研究人员通过鸡蛋方程式,得出了一个可以描述自然界中存在的任何鸡蛋形状的通用方程。该方程被用于设计工程和最先进的技术。并且还有对一个生物对象合格的科学描述的潜在的用途。

英国肯特大学、环境疗法研究所和vita-marketltd的研究人员取得了一项长期以来都未获得成功的壮举:他们发现了一个通用数学公式,而这个公式可以描述自然界中存在的任何鸡蛋。相关研究《鸡蛋与数学:引入通用的鸡蛋形状公式》一文近日发表在了《纽约科学院年鉴》上。

鸡蛋是如何演变成现在这个形状的呢?这个谜题一直吸引着数学家、工程师和生物学家的注意。

为什么要研究鸡蛋?

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鸡蛋是鸡的卵。完整的蛋壳呈椭圆形,有一头大端和一头小端。

它的形状受到人们高度认可,因为它大到可以孵化一个胚胎,又小到可以用最有效的方式离开身体,而不是在产卵后就滚动走了。。

它的结构足够牢固,完好到足以承受重量,并且是许多物种生命的开始。因此,鸡蛋被一些科学家称为“完美的形状”。

目前,对所有鸡蛋形状的分析都使用四种几何图形:球形、椭圆形、椭圆形和梨形,不过梨形的数学公式还尚未推导出来。

为了纠正这个问题,研究人员在椭圆公式中引入了一个附加函数,并建立了一个数学模型来拟合一个全新的几何形状,该几何形状被描述为球形椭圆演化的最后阶段,它适用于任何鸡蛋几何形状。

鸡蛋方程

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麦克斯韦是苏格兰数学物理学家。他也是第一个给出鸡蛋方程式的人。

据说麦克斯韦在他还是个孩子的时候就被他的父亲要求学习绘画。而画画的基本练习是画鸡蛋。

有一天,麦克斯韦想:如果可以给出鸡蛋的方程,那画鸡蛋可能就会变得非常容易了。

于是在1845年,也就是麦克斯韦14岁的时候,他终于弄清楚了鸡蛋方程应该是什么样子的。

麦克斯韦从椭圆开始。椭圆可以定义为到两个焦点的距离之和是常数的点的集合。

但如果你只把椭圆方程当成这个数学方程,那你就失去鸡蛋的物理内涵了。

鸡蛋方程的正确写法应该要慎重一点。应该是1乘以L1加上1乘以L2等于C。其中这个“1”是不能省略的,因为这两个“1”告诉了我们椭圆的两个焦点的对称性,也决定了椭圆的两条边大小相同,所以只要给其中一个“1”赋值为其他数字的时候,绘制的图像就变成一头大一头小了。这就是鸡蛋方程式。

现在新的鸡蛋形状的通用数学公式基于四个参数:也就是鸡蛋长度、最大宽度、垂直轴偏移和鸡蛋长度四分之一处的直径。

作者表示,这种对通用公式的长期探索不仅是为了了解鸡蛋本身的形状,也是了解它是如何以及为何进化的重要一步,从而实现广泛的生物学和技术应用。

用途

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目前,关于鸡蛋形状的所有基本数学描述都已应用于食品研究、机械工程、农业、生物科学、建筑和航空等领域了。

举个例子,这个公式可以应用在蛋形薄壁容器的工程结构建设中,它应该比典型的球形容器更加坚固。

作者在文章中指出,这个新的公式是一个重要的突破。它有许多潜在的用途,包括对一个生物对象合格的科学描述。

因为现在已经可以用数学公式来描述鸡蛋的形状了,所以生物系统领域的工作、技术参数的优化、以及鸡蛋的孵化和家禽的选择等方面的工作都会大大简化。同时,可以准确而简单的测定生物体的物理特性。

可见,对于鸡蛋外在特性的研究孵化、加工、储存和分类对于研究人员和工程师来说是非常重要的。

作者指出,有必要需要用鸡蛋体积、表面积、曲率半径和其他指标来描述鸡蛋的轮廓,而这个新公式提供了一种简单的识别方法。此外,新公式还可用于未来与生物学相关的项目。

鸡蛋是一种天然的生物系统,用于设计工程系统和最先进的技术。

这种鸡蛋形状的几何图形被用于建筑物中,比如说伦敦市政厅的屋顶就用的这种形状,因为它可以承受最大的载荷和最小的材料消耗。现在这个公式可以很容易地应用于这项研究中了。

肯特大学遗传学教授达伦格里芬说:“就像这个公式所证明的那样,必须通过数学描述来研究生物进化过程,来作为进化生物学研究的基础。比如说鸡蛋的形成。

这个通用公式也可以应用于基础学科,特别是食品和家禽行业,并将作为进一步研究的动力,受到鸡蛋作为研究对象的启发。

肯特大学访问研究员迈克尔·罗曼诺夫博士说:“这个数学方程强调了我们对数学与生物学之间某种哲学和谐的理解和欣赏。

从这两个方面,我们可以进一步了解我们的宇宙,并将其巧妙地理解为一个鸡蛋的形状。

该论文的第一作者还表示,我们期待看到这个公式在从艺术到技术、从建筑到农业的各个行业中的应用。这一突破也揭示了,为什么这种来自不同学科的合作研究是必不可少的。