Золотое сечение. Математический язык красоты - [3]
1/1 = 1
2/1 = 2
3/2 = 1,5
5/3 = 1,666…
8/5 = 1,6
13/8 = 1,625
21/13 = 1,615348…
34/21 = 1,61904…
55/34 = 1,61764…
89/55 = 1,61818…
144/89 = 1,61797…
...
Ф = 1,6180339887…
Для сорокового числа последовательности частное совпадает с «золотым» числом с точностью до четырнадцатого десятичного знака. Связи между золотым сечением и числами Фибоначчи многочисленны и неожиданны, позже мы рассмотрим их более подробно. Достаточно отметить, насколько невероятна эта связь между абстрактным царством чисел и физической реальностью.
Чтобы показать это, мы рассмотрим еще один цветок, внешне сильно отличающийся от розы, — подсолнечник с семенами:
Первое, что мы видим, — семена расположены по спиралям двух видов: по часовой стрелке и против часовой стрелки. Если мы посчитаем спирали по часовой стрелке и против часовой стрелки, то получим два, казалось бы, обычных числа: 21 и 34. Но эти два числа нам уже встречались.
В структуре цветка появились два идущих друг за другом числа из последовательности Фибоначчи. Если мы проведем такой же эксперимент с другим цветком подсолнечника, вполне вероятно, что мы получим другую пару чисел из этой последовательности, например, 55 и 89. Но это не единственный пример, когда мы можем увидеть золотое сечение в структуре растений. Другими примерами являются расположение веток деревьев, количество лепестков на многих цветах и даже форма листьев. Большая часть пятой главы будет посвящена изучению этой, казалось бы, магической связи между числами и органическими формами.
Иррациональные числа и числовые последовательности, Фидий и Леонардо, розы и подсолнечник — все это образует «золотой мир», построенный на удивительном числе Ф.
Каким бы стал мир, если бы однажды вечером мы легли спать, а ночью все числа исчезли бы вместе с математикой? На следующий день мы проснулись бы в мире без компьютеров, без радио и телевидения, без мобильных телефонов. Не было бы даже чайника, чтобы заварить чашку чая… А что творилось бы на улице! Человеческое общество не может существовать без чисел. Их значение невозможно переоценить, причем не только в современном обществе, основанном на цифровых технологиях. Так было всегда. Числа отражали и направляли человеческую деятельность с доисторических времен, и, пожалуй, они являются самым фундаментальным инструментом цивилизации.
Все цивилизации создавали свои системы счисления, и в каждой культуре это происходило по-разному. Тем не менее, все числа имели одни и те же функции: счет, упорядочивание, измерение и кодирование.
Первые две функции наиболее очевидны. Чтобы уметь считать, мы должны присвоить предметам численные значения, другими словами, дать им номер. Имея ряд пронумерованных объектов, мы займемся следующей естественной задачей: размещением их по порядку. Другие две функции появились значительно позже, так как они связаны с задачами большей сложности. Для измерения необходимы стандарты — набор единиц измерения — чтобы иметь возможность эффективно сравнивать разные результаты измерений. Позже остальных появилась еще одна функция чисел: кодирование. Хоть она и возникла самой последней, но без кодирования, более известного в наши дни как шифрование, невозможно представить современное общество.
БРАХМАГУПТА (ок. 598–660)
Индийский математик и астроном Брахмагупта примерно в 628 г. опубликовал книгу под названием «Брахма-спхуга-сиддханта» («Исправленный трактат Брахмы»). Это была первая работа, в которой использовалась десятичная система счисления, практически идентичная современной. Тем не менее, сегодняшний способ записи десятичных чисел является достижением арабской цивилизации.
НОЛЬ — САМОЕ ВАЖНОЕ ЧИСЛО
Краеугольным камнем нашей системы счисления является число ноль. Математик и историк Жорж Ифра писал: «Без числа ноль и без позиционной системы счисления мы бы никогда не имели ни механизации, ни автоматизированных вычислений».
Чтобы показать важную роль числа ноль, давайте выполним простое умножение 138 на 570, используя непозиционную систему счисления древних римлян. В этой системе нет цифры ноль; следовательно, мы будем умножать CXXXVIII на DLXX. Даже зная, с чего начать, мы не поняли бы точно, когда нам остановиться. Такие вычисления оказались бы нелегким и бесконечным процессом. А ведь это сравнительно простая операция умножения двух трехзначных чисел. Этот пример показывает, что ключевым свойством современной системы счисления является не просто ее основание (10), но также и то, что значение каждой цифры зависит от ее обозначения (1, 2 и т. д.) и положения относительно других цифр (сравните, например, 12 с 21). Позиционной десятичной системе, таким образом, требуется всего десять цифр для записи любого числа.
Но самым важным является наличие особого символа, обозначающего отсутствие какого-либо количества. Таким образом, чтобы показать, что ничего нет, мы не говорим «нет никакого количества», а говорим «есть нулевое количество». И вместо того, чтобы ничего не писать, мы пишем 0. (Современный о-образный символ появился от простой точки, которая использовалась вначале.)
Присвоение значения отсутствию количества означает отождествление несуществования чего-либо с отсутствием чего-либо, что могло бы присутствовать. Это может показаться довольно бессмысленным, но это неразрывно связано с ростом торговли и коммерции, а на протяжении времени и с прогрессом. Например, во многих отношениях европейское Возрождение возникло из ничего — из числа ноль!
