理学论文：生活中的数学美

　数学来源于生活实践，同时它又服务于生活。随着社会的飞速发展，人们只感到我们的生活、工作、居住环境越来越美，越来越舒心。但是，可能很少有人会认识到这些与数学有关。数学家克莱因曾经说过："数学是人类最高超的智力成就，也是人类心灵最独特的创作。音乐能激发或抚慰情怀，绘画使人赏心悦目，诗歌能动人心弦，哲学使人获得智慧，科学可改善物质生活，但数学能给予以上的一切。"作为精神产品的数学具有对称性、比例性、和谐性、简单性、顺序性等美的特征。

　　一、数学的简单美

　　日常生活中离不开数，我们无时无刻不在跟数字打交道，纷繁复杂的数是由非常简单的十个数字构成，即0到9这10个数字，构筑起一个无限真与美的王国。这简直太神奇了。数学，就是一个人造的宇宙。

　　二、几何图形的对称美

　　蜜蜂的蜂窝构造非常精巧、适用而且节省材料。蜂房由无数个大小相同的房孔组成，房孔都是正六角形，每个房孔都被其它房孔包围，两个房孔之间只隔着一堵蜡制的墙。令人惊讶的是，房孔的底既不是平的，也不是圆的，而是尖的。这个底是由三个完全相同的菱形组成。有人测量过菱形的角度，两个钝角都是109°28′而两个锐角都是70°32′。令人叫绝的是，世界上所有蜜蜂的蜂窝都是按照这个统一的角度和模式建造的。

　　蜂房的结构引起了科学家们的极大兴趣。经过对蜂房的深入研究，科学家们惊奇地发现，相邻的房孔共用一堵墙和一个孔底，非常节省建筑材料；房孔是正六边形，蜜蜂的身体基本上是圆柱形，蜂在房孔内既不会有多余的空间又不感到拥挤。

　　蜂窝的结构给航天器设计师们很大启示，他们在研制时，采用了蜂窝结构：先用金属制造成蜂窝，然后再用两块金属板把它夹起来就成了蜂窝结构。这种蜂窝结构强度很高，重量又很轻，还有益于隔音和隔热。因此，现在的航天飞机、人造卫星、宇宙飞船在内部大量采用蜂窝结构，卫星的外壳也几乎全部是蜂窝结构。因此，这些航天器又统称为"蜂窝式航天器"。蜜蜂建造的蜂窝都是正六边形的。

　　另外，大自然的鬼斧神工使几何图形的对称美成了造型艺术、建筑美学的基础。雪花的对称性就是大自然的杰作，它的形状，也是正六角形。多美的结构啊，线条流畅、美丽大方而且牢固结实。晶体的平面对称极为精巧，并由此内含着深刻的物理性质。在人类赖以生存的生活实际中，小到衣物装饰、首饰、生活用品，大到房屋建筑（比如屋顶、窗格、地面、雕梁、画栋等），几乎到处都有美丽的对称图形装饰，古代皇宫中壁画的边饰、项光和藻井，都含有极为壮丽的对称美。

　　现在，我们创建卫生城市、文明城市、宜居城市等等。街道两旁门面房的门头、楼房外的亮化设施，全部都是统一的矩形，这是为什么呢？因为矩形既简单又对称，所以很美观。

　　三、数学的曲线美

　　随着社会的发展进步，我们的生活水平日益提高，现在大多数家庭都拥有比较快捷的交通工具――电动车、摩托车、汽车，为什么当我们选择车型的时候都喜欢新款？这是因为新款车不仅性能好，而且大多都采用了流线型的设计，看到它会使我们眼前一亮，会被它的美所吸引，心中的压力一下子减轻了许多。除此之外，我们的日用品、家居装饰等许多都是曲线型或曲面型的。物体的轮廓凡是由曲线构成的都非常优美。曲线不仅有柔和流畅的外形，还有着丰富深刻的内涵，它是圆的一部分，圆――完美无缺，普天公认。螺旋线蜿蜒伸展，暗示着某种人生真谛；渐近线欲达而不能，激起人们不懈地追求。我们所看到的河面上的"九曲桥"、"拱型桥"等，为什么不是既省时又省力地笔直地延伸到河对面？这主要为的是它不仅符合力学原理，而且具有观赏价值。人造卫星、行星、彗星等依据运动速度的不同而顺从地运行在圆、椭圆、抛物线及双曲线的轨道中。

　　四、比例美――黄金分割

　　黄金分割〔Golden Section〕是一种数学上的比例关系。黄金分割具有严格的比例性、艺术性、和谐性，蕴藏着丰富的美学价值。我们中国故宫的构图就融入了黄金分割的匠心；另外，无论是巴黎的圣母院还是埃及的金字塔，或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔，都有与0.618有关的数据；大多数门窗的宽长之比也是0.618。舞台上司仪的最佳位置并不是舞台的正中央，而是偏在台上一侧，以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观，声音传播的最好。一个人腿长与身高的比例接近0.618：1，看上去就会显得修长挺拔，身材最优美。可是大多数人的腿短了几公分，所以我们看到一些女性朋友喜欢用穿高跟鞋来弥补这一缺陷，而芭蕾舞演员则在翩翩起舞时，不时地踮起脚尖。除此之外，黄金分割在医学、武器装备、战术布阵、优选法等方面也有着非常广泛的应用。

　　五、数学的和谐美

　　众所周知，圆的周长公式是C=2R，在这里，圆的周长与半径之间有着异常简洁、和谐的关系，通过一个神奇的数把它们紧紧联系在一起。这个公式最精致、最完美，难怪人们用"圆满"比喻十全十美。

　　总之，实际生活中所表现出来的数学美枚不胜举，这些不仅使我们在观赏美、体验美、愉悦心情的同时，也能为我们的生活和工作提供方便，节约时间和能源，起到事半功倍的效果。