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第八章 斐波那契家的兔子(Ⅰ)

    黄金分割似乎隐含着某些生命的秘密……

    昨天告诉妞妞今天晚上要讲的故事是“斐波那契家的兔子”。妞妞晚饭的时候就兴奋得不行。写完家庭作业,躺到床上却不听爸爸讲趣味数学,反而开始央求爸爸让她养兔子。

    妞妞这个孩子天性善良,非常喜欢小动物,曾经养过两次兔子。第一次养兔子时,刚上一年级。一次从农贸市场带回家两只小白兔,柔软的白色毛发,眼睛水汪汪的,怯生生的互相挤靠在一起。

    妞妞照顾兔子仔细极了。菜叶子必须洗净,还不能带水珠,兔子笼子下面的报纸每天要换好几次。可惜不到两个星期,一只兔子就被院子里的大野猫晚上偷吃了,留下许多暗色的残血和肮脏的兔毛。而另外那只兔子没过几天也郁郁而亡。妞妞大哭了两场,每次眼睛都哭得像兔子眼睛一样红。

    去年儿童节,妈妈熬不过妞妞的请求,再次买回了两只兔子。兔子一样的可爱,妞妞也一样的用心。可惜有一只福分太浅,没过几天就拉稀而亡了。另外一只看来是个没心没肺的,同伴死了也不在意,饭量大得不得了。没几个月就被妞妞养得身强体胖,小笼子都装不下了,还换了一次大笼子。

    到了冬天,兔子的一条腿突然不会动弹了,加上兔子的气味实在是太大,奶奶又生了场大病,爷爷就悄悄把兔子送给了院子里的保安,估计当天就成了一盘红烧兔肉。妞妞知道后大哭了一场,好些天都不和爷爷说话。

    “爸爸,你快些讲故事吧!啰哩啰唆的,我才没哭呢!”妞妞有些不好意思爸爸又提起她哭的事情。

    “好,故事开始了!列昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)是一位意大利数学家,家在比萨城。就是有那个传说中伽利略做铁球落地试验的斜塔的城市,估计这也是比萨饼的故乡。你不是喜欢吃比萨饼吗?”妞妞笑着点点头,自己确实是喜欢。爸爸却觉得比萨饼味道怪怪的,每次去比萨店也就是吃些沙拉,说还不如吃奶奶做的韭菜盒子。不过妈妈和妞妞都喜欢那里的海鲜比萨,好像叫什么夏威夷风光。

    “在他小的时候,他的爸爸被比萨市的一家商团聘任为外交领事,派驻到外地也就是当今北非的阿尔及利亚地区长驻,所以列昂纳多不得不远离家乡,陪伴他的是他喜欢的数学和兔子。”

    “他现在有多少岁了?爸爸。”妞妞以为他和自己一样还是个小孩子。

    “他生于1170年,大约在1250年去世,活了80岁,要是算起来,他有840多岁了!不过他养兔子的时候和你现在差不多大,也就十几岁。他在数学界的名望主要是因为他发现了一个十分神奇的数列,而且是养兔子的时候想出来的。”

    “养兔子还能有数列?不太可能吧!”妞妞很是不信。

    “其实数学都是和我们的日常生活、科学研究密切相关的,斐波那契数列也被叫作兔子数列,是不是很有趣?”妞妞点点头。

    爸爸接着说:“数列是这样的,先假设斐波那契家的兔子都永远不死。注意这可不是吝啬鬼家没完没了的鸡和蛋哦,只是为了计算方便。”妞妞听了都乐出了声。

    “所有的兔子在长大之后,每隔一个月每一对兔子生一对兔子,而且新生出来的兔子成熟之后也是每隔一个月生一对兔子,兔子的成熟期是两个月,也就是说刚生下来的兔子,需要两个月后才能生小兔宝宝。”

    妞妞心里想:要是兔子不死该多好呀!噢,我的小兔子!多么可爱的小兔子!爸爸这个故事还是挺有趣的,原来数学家也养兔子。

    “斐波那契家先有一对小兔子,现在是第一个月的第一天,我们记下1,表示斐波那契家有一对兔子。

    “到第二个月第一天,还是一对兔子,因为才过去一个月,兔子还不能生小兔宝宝,我们再记下1。

    “到第三月第一天,兔子生了一对小兔宝宝,斐波那契家总共有了1+1=2对兔子,我们记下2。

    “到第四月第一天,老兔子再生一对小兔,而上个月出生的小兔由于还没有长成熟,还不会生小兔。这个时候斐波那契家有2+1=3对兔子,我们记下3。

    “到第五月的第一天,生小兔的有两对了,对不对?老兔子和那对最先生出的兔子,现在斐波那契家有3+2=5对兔子了,我们记下5。

    “到第六月的第一天,要生小兔的有三对兔子,第四月第一日出生的那对小兔也可以做兔爸兔妈了,对不对?斐波那契家的兔子有5+3=8对兔子,我们记下8。

    “我们注意到每个月的兔子数量是上两个月的兔子数量之和。这个道理实际上也并不复杂,上上个月的所有兔子这个月会生小兔子,所以新增加的兔子数就是上上个月的兔子数,这个月的兔子总数等于上两个月的兔子对数之和。

    “把我们记下来的兔子对数排起来,我们有如下的一个数字队列:

    1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,1597,2584,…”

    爸爸一口气说了好多,担心妞妞没全听进去,停下来静静看着妞妞。不想妞妞兴趣很高,一点都没有不明白的神情。看见爸爸停下来,妞妞赶紧说:“这个兔子数列很好记耶!只是不知道它有什么神奇之处?”

    爸爸放心了,接着说:“小说《达·芬奇密码》中还提到过这个斐波那契数列,法国巴黎卢浮宫美术博物馆的馆长雅克·索尼埃临死之前在身边留下了这样的文字:

    ‘13 3 2 21 1 1 8 5

    啊,严酷的魔王!

    噢,瘸腿的圣徒!’

    “注意到了吗?第一行的数字就是斐波那契数列的前几个数字,不过它们的顺序已经乱了。一个人临死之前都能写下,说明它确实是很好记忆的。小说中所有的人都不知道这组数字的含义,只有一个数学知识很丰富的女密码分析员发现了这一点,并且最终揭开了它隐含的惊天大秘密。等你长大一些,你会有兴趣看看这本很有趣、很神秘的书的。”妞妞轻轻地点了点头,心里觉得揭开密码也没什么难的。

    “这个数列最有趣的特点是随着数列项数的增加,前一项与后一项之比越来越逼近一个常数0.6180339887…,这不是一个循环小数,它是一个无理数,我们称之为黄金分割点。”

    “黄金分割是什么意思?是要切割黄金吗?一个数字如何切割黄金呢?”妞妞很着急,似乎有什么重要的东西要离开,她应该赶紧把它抓住。

    “说它是黄金分割点,是因为这个数字极为神秘,似乎隐含着某些生命的秘密,比如,肚脐眼就在人体的0.618处。”妞妞嘴里发出长长的感叹,眼睛也瞪大了。

    “黄金分割点也神秘地包含着美的信息。我们最常见的五角星,人们都觉得它的图案极其和谐,而他相邻两个顶点的连线,和隔一点的顶点连线长之比居然就是黄金分割数!所以许多设计师都会有意识地使用这个比例分割空间,人们看起来也最容易接受。”

    “好好玩耶!我的美术老师给我们讲过人的肚脐眼在人的0.618处,还给我们看了她的肚脐眼!所有的男生都闭眼睛。”妞妞想起当时的情景忍不住大笑,过了一会她又瞪圆了眼睛看着爸爸问道:“还有什么地方有这个数列呀?”

    “花瓣的数量都是斐波那契数列中的数,如兰花是五个花瓣,雏菊是十三瓣,甚至松果的种子也是排成八条或十三条!大自然里的神秘还没有人能解开。”爸爸坐在妞妞的床边和她交谈,这是一个从孩子小时候讲睡前故事就形成的习惯。

    “还有哇!钢琴琴键最左边一个黑键对应两个白键,两个一组的黑键对应三个一组的白键,而琴键最右边的三个黑键对应五个白键,1,2,3,5这也都是兔子数列中的数字呀!”妞妞学过钢琴的,可是自己从来都没有注意过这一点。

    “数列的第3,6,9,12,…项能够被2整除;第4,8,12,16,…项能够被3整除;第5,10,15,20,…项能够被5整除,第6,12,18,…项能够被8整除,这个规律可以依次推广。”

    “太玄妙了,有点怪怪的感觉。”妞妞还希望听到多一些有趣的东西,于是接着问道:“这个数列还有什么神奇的地方吗?”

    爸爸说:“今天说的东西是不是已经很多了?我们明天再说好不好?”妞妞抓住爸爸的手不放,“还要说一个嘛!再说一个!”

    “好吧!这个数列中任何连续10个数的和,必定等于其中第7个数的11倍。你也可以自己试着算一算。比如,1+2+3+5+8+13+21+34+55+89=231=21×11。这就算是我们今天的思考题,好不好?”