自然形態規律

自然形態規律zi6 jin4 jing4 taai3 kwai1 leot6（patterns in nature）泛指大自然當中一啲用肉眼睇得到嘅形態規律，常見嘅包括咗對稱、曲流、波動、葉序同斷裂呀噉。每一種自然形態規律都會出現喺多種唔同嘅自然事物當中，可以攞數學模型嚟模擬，例如係對稱噉，對稱可以用肉眼睇到，而實際嘅觀察發現，大多數嘅生物物種响形態上都係傾向左右對稱嘅^[1]。

大自然裏面有生命嘅嘢往往都係傾向左右對稱嘅－對稱呢種形態規律出現喺多種自然物體嗰度。

唔同類嘅事物嘅形態規律可以用唔同領域嘅定律解釋：自然形態規律（包括埋岩石呢啲冇生命嘅嘢）冚唪唥都會跟從數學、物理學同化學上嘅定律；而生物嘅形態規律（例如正話提到嘅生物左右對稱現象）就會跟從物競天擇同性選擇等生物學上嘅基礎定律。科學家可以用電腦模擬嚟解釋呢啲現象－佢哋會將啲定律寫做電腦程式，然後再行呢啲程式，發現個程式會產生出觀察到嘅形態規律，噉就表明嗰啲形態規律可以由相對簡單嘅數學模型解釋到^[2]^[3]。

常見規律

對稱

好多生物嘅外觀都有對稱。動物好多時都有左右嘅鏡像對稱，植物嘅葉同埋一啲花都有鏡像對稱，不過大部份嘅花都係有旋轉對稱嘅。少數動物，例如棘皮動物門下邊嘅海星、海膽、海百合就有五重旋轉對稱。

死物之中，雪花有六重旋轉對稱，俗語話「唔會有兩片一樣嘅雪花」，雪花嘅結構記錄咗佢形成嗰陣嘅外部環境狀況，佢六個方向會形成幾乎一樣嘅結構。晶體可以有好多唔同種類嘅對稱同埋晶體慣態，例如係正方體或者係正八面體，真嘅晶體一定唔會係五重旋轉對稱，不過準晶體就可以。唔同尺度下嘅死物都可以展現旋轉對稱，細嘅，一滴水滴落池塘，濺起嘅水花、漣漪有旋轉對稱；大嘅，行星、行星環嘅形狀都有旋轉對稱。

生物嘅對稱對應住佢唔同嘅特性，旋轉對稱通常對應一啲唔識郁嘅生物，佢嘅食物同威脅都有機會由任何一個方向接近。識得郁嘅生物，喺進化過程入邊，口、感官器官（眼、耳、鼻等）、神經會集中埋一齊，稱之謂頭顱化（cephalisation），頭嘅方向亦都係呢種動物主要郁嘅方向，稱之謂前面，所以呢啲動物識分前後左右，對應住左右對稱嘅器官（但係內臟未必對稱）。棘皮動物門嗰啲五重旋轉對稱比較難解釋，早期嘅棘皮動物係左右對稱嘅，而依家佢哋嘅幼體都仲係。Sumrall同Wray認為呢種對稱嘅轉變同時有發展上同生態上嘅原因。

碎形

螺線

葉序

曲流

波動

球

密鋪平面

斷裂

研究史

早喺古希臘嘅時代經已有人喺度思考自然形態規律：柏拉圖（Plato）等嘅多位哲學家都有嘗試解釋自然界當中嘅規律，創始咗一啲就連現代人都仲會用到嘅概念^[4]；現代人對自然形態規律嘅研究就始於 19 世紀，當時科學上出現咗重大發展，例如德國生物學家海克爾（Ernst Haeckel）研究海洋生物，發現佢研究嘅海洋生物喺形態上都係傾向左右對稱嘅^[5]，而打後喺廿世紀，英國數學家亞倫圖靈（Alan Turing）等嘅研究者又發現，好多自然事物嘅形狀可以用數學模型模擬，確立咗自然形態規律嘅諗頭－大自然入面有好多事物响生或者郁嗰陣都係跟從一啲定律嘅，會形成某啲特定嘅形態^[6]。

睇埋

攷

↑ Stevens, Peter S. (1974). Patterns in Nature. Little, Brown & Co. p. 3.
↑ Prum, Richard O.; Williamson, Scott (2002). "Reaction-diffusion models of within-feather pigmentation patterning" (PDF). Proceedings of the Royal Society of London B. 269 (1493): 781-792.
↑ Ghose, Tia. "Human Brain's Bizarre Folding Pattern Re-Created in a Vat". Scientific American.
↑ Livio, Mario (2003) [2002]. The Golden Ratio: The Story of Phi, the World's Most Astonishing Number (First trade paperback ed.). New York: Broadway Books. p. 110.
↑ Ball, Philip (2009a). Nature's Patterns: a tapestry in three parts. 1: Shapes. Oxford University Press. p. 41.
↑ Ball, Philip (2009a). Nature's Patterns: a tapestry in three parts. 1: Shapes. Oxford University Press. pp. 163, 247-250.

拎

[1] Stevens, Peter S. (1974). Patterns in Nature. Little, Brown & Co. p. 3.

[prum2002-2] Prum, Richard O.; Williamson, Scott (2002). "Reaction-diffusion models of within-feather pigmentation patterning" (PDF). Proceedings of the Royal Society of London B. 269 (1493): 781-792.

[ghosabrain-3] Ghose, Tia. "Human Brain's Bizarre Folding Pattern Re-Created in a Vat". Scientific American.

[livio2003-4] Livio, Mario (2003) [2002]. The Golden Ratio: The Story of Phi, the World's Most Astonishing Number (First trade paperback ed.). New York: Broadway Books. p. 110.

[5] Ball, Philip (2009a). Nature's Patterns: a tapestry in three parts. 1: Shapes. Oxford University Press. p. 41.

[6] Ball, Philip (2009a). Nature's Patterns: a tapestry in three parts. 1: Shapes. Oxford University Press. pp. 163, 247-250.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]