生活中有哪些用到圆周率 π、自然常数 e 和黄金分割率ϕ的场景?

发布时间:2025-03-18 21:26  浏览量:58

河流的曲折度!我们大家平日里看到的河流通常都是蜿蜒曲折,这个蜿蜒曲折中就隐藏了 。

首先一个问题:为什么河流会弯曲?爱因斯坦曾经仔细考虑过这个问题[1],他意识到河流在弯曲处会因离心力产生横向环流,表层水流向外侧(凹岸),底层水流向内侧(凸岸)。凹岸流速快、侵蚀强,凸岸流速慢、沉积为主,导致河道持续弯曲。与此同时当河流弯曲流过地球表面时,由于地球本身是个非惯性系,科里奥利力会使水流产生旋转。因此水流实际上是以螺旋状流向下游的,从而对河岸产生冲刷,这又会造成南北半球南北岸冲刷情况不一致。但这又和 有什么关系呢,别急,请接着往下看。

对于一条曲折的河流来说,我们很容易想到有两个特征距离:河流自身的长度(比如你沿着岸边走的距离) ,以及起点和终点之间的直线距离 (偷懒坐飞机的距离)。1997年的一篇science文章[2]指出,河流曲流通过侧向迁移(增加曲折度)和截断事件(降低曲折度)的相互作用,自发演化至自组织临界状态(SOC),而在这个临界状态下,河流长度与直线距离平均来说存在一个相当有趣的关系: 。

如果事情真的只是这么简单就太棒了,可惜自这篇文章发出来后,大量河流的实测数据表明河流平均曲折度其实并不是3.14,而大约是1.94[3] 。不过我们还可以稍微凑上一凑,强行掰回主题,如果我们让这两个数相除, ,看起来还挺接近黄金分割的,或者我们反过来,用圆周率除以黄金分割,大约会得到 ,当然这里就纯属扯淡了,没有任何理论依据