为什么说对称才是美?

对称通常是指图形或物体对某个点、直线或平面而言,在大小、形状和排列上具有一一对应的关系。在数学中,常把某些具有关联或对立的概念也当做对称。当美和对称紧密相连时,“对称美”便成了数学中的一个重要组成部分。“对称美”是一个涉足很广的话题,在艺术和自然两方面都意义重大,而数学是它的根本形成依据。

对称本身就是一种和谐、一种美。在丰富多彩的物质世界,对于各式各样物体的外形,我们经常可以碰到完美匀称的例子:螺旋对称的植物,在旋转到某一个角度后,沿轴平移可以和自己的初始位置重合;树叶沿茎秆呈螺旋状排列,向四面八方伸展,不致彼此遮挡为生存所必需的阳光。它们引起人们的注意,令人赏心悦目。

每一朵花,每一只蝴蝶,每一枚贝壳都使人着迷;蜂房的建筑艺术,向日葵上种子的排列,以及植物茎上叶子的螺旋状排列都令我们惊讶。仔细的观察表明,对称性蕴涵在上述各种事例之中,它从最简单到最复杂的表现形式,是大自然的基础形式之一。

“对称”在生物学上指生物体在对应的部位上有相同的构造,分两侧对称(如蝴蝶),辐射对称(放射虫、太阳虫等)。我国最早记载的雪花是六角星形的。其实,雪花形状千奇百怪,但又万变不离其宗(六角形),它既是中心对称,又是轴对称。

花朵具有旋转对称的特征。花朵绕花心旋转至适当位置,每一花瓣会占据它相邻花瓣原来的位置,花朵就自相重合。旋转时达到自相重合的最小角称为元角。这些元角根据花的不同品种而呈现不同角度。例如梅花为72°,水仙花为60°。

很多植物是螺旋对称的,即旋转某一个角度后,沿轴平移可以和自己的初始位置重合。树叶沿茎秆呈螺旋状排列,向四面八方伸展,不致彼此遮挡为生存所必需的阳光。这种有趣的现象叫叶序。向日葵的花序或者松球鳞片的螺线形排列是叶序的另一种表现形式。

俄国学者费多洛夫说“晶体闪烁对称的光辉”,难怪在童话故事中,奇妙的宝石总是交织着温馨的幻境,精美绝伦,雍容华贵。在国王的王冠上,宝石也以其熠熠光彩向世人展现出经久不衰的魅力。

人具有独一无二的对称美,所以人们往往又以是否符合“对称性”来审视大自然,并且创造了许多具有美感的“对称性”艺术品,例如服饰、雕塑和建筑物。

我们说对称性对于人而言,不仅仅是外在的美,也是健康和生存的需要。如果人只有一只眼睛,那么所看到的视野不仅会缩小,对目标距离的判断不精确,而且对物体形状的认知也会发生扭曲;如果一只耳朵失聪,对声源的定位就会不准确。那些靠听觉在野外生存的动物,一旦失去了声源的定位能力,就意味着生命随时会受到威胁。对于花朵,如果花冠的发育失去对称性,雄蕊就会失去受粉能力,从而导致物种的绝灭。

亚里士多德说:虽然数学没有明显地提到善和美,但善和美也不能和数学完全分离。因为美的主要形式就是秩序、匀称和确定性,这些正是数学所研究的原则。

我们应该努力去发现对称美,探索对称美。就像一位物理学家所说:如果一个理论它是美的,那它一定是个真理。

对称美也给科学家们提供了无限想象的空间,利用对其的研究,他们可以进一步认识生命活动的本质,发现更多存在于自然界的美。