我是谁?-数学上的我
我是谁?
这是个经典的哲学问题。对于“我”,我们似乎很了解,却又似乎什么都不了解。
那什么是我?我是谁?这些问题的不断审视,有助于我们对自己能够有更多的了解,就像一颗晶莹剔透的石头,从不同的角度观察,给我们带来完全不同的景色。
数学是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科,人体从数学的各个角度均具备相当的美感。
从外形来看,人体从五官到四肢,我们大致是轴对称的。轴对称给我们带来的最大的好处就是平衡,有利于提升行为的协调性。但从内在结构和外在细节来看,我们又不完全是轴对称的,比如心脏位于身体偏左部位,肝脏则长在人体右边,左肺有两个肺叶,右肺却有三个。
对人体的器官数量进行统计,出现的最多的数字就是一、二、五。比如一个心脏,两个眼睛,五个手指。只有一个的器官通常出现在中轴线上,当然在体内也有不少没在中轴线;数量为两个的器官通常就是左右对称;一只手有五个手指;而肺就把一、二、五这三个数字都串到了一起。
为什么有些器官是一个,有些就是两个呢?
扁形动物以上的全部动物门都属三胚层动物,成体的构造来源于内胚层、中胚层、外胚层。大部分中胚层分化的器官都是成对的,而诸如大脑、脊髓、胰脏、肝脏、消化道等较大的只有一份的器官,大都来自外胚层或者内胚层。但是随着生物的继续演化,两侧对称性也在逐渐被打破。由中胚层分化出的循环系统中的一些器官,例如心脏、脾脏等都只有一个,而且都固定偏向身体的一侧。
但眼睛、耳朵这些感官器官就不能少于两个,否则就无法进行三角定位,比如只用一个眼睛看到的图像不具有立体感,这对于生存就会带来极大的劣势。
五指是一种普遍的生物现象。化石表面早在三亿多年前,刚刚诞生的两栖类动物,就出现了五趾结构。五趾动物祖先之所以登陆成功,就是因为五趾在支撑身体与灵活程度之间达到了平衡。人类中存在超过五指的情况,但这通常不会带来优势,反倒由于空间位阻,其灵活性下降。但人类中几乎不存在少于五指的情况,这是因控制手指数量的基因还控制着其他发育环节,如果基因表达错误将使得个体无法生存下来。
人体中最能体现数学的就是分形,分形是简单规则的无限重复。在人体的分形中,DNA的信息分形是最基本的,它指导着人体的细胞,器官等不同层次的信息分形。
平面和球面的维数是2维,长宽高是3维。肺分叉形成气管,为了在固定体积内形成尽可能多气管,最终形成分形维数2.9的结构。同样的,大脑皮层、血管等都是按照尽可能提高效率的方式形成分形结构。
无论我们的器官结构有多复杂,在形成的时候,需要的只是一个简单的数学自反馈公式,外加一个外界催化进程的化学环境,细胞的自行分裂和分裂后的自组织,就会自动形成混沌系统的结果:器官和身体。这就是生命形成的数学原理。由于分化形成期的随机性和扰动,我们每个人的指纹、虹膜、血管等都是独一无二的。
在生物中体现的同样很多的还有斐波拉契数列和黄金分割,黄金分割是斐波拉契数列的一个体现。人体结构中有许多比例关系接近黄金分割,人的体温大致是液态水温度范围的黄金分割,最适应的温度是体温的黄金分割,脑电波图高低频率比为1:0.618时是最具快乐之感的时刻。
人体上还有不少的奇点,比如发旋,它的产生遵循着黄金对数螺旋。指纹分为斗型、箕型和弓形,这也是奇点,手指与手掌相连的掌纹同样也有奇点。
我是谁?
我是由DNA的信息分形,分化发育所形成的复杂组合体,由于在分化中的随机性和扰动,导致我们每个人的指纹、虹膜、血管、发式等都是独一无二的。
这个组合体很神奇,背后无处不体现出效率和美感。为了平衡,我们大致轴对称,为了感官定位,眼睛、耳朵等有两个,因为三胚层的分化,我们的肾脏有两个,但其他大多内脏却只有一个,而五个手指头也同样不是偶然。
这个组合体在稳定保持35年以后,开始从数学层面思考:
我是谁?
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