溯到19世紀(jì)。C?F?高斯在1833年研究電動力學(xué)時引進(jìn)了閉曲線之間的環(huán)繞數(shù),這是紐結(jié)理論的基本工具之一。1880年左右出現(xiàn)了最早的紐結(jié)表。1910年M?W?德恩引進(jìn)紐結(jié)群的概念,1928年J?W?亞歷山大引進(jìn)了紐結(jié)多項式這個更易處理的不變量。

9

極小曲面(Minimal surface)


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