當(dāng)我們觀察著園蛛,尤其是絲光蛛和條紋蛛的網(wǎng)時(shí),我們會發(fā)現(xiàn)它的網(wǎng)并不是雜亂無章的,那些輻排得很均勻,每對相鄰的輻所交成的角都是相等的;雖然輻的數(shù)目對不同的蜘蛛而言是各不相同的,可這個規(guī)律適用于各種蜘蛛。
我們已經(jīng)知道,蜘蛛織網(wǎng)的方式很特別,它把網(wǎng)分成若干等份,同一類蜘蛛所分的份數(shù)是相同的。當(dāng)它安置輻的時(shí)候,我們只見它向各個方向亂跳,似乎毫無規(guī)則,但是這種無規(guī)則的工作的結(jié)果是造成一個規(guī)則而美麗的網(wǎng),像教堂中的玫瑰窗一般。即使他用了圓規(guī)、尺子之類的工具。沒有一個設(shè)計(jì)家能畫出一個比這更規(guī)范的網(wǎng)來。
我們可以看到,在同一個扇形里,所有的弦,也就是那構(gòu)成螺旋形線圈的橫輻,都是互相平行的,并且越靠近中心,這種弦之間的距離就越遠(yuǎn)。每一根弦和支持它的兩根輻交成四個角,一邊的兩個是鈍角,另一邊的兩個是銳角。而同一扇形中的弦和輻所交成的鈍角和銳角正好各自相等——因?yàn)檫@些弦都是平行的。
不但如此,憑我們的觀察,這些相等的銳角和鈍角,又和別的扇形中的銳角和鈍角分別相等。所以,總的看來,這螺旋形的線圈包括一組組的橫輻以及一組組和輻交成相等的角。
這種特性使我們想到數(shù)學(xué)家們所稱的“對數(shù)螺線”。這種曲線在科學(xué)領(lǐng)域是很著名的。對數(shù)螺線是一根無止盡的螺線,它永遠(yuǎn)向著極繞,越繞越靠近極,但又永遠(yuǎn)不能到達(dá)極。即使用最精密的儀器,我們也看不到一根完全的對數(shù)螺線。這種圖形只存在科學(xué)家的假想中,可令人驚訝的是小小的蜘蛛也知道這線,它就是依照這種曲線的法則來繞它網(wǎng)上的螺線的,而且做得很精確。
這螺旋線還有一個特點(diǎn)。如果你用一根有彈性的線繞成一個對數(shù)螺線的圖形,再把這根線放開來,然后拉緊放開的那部分,那么線的運(yùn)動的一端就會劃成一個和原來的對數(shù)螺線完全相似的螺線,只是變換了一下位置。這個定理是一位名叫杰克斯·勃諾利的數(shù)學(xué)教授發(fā)現(xiàn)的,他死后,后人把這條定理刻在他的墓碑上,算是他一生中最為光榮的事跡之一。
(節(jié)選自《昆蟲記》)
賞析 作者用數(shù)學(xué)的眼光觀察蜘蛛網(wǎng),介紹了蜘蛛網(wǎng)具有的幾何特點(diǎn)和曲線美??此频偷葻o知的蜘蛛,卻能做出人類設(shè)計(jì)家也難以畫出的網(wǎng);看似雜亂無章的工作,卻能編織成美麗無比的圖形,鬼斧神工令人驚嘆。選段既有散文之美,又凸顯科學(xué)之美。
《學(xué)習(xí)方法報(bào)》語文八年級2024年11期