紅木樹——數(shù)學與自然

自然總是讓人大吃一驚，若我們仔細看看自然界的各個領(lǐng)域，便會得出這樣的結(jié)論：自然似乎懂得數(shù)學！

那高高的海岸紅木，那巨大的加利福尼亞美洲杉，都是地球上活在世上最古老的東西. 在它上面我們能夠發(fā)現(xiàn)一些諸如同心圓、同心圓柱、平行線、概率、螺線以及比等數(shù)學概念.

●同心圓、圓柱體和平行線——

在舊金山以北幾英里的繆爾樹木名勝古跡區(qū)，人們可以發(fā)現(xiàn)一叢巨大的紅木樹. 在繆爾樹木陳列室里有一個古代樹的橫斷面. 沿著斷面上的同心環(huán)，有著許多歷史資料的記錄. 在這些記錄中，有基督的生日、諾爾曼人的征服，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸等年份的標記.

一棵樹的水平斷面顯示出同心圓的形式. 正常每年生成一個圓環(huán)，環(huán)的寬度則依賴于氣候的變化，干旱的季節(jié)所生的環(huán)窄些. 除了用這些環(huán)確定樹的大致年齡外，這些環(huán)還揭示了影響它生長的氣候和自然現(xiàn)象的信息. 科學家們能夠用這些環(huán)來證實諸如干旱、火災、洪水和饑荒等假說.

當觀察樹的整段長度時，這些同心圓表現(xiàn)為同心圓柱. 這些圓柱的縱斷面是一系列平行線. 靠中心的平行線是樹的心材（死細胞）. 接下來是白木質(zhì)的平行線，它為樹木上下輸送養(yǎng)料. 隨著樹的生長，白木質(zhì)圓柱層逐漸變?yōu)闃涞男牟? 在樹皮與白木質(zhì)之間有一個單細胞的圓柱層，稱為形成層，新的細胞正是由形成層制造并變?yōu)闃淦ず桶啄举|(zhì).

●概率——

不同樹種之間種子的大小和數(shù)量有著很大的差異，例如，七葉樹的種子每磅只有27個，而相比之下紅木樹種子每磅卻多達12000個. 紅木樹的球果長度在■英寸到1英寸之間，其中帶有80到130個種子. 這些種子能夠在15年之內(nèi)發(fā)芽、生長. 事實上，一棵巨大的紅木樹每年產(chǎn)生幾百萬顆種子，通過種子的數(shù)量對種子的發(fā)芽率予以補償. 在逆境下，許許多多小小的種子會增加紅木樹萌芽的機會. 而種子發(fā)芽后說不定幾千個中也只有一株有望長成大樹.

●螺線——

看一看紅木樹的樹皮，人們注意到在它的生長圖案中有一些輕微的旋動. 這是一個在增大的螺線. 它是由于地球的自轉(zhuǎn)以及稠密森林中微弱陽光對紅木樹生長方式的影響造成的.

●比——

有一個令人驚異的根系支撐著這些高大挺拔的巨樹. 這些根系主要由淺根（4～6英尺深）構(gòu)成. 支撐巨大紅木樹的是側(cè)向向外的支根. 根系與樹高的比通常在■與■之間. 例如，樹高為300英尺，則它根系的側(cè)根從樹干的底部算起大約要有100～200英尺，才能為大樹提供一個堅實的基礎(chǔ)！

摘編自《數(shù)學愛好者》