黄金分割:千年不败的完美


提到0.618,有人想到的雅典的帕特农神庙,有人想到的是达芬奇笔下的蒙娜丽莎,还有人想到京东的618年中大促销。就这么一个数字,能胜过后宫佳丽三千?

黄金分割:千年不败的完美

关于黄金分割比的来源有两个说法;一种说法是:古希腊时期,毕达哥斯拉有一天在路上,听到一个铁匠在打铁。他觉得,铁匠打铁的旋律很好听,回家以后就用数学方法把这段声音表示出来。另一种说法则是:公元前6世纪,古希腊的毕达哥拉斯学派研究正五边形和正十边形的作图的时候,根据数据发现的规律。

在公元前4世纪,尼多斯(今土耳其)数学家欧多克索斯对提出了比例的概念,并对“中末比”(黄金分割比当时的叫法)进行了研究。他认为,把长为L的线段分为两部分,我们把一部分设为A,另一部分设为B,则A比上B等于B比上A+B。要计算这个比值的具体数字,可以用以下一串数字:1、1、2、3、5、8……,从第二项起,相邻两项的比值,则接近中末比。可以说,欧多克索斯对黄金分割比已经有了较深的研究,相当接近现代的黄金分割。后世的科学家用现代数学符号,精准地计算出黄金分割比的具体数字:

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公元前300年,古希腊数学家欧几里得在著作《几何原本》中,对欧多克索斯的研究进行总结,并将“中末比”重新命名为黄金分割比。至此,黄金分割比的理论体系已经基本形成。

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12世纪末,意大利数学家斐波那契在其著作《计算之书》中提出来一个兔子问题:兔子在出生两个月后,就有繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子来。如果所有的兔子都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子?

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图为斐波那契像

这时我们假定最初为0只兔子,一个月后即为1对兔子。第二个月也是1对,而第三个月就有2对,第四个月就有3对。以此类推后,得到每个月增加的兔子的对数,恰好满足0,1,1,2,3,5,8,13,21,44……也就是从第三项开始,每一项都等于前两项之和。

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在书中,斐波那契给出了有关通项公式,用现代数学表示即:F(0)=0,F(1)=1, F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)(n ≥ 2,n ∈ N*)。另外,斐波那契也同时发现,从第二项起,相邻两项的比值,则接近黄金分割比。于是,斐波那契将刚刚数列命名为“兔子数列”,后世也称之为“斐波那契数列”。

斐波那契经过计算后,将近似0.618的比值确定为黄金分割比。并制作了一个矩形,其长宽比近似0.618。在这个矩形中,以宽的长度在边长做一个正方形。此时,矩形剩下的部分仍是一个长宽比满足黄金分割比的矩形。由此无限分割,再将对边用平滑的曲线连接。于是形成了著名的斐波那契螺旋线。

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在揭秘了斐波那契数列的秘密后,文艺复兴时期,由阿拉伯人作为中间商,黄金分割传入欧洲。在欧洲,黄金分割的概念被发扬光大,于是有了我们熟知的那些经典。

建筑方面,除了雅典的帕特农神庙和埃及金字塔以外,朝鲜的柳京饭店也运用了黄金分割的概念。不过柳京饭店设计之初就有参考埃及金字塔。包括法国的埃菲尔铁塔,巴黎圣母院,美国的白宫,中国西安的钟鼓楼,都是黄金分割比的重要代表。

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在生物方面,海螺的盘曲方式大都恰好符合斐波那契螺旋线的画法。向日葵的籽粒数目,从内向外也符合斐波那契数列的排列。因此,黄金分割,一度被认为是自然运行的法则。

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在艺术方面,除了达芬奇的《蒙娜丽莎》以外,《救世主》,《最后的晚餐》等等画作,都可以被黄金分割。当今的电影海报,也有运用黄金分割做的。如:《流浪地球》,《妖猫传》的电影海报,就是黄金分割比的体现。

黄金分割:千年不败的完美

于是,就有人提出:什么0.618的黄金比会让人感到舒适?金分割比是一定的吗?

在经过多年研究后,科学家发现了一个违反祖宗的现象——不一定0.618就是黄金分割比。那么,我们下期分析其中的原因。

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页面更新:2024-04-02

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