分子之微，宇宙之大，发现无处不在的数学结构和神奇的数学之美( 二 ) _图形

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本书从普普通通的雪花开始讲起，带领大家展开对数学与自然界之间的关系的广泛而深入的讨论。数字在两者之间扮演着重要的角色，六角形等规整形状的作用同样不容忽视，但除此以外，还有一个隐藏得更深的因素，那就是结构形态这个概念，尤其是对称的概念。自然界中的图形不计其数，但成因只有一个，即物理基本定律的对称性，而有的对称性（尽管不一定是所有对称性）会以图形的形式表现出来。例如，沙漠中沙丘形成的平行线与老虎身上的条纹，都产生于相同的对称性破缺过程，但前者是作用在沙子上，而后者是作用于化学色素上。

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这个问题还涉及动态研究：物体是如何运动的，物体的形状、大小与位置是如何随着时间的迁移而发生变化的。借助研究动态的数学，艾萨克·牛顿发现，只要理解了一个简洁而巧妙的数学法则——万有引力定律，太阳系各大行星纷繁复杂的运动就会变得一目了然。数学告诉我们，解释自然界中各种图形的关键不在于这些图形本身，而在于产生这些图形的基本法则。混沌理论认为，有规律的法则有时会产生无规律的行为或表现。
现代科学技术全部建立在这个深刻发现的基础之上。自然界遵从各种各样的规则，而数学可以帮助我们发现并描述这些规则。雪花之所以表现出六方对称，并在这个基础上形成了各种各样的形态，原因很简单，那就是它们需要遵从化学与动态变化法则。有人认为揭示这些规则会破坏美，并用魔术做类比：如果我们知道舞台上的魔术师是如何从帽子里变出一只兔子的，魔术就会失去它的魅力。但是，自然界的图形可不是舞台上的魔术，了解这些图形的起源，可以进一步揭示图形中蕴含的特点与关系，让我们得到更多美的感受。
【分子之微，宇宙之大，发现无处不在的数学结构和神奇的数学之美】