明理时空第10讲:翁羽翔研究员“美丽是可以表达的”

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更新于2005-06-17

 



    六月十六日下午三点在D楼212报告厅,软物质实验室翁羽翔研究员受研究生会之邀做了题为“美丽是可以表述的——描述花卉形态的数理方程”的精彩报告。
“我们的生活中美是不可缺少的,也是无所不在的。她没有统一的标准,更无法精确地测定。不论是富丽还是平凡,繁复还是简单,完全取决于审美的慧眼和爱美的心态,真可谓是‘智者乐水,仁者乐山’。一般说来,美是一种对客观的体验,是一种谦卑的仰视。在飞驰的火车上我们感受不到骏马的奔腾,在腾云的飞机上我们无法体验雄鹰的矫健。那么就让我们在自然界中放慢脚步,注视一下身边寻常可见的冬天漫天飞舞的雪花、春天百花斗妍的姿态以及绿叶在茎枝上奇妙的排列,权且暂忘心中泛起的一番诗意,试一试能否用精密的尺度度量出鲜花与绿叶的美丽。”——《物理》34卷2005年第四期254页
    翁老师先从梅雪之争开始说起,既引用大量中国古代关于梅、雪的诗词,也介绍了近代对雪片、花朵形态的研究。然后,翁老师介绍了现代科学家们试图用一些数学工具解释植物,尤其是花朵的形态的努力:斐波纳契(Fibonacci)数列、黄金比例、笛卡尔(Descartes)玫瑰线、图灵(Turing)方程、超级公式等等。之后,翁老师认为在植物细胞和组织的水平上将细胞的渗透压视为植物生长的驱动力,并将生长体系作为流体系统,提出了在二维空间中描述植物生长的微分方程,并在一定条件下获得了能够表达花卉形态的解析解。不同参数下数学解给出的轮廓线和植物世界中找到的其对应实体之间的相似不禁让人叹为观止。
    翁老师还介绍了植物花基数与毕达哥拉斯数之间的关系。认为毕达哥拉斯数可以成为花卉形态相关进化的约束条件,只要基因变化足够频繁,演化时间足够长,大多数花将呈毕达哥拉斯数(3、4、5)状态。大量的统计数据完全吻合这一设想。
    此外,翁老师还寄语广大同学,要有科学精神,不要被一些古人看待事物的框框所限制,不能够坚持科学的方向;在科研中要有合作精神,尤其是跨学科合作(如植物学家汤佩松先生和理论物理学家王竹溪先生的合作)。

 




                                                  研究生会 林晓供稿