对称为什么美?
对称本身就是一种和谐美。在五彩缤纷的物质世界中,我们经常可以遇到各种物体的形状完美对称的例子:螺旋对称的植物,旋转到一定角度后,可以重叠在初始位置上;叶子沿着茎呈螺旋状排列,向四面八方延伸,这样就不会互相遮挡生存所必需的阳光。它们引人注目,令人赏心悦目。
每一朵花,每一只蝴蝶,每一个贝壳,都令人神往;蜂巢的建筑艺术,向日葵上种子的排列,植物茎上叶子的螺旋排列,都让我们大吃一惊。仔细观察可以发现,对称性包含在上述例子中,它是自然界从最简单到最复杂的基本形式之一。
生物学中的“对称”是指生物在相应部位具有相同的结构,两侧对称(如蝴蝶),辐射对称(放射虫、太阳虫等)。).中国最早记录的雪花是六角星。事实上,雪花的形状是多种多样的,但它从未从它的祖先(六边形)开始改变。既是中心对称,又是轴对称。
花的特点是旋转对称。当花朵围绕花心旋转到合适的位置时,每一片花瓣都会占据其相邻花瓣原来的位置,花朵相互重叠。旋转过程中达到自重合的最小角度称为元角。这些元角根据花的品种不同,呈现出不同的角度。比如梅花72,水仙花60。
很多植物都是螺旋对称的,即旋转一定角度后,沿轴平移可以与初始位置重合。叶子沿着茎呈螺旋状排列,向四面八方延伸,这样就不会互相遮挡生存所必需的阳光。这个有趣的现象叫做叶序。向日葵花序或松果鳞片的螺旋排列是叶序的另一种形式。
俄罗斯学者费多罗夫说“水晶是对称发光的”。难怪在童话里,奇妙的宝石总是与温暖的幻境交织在一起,精致而优雅。在国王的王冠上,宝石也以其光彩向世人展示着持久的魅力。
人有独特的对称美,所以人们常常以是否符合“对称”来看待自然,创造了许多具有美感的“对称”艺术品,如服饰、雕塑、建筑等。
我们说对称不仅是人的外在美,也是健康和生存的需要。如果一个人只有一只眼睛,他看到的视觉不仅会变窄,对目标距离的判断也会不准确,对物体形状的认知也会扭曲;如果一只耳朵聋了,声源的位置就会不准确。靠听觉生活在野外的动物,一旦失去定位声源的能力,随时都会受到威胁。对于花来说,如果花冠的发育失去对称性,雄蕊就会失去授粉能力,从而导致物种的灭绝。
亚里士多德说:虽然数学中没有明显提到善和美,但善和美不能完全脱离数学。因为美的主要形式是秩序、对称和确定性,这些是数学所研究的原理。
我们应该尽力去发现和探索对称之美。正如一位物理学家所说:如果一个理论是美的,那它一定是真理。
对称美也给科学家提供了无限的想象空间。通过学习它,他们可以进一步了解生命活动的本质,发现更多存在于大自然中的美。