跳到主要內容區塊
:::

【興新聞】花豹斑紋如何形成?數學解密

更新時間:2006-09-06 14:10:14 / 張貼時間:2006-09-06 14:10:14
興新聞
單位秘書室興新聞
4,876

【2006-09-01/聯合報/A10版/話題】

記者陳亮諭/台中市報導
花豹、美洲豹身上美麗斑紋,是如何從斑點發展形成漂亮圖騰?中興大學物理系教授廖思善的研究團隊發現,可用數學方程式解出來。這項研究成果在國際性期刊Nature八月期刊發表。

廖思善與物理系助教博士生劉瑞堂、牛津大學數學系教授Philip Maini費時一年餘合力研究,以數學家涂林(有計算機理論創始者之稱)在一九五二年提出的「反應─擴散」方程式,套入不同的參數,在電腦上模擬出花豹與美洲豹的斑紋,以數學方程式解釋花紋演變過程。

廖思善說明其中原理表示,一滴牛奶滴入清水中,乳白液體在清水中會形成圖形,但圖形漸擴散後與水又溶為一體。因此很多人認為擴散會導致圖案消滅,但涂林從生物斑紋角度觀察,提出擴散是形成圖案的概念。

涂林認為生物斑紋有兩個「成形素」,這兩個化學物在生物斑紋成形過程中,有相互牽引的作用。例如一個成形素造成毛髮變黑,另一個使毛髮保持蒼白。這些化學物穿過毛皮的擴散率不同,並隨著兩者間繁複作用,決定斑紋花樣形式。

廖思善說,為印證這一理論,研究團隊一開始以「反應─擴散」方程式,成功地模擬出瓢蟲、斑馬等簡單的動物斑紋。因花豹及美洲豹除花紋漂亮且更為複雜,還有神祕色彩傳說,引起團隊進一步研究興趣。

「花豹與美洲豹的斑紋,都由一個點開始,漸長大後擴散演變成不同形狀。」他指出,美洲豹毛皮花樣為最困難部分,必須將方程式分成兩個階段,第一階段演算模擬出點的斑紋,之後演變進入第二階段,再透過電腦模擬出來。廖思善說,有了這項研究心得,團隊下一步將研究蛇紋。


 

Back