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DIGIX TALK:花花草草该长啥样?它们自己早就安排得明明白白!

近期,中国科学院物理所研究员及博士生导师曹则贤就在DIGIX TALK演讲舞台上分享了这个故事:早在几百年前就已有人提出了六角密堆积排列方法

看到烤面包,吃货们首先想到的或许会是色香味,然而有些人却能够从中得到关于科学的启发,并由此得出人类历史上最天才的数学推断。

近期,中国科学院物理所研究员及博士生导师曹则贤就在DIGIX TALK演讲舞台上分享了这个故事:早在几百年前就已有人提出了六角密堆积排列方法,但直到1911年,才有人用科学的方法证实这是占用面积最小的排列方式,而探索证明的源头正是受到烤面包排列方式的启发。

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在DIGIX TALK 的演讲中,曹则贤教授揭开了“一花一世界”背后的大学问,介绍了研究植物器官排列规律的奇妙学科——叶序学。他希望每个人都能够学会观察并善于观察,在生活细节中发现伟大的科学道理。

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D3、D4、C5、……这些曹泽贤教授口中的神秘代号,实际指代的是不同花草形状。“花瓣往一个方向循环的我们用字母C表示,花瓣是镜面对称的则用字母D表示。C代号的花草,花瓣形状往一个方向循环,因此更容易运动。如果有一种花草比较容易被风刮走或者随水飘走的话,它一定是C花瓣。”通过观察花瓣的典型特征,从而总结出科学和数学经验。正如曹则贤教授的数学论:“一切皆可数学,我们要习惯于用数学的语言去描述很多现象。”

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同样的数学理论,也可运用到现实世界中的许多现象。

“一个大圆,里面放上不同数目的小圆,这些小圆应该怎么排列?”曹则贤教授抛出的问题引发观众的争相讨论,这和花叶序有什么关系呢?答案是肯定的,曹则贤教授以大家非常熟悉的莲蓬举例。“把每个莲子看成小圆,大莲蓬就是把所有小圆罩住的大圆。”一个数学问题和大自然里植物的生长方式,有了严格的相互对应。

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对于另一种常见的长在球状花托上的花草,曹则贤教授同样用数学原理进行解读:“这些小花在球面的有限空间里能排列成什么样呢?这让我们想起了原子核外面的电子排列,可以在这一函数里得到答案。”

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从科学的角度上看,植物生长不仅仅是生物问题,还是物理问题。植物生长和排列的规则通过叶序表达,但这背后却蕴藏着很有意思的科学道理。

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曹则贤教授曾做过一个“鸡蛋”实验:分别以银和二氧化硅模拟成蛋白和蛋壳,将这个经过加热的高温“鸡蛋”放进低温环境中,就能观察到表面上因收缩起皱长出的斑斑点点。“而这样的点和球状花序、和原子核外电子排布,甚至和海水里的硅藻表面排列,是一模一样的。这说明,一个数学问题、一个物理问题和一个生命,在最本质的层面上都是一样的。”

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演讲的最后,曹则贤教授还和观众分享了他在生活中有关叶序学实践的经历:“有一天我看到人家菜筐里有两只哈密瓜,瓜表面纹理褶皱,布满沟痕,当时心里就咯噔了一下,觉得这两只瓜有问题!因为它表面的条纹深浅不一,也就是说这个瓜还不知道怎么安排自己身上的皱纹,回来一查发现这个哈密瓜是刚培育出来的海南甜蜜二号,一个新的哈密瓜品种。”这其实就是科学的力量,科学能让我们注意到日常生活里别人所忽视事情,并且了解为何如此。

学会观察与探索周围事物,每个人都能在生活点滴中发现科学、感受科学,这也是DIGIX TALK主张的,与观众一同发现生活中的美好,认识、探索,并不断传递科学之美。

关于DIGIX TALK

DIGIX TALK作为华为终端云服务拥抱新知和多元观点的分享平台,为探索更多美好发声,广邀各行各业对美好有见解、有主张的嘉宾进行话题演讲,与观众一同探索科技之美、人文之美,生活之美,每周五会持续上线新的内容,消费者可通过华为视频或滔客说APP观看视频内容并参与互动,还可通过华为AI音箱和华为音乐APP享受节目原版精彩音频,共同认识美好、发现美好、传递美好。

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