本文來自微信公眾號(hào)：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF
在自然界中，分形圖案很常見，特征是圖案的每個(gè)部分的形狀都一樣。最常見的就是樹枝了，還有其他許多類似樹形的結(jié)構(gòu)，如人類的呼吸道、潮汐樹等。除此之外，雪花、羅馬花椰菜、菊石、重復(fù)鏡像等也都是分形圖案。
下呼吸道是一個(gè)分形圖案
在人體中，鼻、咽、喉合稱上呼吸道。氣管、支氣管（包括初級(jí)支氣管、次級(jí)支氣管和第三級(jí)支氣管）和肺部器官，合稱為下呼吸道。
對(duì)于下呼吸道，初級(jí)支氣管由氣管分出，分左右兩支，分別為左右兩側(cè)的肺輸送氣體。我們的左肺分上、下兩個(gè)肺葉，右肺分上、中、下三個(gè)肺葉。初級(jí)支氣管分出的次級(jí)支氣管，則分別為各個(gè)肺葉輸送氣體。次級(jí)支氣管分出了第三級(jí)支氣管，其負(fù)責(zé)的區(qū)域叫做肺段。左右兩肺通常都有 10 個(gè)肺段。
我們知道，在肺部，進(jìn)行物質(zhì)交換的基本單位是肺泡。那么，從第三級(jí)支氣管到肺泡，通常需要分支 23～25 次。
肺部的氣管像生長(zhǎng)的樹一樣，一級(jí)級(jí)地長(zhǎng)出分叉。之所以是這樣的結(jié)構(gòu)，是因?yàn)槲覀兊姆尾靠臻g有限，但是我們需要較大的呼吸面積，以滿足物質(zhì)交換的需求，而這樣的分形圖案恰好滿足了這個(gè)需求。
分形圖案可能就是大自然為了解決一些復(fù)雜問題，提出的美麗、簡(jiǎn)潔的解決方案。
分形原理在其他器官上的體現(xiàn)
分形其實(shí)就是一種自相似性。在人體中，類似的結(jié)構(gòu)還出現(xiàn)在大腦、神經(jīng)系統(tǒng)、血管、消化系統(tǒng)中。
例如，血管只占人體總體積的 5%，但是卻將血液運(yùn)輸?shù)搅松眢w的各個(gè)部位，運(yùn)用的也是分形的原理。動(dòng)脈分主動(dòng)脈、大動(dòng)脈、小動(dòng)脈和微動(dòng)脈；靜脈分大靜脈、中靜脈、小靜脈、微靜脈以及一些不典型靜脈；此外，還有眾多連接著微動(dòng)脈和微靜脈的毛細(xì)血管。
又比如小腸。小腸在腹腔中反復(fù)盤曲，每一段看起來都像一個(gè)凸起。而在小腸內(nèi)部，黏膜會(huì)向內(nèi)形成許多褶皺，褶皺上還會(huì)伸出許多指狀突起，即絨毛。這一層層的結(jié)構(gòu)也形成了分形圖案，形成這樣的結(jié)構(gòu)同樣是為了增加表面積。
有科學(xué)家認(rèn)為，分形是生物生長(zhǎng)發(fā)育的必然選擇，將簡(jiǎn)單的機(jī)制在不同尺度上反復(fù)運(yùn)用，就可以產(chǎn)生復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而完成復(fù)雜的生命活動(dòng)。
潮汐樹：大自然在潮灘上栽下的“樹”
在自然界中，潮汐也會(huì)產(chǎn)生分形圖案。水流在潮灘上勾勒出一條條潮溝，在高空俯瞰，一條條潮溝就像生長(zhǎng)在海灘上的參天大樹。在海邊，潮汐樹的主干朝向大海，枝杈朝向陸地。
除了海邊，在內(nèi)陸地區(qū)，河流也可以形成潮汐樹。甚至，雪山的雪隨著季節(jié)周期性消融和堆積，也會(huì)形成樹形的分形圖案。
在這張圖中，我們可以看到北部的喜馬拉雅山脈的雪山，以及布拉馬普特拉河、恒河匯集在一起，匯入南部的孟加拉灣。我們可以在圖中找找，看看有哪些分形圖案。（圖片來源：Wikipedia）
有觀點(diǎn)認(rèn)為，欣賞分形圖案可以緩解壓力，那么我們下面再多欣賞一些這樣的圖案吧。
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