数学是人类的另一种感官,让你以新的视角感知宇宙的现实

数学是人类的另一种感官,让你以新的视角感知宇宙的现实。

自然法则是上帝的数学思想——欧几里得。

大自然真的很喜欢数学。我既喜欢自然,也喜欢数学,但是大多数热爱自然的人并不喜欢数学。他们是局外人,总是在数学上显得很挣扎。

我以前也是局外人中的一员。但是,当我完成了应用数学的自学,我局外人的数学视角完全改变了。今天,我想让你们从一个“局外人”转变为数学家。这是因为,我们本质上都是天生的数学家。

我上学的时候,数学不是我真正喜欢的东西。我从来都不喜欢数学的x和y。随着我学习的深入,我发现数学并不像我原来想的那么难。我逐渐进入了一个数学的创造性过程,比如解方程、无穷、观察世界……我被迷住了。

我开始喜欢上它,我意识到我可以在复杂的数学中遨游。我曾经认为数学就是死记硬背难以理解的公式来解决抽象问题。但在大学里,我开始从不同的角度看待数学——非常实用,甚至非常美丽。

数学不仅仅是寻找答案,也是学习提出正确的问题。它不是关于盲目地处理数字,而是通过把智力和想象力结合起来,开发看待问题的新方法。我逐渐意识到,数学是人类拥有的另一种感官,就像触觉和视觉一样。

数学是一种模式和逻辑联系的感觉,它让我们感知到宇宙的现实。它为你提供了一个看世界的新视角。现在,我希望你们用一些大自然的数学现实来思考这一点。

分形性质

分形的名字来自于分数和断裂(( fractions and fractures)),它指的是我们在自然界中看到的形状。看看河流三角洲的地理,这是一个漂亮的几何图形。

大多数人认为几何学就是三角形和圆形。但是,几何的本质是各种形状的数学,陆地和海洋的相遇创造了具有一定模式的形状。

科学家们看到了河流三角洲复杂模式的“秩序”,这是一个局外人永远不会看到的。三角洲有盘根错节的河道,在入海前分叉又合并了几次。它有一个数学上的递归结构。三角洲的每一个部分都是一个更大的整体的微观版本。

我想让你们看看其中的数学原理。把江河三角洲比作一棵树。

这本身就是一个奇迹。但请和我一起关注这棵树和这条河的相似之处。究竟为什么这些形状看起来如此相似?

当你意识到不仅仅是水系统和植物在“作祟”时,事情就变得更加复杂了。如果你睁大眼睛,到处都能看到同样的形状。它们的形状如此明显和相似,让人不禁产生了怀疑。

人体的形态与自然相似。我们身体的每一立方厘米都布满了血管,它们有着相同的模式。这是一个人类心脏的例子,它看起来像树根。

宇宙中交织着一个数学现实:

高耸的树木,狂暴的风暴,鲜花,花椰菜的头,蕨类植物的叶子,天空中的云彩,还有很多……

这些形状就是“分形”的例子。一旦你有了分形的感觉,它们就随处可见。就像其他感官一样,我们的数学感官可以通过实践得到改进。

自然界的数学模式

我们生活在一个被称为宇宙的模式中,我们都很想看到宇宙的模式。我们人类很擅长观察模式。我们的大脑喜欢形成模式。我们通过检测信息中的模式来学习和做出决定。

根据神经科学家:

人类总是试图发现环境中的模式,因为这让学习变得更容易。

擅长创造模式或经常使用大脑的创造性的人通常有一个特殊的名字。他们被称为艺术家、音乐家、雕塑家、画家、电影摄影师、作家,当然还有数学家——他们都是模式创造者。

你会看到一些在伊斯兰艺术和设计中数学模式的迷人例子。

花的图案—理性对称

数学模式的美学方面把我们带回了自然本身。

例如,花是美丽的普遍象征。它们美丽的一方面是它们表现出一种特殊的对称性。花朵从一个螺旋状的中心向外扩张,形成了我们所说的“旋转对称”。

你可以把一朵花旋转一圈又一圈,但它看起来基本上还是一样。但并不是所有的螺旋都是一样的。这一切都取决于形成螺旋的旋转角度。

例如,如果我们做一个90度角的螺旋,我们就会得到既不美观也不优雅的东西。这种花的大部分面积都被浪费了,而且不能结出种子。62度的角度则会更好,会产生一个漂亮的圆形,就像我们通常联想到的花。

斐波那契数列-美丽的向日葵图案

我们还看到了一种美丽的图案,由向日葵所拥有。向日葵遵循一个被称为“斐波那契数列”或数学中的“黄金比例”的特殊数字。

斐波那契数列是一组数字,其中每个数字是前两个数字的和。它可以无限延伸,产生复杂的漩涡效应。它也被称为黄金比例。黄金比例是一种数学现实,你可以在自然界的任何地方找到——从你的脸、手指的趾骨到帕台农神庙的柱子。

数学在自然界中无处不在。你会在海浪、雪花、蜘蛛网、蜂箱、鹦鹉螺壳和树干上看到无数的图案。

这就是为什么我自豪地宣布,“我爱数学。”

你呢?

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