自然界中发现的9个惊人的分形

分形是一种几何形状，它在整个尺度范围内都显示出相似性——也就是说，无论它们是大是小，它们看起来都是一样的。事实上，它们在自然界中无处不在。

我们在日常生活中会遇到很多分形的例子。菠萝的生长遵循分形规律，冰晶也以类似的分形形状形成。分形可以让植物最大限度地暴露在阳光下。它们使心血管系统能够有效地将氧气运输到身体的各个部位。

在这里，我们将解释自然界中14个迷人而美丽的分形例子。

罗马花椰菜

罗马花椰菜生长在金色螺旋形，这是一种基于黄金比例的模式。螺旋每转四分之一圈就变宽φ因子。这种蔬菜有加速发芽的倾向，导致了这种螺旋形状和锥形形状。随着花椰菜的生长，花尖会越来越高。

自然界中其他的金色螺旋包括螺旋星系和鹦鹉螺壳。

松果

松果，是一种木质的、有鳞的果实，悬挂在常青树上，是树木的结籽器官。毫无疑问，你已经注意到它们那令人满意的螺旋状鳞片，这反映了它们所保护的种子。在潮湿或寒冷的时候，它们会紧密闭合，然后在种子最适合随风传播的时候打开。

同样，分形设计是由加速增长引起的。这是对数或等角螺旋的自然例子。

肉质植物

在植物生物学中，分形设计被称为螺旋叶状排列，“叶状排列”一词简单地指植物叶片的排列。螺旋芦荟和一些月牙莲的叶子向上卷曲是有原因的:它们有助于把雨水引导到植物的核心，防止顶部的叶子遮挡底部的叶子。

在21世纪中期，一位数学家假设植物和指纹的螺旋图案出现的原因是相同的，那就是缓解压力。他说，相反方向作用的力会导致皮肤和植物组织在生长过程中向内弯曲。

冰和雪

没有两个雪花的设计是相同的，但许多雪花的分支产生自己的侧枝，以此来表示分形。如果雪花不停止积累水分并最终融化，它可能会永远这样下去，变得和地球一样大。

最著名的分形雪花图案被称为科赫雪花，源于一个等边三角形形成另一个等边三角形，再形成另一个等边三角形。这是最早描述的分形之一。

树枝

树是自然界最典型的分形之一。随着它们的生长，树干上会长出枝条，每一根枝条就像一棵更小的树，长出自己的枝条。如果你观察一个复杂的树，你会注意到Y形的重复贯穿始终。

这种分形设计，就像多肉植物的螺旋形一样，帮助树木优化它们在阳光下的曝光度，并防止顶部的枝条遮挡较低的枝条。

铜晶体

分形几何在化学中也很常见。铜晶体很好地证明了这一现象，它们像树枝一样向各个方向伸展。每一根“树枝”都是一个新的生长点——当它伸展出来时，就会发展成固体金属铜。由于其树状的性质和独特的红褐色，铜晶体通常用于艺术种植。

河流

河流分叉成小溪，因为水是从主干道向下流动的，但为什么总是蜿蜒的S形呢?虽然河流有时可以形成一条直线，但它们很快就会变得弯曲，因为它们适应了野生动物巢穴的干扰。仅仅一个扰动就能打乱河流的流向，使其在整个河流中弯曲。

这些流有多广也是非常公式化的。专家们发现，这些曲线总是海峡宽度的六倍。这种自相似性是分形的特征，也是为什么世界各地的河流看起来都很相似的原因。

叶脉

事实上，树木从种子到根再到叶子再到树冠都是分形的。如果你仔细观察树叶的叶脉，你会发现它们是多么的自我相似。最小的看起来像主中脉(中脉)，而中脉看起来像带着树枝的树干。

这只适用于网状脉(网状的，不是平行的脉)。

泡沫

你早上拿铁上的泡沫是分形的。在自然界中，当海浪破裂或雨滴落下时产生的气泡会形成一种自相似的模式，由液体薄膜分离出大小不一的气穴。大气泡中穿插着小气泡，小气泡中穿插着更小的气泡，以此类推。

在大自然之外，你会在肥皂浴或在水槽里洗碗时看到这些分形图案。