一、螺旋的概念及意义。
螺旋是一种像螺线及螺丝的扭纹曲线,是一种在生物学上常见的形状,例如在DNA及多种蛋白质均可发现这种结构。
螺旋分为左旋和右旋。从螺旋中心沿轴线望去,如果螺旋由近至远为逆时针方向,便是左旋,相反则是右旋。
螺旋结构是自然界最普遍的一种形状,然而,为何大自然对这种结构如此偏爱呢?美国物理学家认为,他们找到了这一问题的数学答案。
“为何螺旋结构是现在这个样子?过去的回答是——由分子之间的引力决定的。但这只能回答螺旋结构是如何形成的,而不能回答为什么它们是那种形状。物理教授兰德尔·卡缅指出,“从本质上来看,螺旋结构是在一个拥挤的空间,例如一个细胞里,聚成一个非常长的分子的较佳方式,譬如DNA。”
在细胞的稠密环境中,长分子链经常采用规则的螺旋状构造。这不仅让信息能够紧密地结合其中,而且能够形成一个表面,允许其它微粒在一定的间隔处与它相结合。例如,DNA的双螺旋结构允许进行DNA转录和修复。
为了显示空间对螺旋形成的重要性,卡缅建立了一个模型,把一个能随意变形、但不会断裂的管子浸入由硬的球体组成的混合物中,就好比是一个存在于十分拥挤的细胞空间中的一个分子。通过观测,他们发现对于这种短小易变形的管子而言,Ц形结构的形成所需的能量最小,空间也最少。而螺旋当中的Ц形结构,在几何学上最近似于在自然界的螺旋中找到的该种结构。
知识延伸
螺旋结构的两大特性:
1,螺旋结构能量最小特性。
比如,上山的路都修成螺旋路,所以,爬山时更轻松,耗费能量小。相反,直线坡度大,不容易爬。
因此,宇宙采用螺旋结构运行是一种最低耗能的方式。
2,螺旋结构占据空间最少。
比如,一根长1米的线段。如果把它拉直(直线)它会占据1米长的空间。
如果把它弯曲成螺旋结构,它的长度就会小于1米的空间。
因此,宇宙采用螺旋结构是一种充分利用空间的方式。
二、分形的概念和意义。
分形是指具有以非整数维形式充填空间的形态特征。
我们通常理解的空间都是整数维,比如1维、2维、3维。但是,分形指以分数维充填空间的形态。比如,0.5维、1.5维、2.5维。
整数维空间是平滑对称的,分形空间是不对称的。
分形被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状,可以分成数个部分,且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”,即具有自相似的性质。
注:分形就是具有自相似性(每个部分的形状都近似)又以非整数维罗列的形式(每个部分大小又不同,)。
知识延伸:
分形的两大特征:
1,非整数维充填空间的形式。
这个方式体现了空间的不对称性。比如,分形结构中,每个部分的结构大小都是不同的(都是整体缩小后的形状)。因此,分形体现的空间是不对称的。然而,整数维空间是对称的,无论你从那个方向看,它结构大小相同。
2,分形具有自相似性。
指分形结构中,每个组成部分形状又是相似的。
分形是一种数学几何设想,通过对整数维概念的突破延伸出分数维概念,又结合自相似概念,从而创立分形几何学。
三、螺旋分形结构。
通过把螺旋结构与分形,就产生螺旋分形结构。
比如,一个具有螺旋结构,又具有分形特点的结合图。
参考文中图片!宇宙的奇特现象:螺旋与分形。脉脉END阅读 614声明:本文内容由脉脉用户自发贡献,部分内容可能整编自互联网,版权归原作者所有,脉脉不拥有其著作权,亦不承担相应法律责任。如果您发现有涉嫌抄袭的内容,请发邮件至maimai@taou.com,一经查实,将立刻删除涉嫌侵权内容。相关推荐最新发布大家都在看热门人脉圈评论我来说几句...全部1条评论李先生螺旋的道本质,是完全柔性 自由度的 有秩序的前进 ; 而分形的道本质,是最优器模式的 秩序分层集成。
18-01-15