為什么富士山的山脊呈現出這個算式的樣子?
讓我們將話題轉回富士山。
幾乎在日本列島中心位置的火山,為什么有著可以用包含神奇的納皮爾常數的算式“y=ex”來表示的山脊?
這意味著,富士山從某種意義上講,是在比較理想的環境下誕生的。
如果第一次噴發是在一個完全水平的地面上,同時巖漿垂直向上噴出,會變成什么樣?
我們單純考慮的話,離噴火口越近的地方就會沉積越多的巖漿,離得越遠的地方沉積的量會越少。
如果火山噴發能始終保持相同的態勢,巖石也均一地分散到四面八方,那么巖漿體積和距噴火口的距離之間的關系就可以用微分方程式來考量。
解開微分方程式后,得到的富士山山脊的曲線正是指數函數的圖像。
雖說指數函數跟溫度變化等自然現象有著很深的關系,但現實中的火山噴發不可能完全按照設定的理想狀況進行,想要得到科學實驗中那樣的形狀更是不可想象。
但是,富士山正是在這種與理想狀態極其接近的情況下形成的,所以富士山山脊能與純粹的數學曲線相吻合。
像這樣的火山,就算縱觀全世界也找不出第二個。
這樣的山存在于我的祖國,這令我非常高興。
不過,富士山山脊的弧線只是指數函數的一部分。
如果無法準確地想象出“y=ex”圖像所描繪的曲線,無論怎么盯著富士山不放,也不會知道它們是一致的。
數學老師經常會徒手在黑板上畫出指數函數的圖像,但看著這種大略畫出的曲線是不會產生正確的想象的。
就我自身而言,以前就對“y=ex”正確的曲線形狀怎么也看不夠。
那個圖像已經深深沁入了我的身體,正因如此,當我看到富士山的照片時,一下就發現了它們在數學范疇內的一致。
另外,像北齋這種感覺敏銳的人可能在下意識中就融合了數學的感覺。
雖然他沒有專門學習過數學,不過正因為對數學有著一種感覺,所以能感受到數學圖形的美和協調,才能在其作品中再現《神奈川沖浪里》中的黃金比例和《凱風快晴》中的指數函數曲線。
如此說來,我們人類可能天生就有一種本能,可以感受到數學的美和協調等帶來的快樂。
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