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怎样描述一个蛋?数学家推出通用公式

卵形被称作“完美的形状”,它可能是生物漫长进化过程的结晶。

phys.org网站当地时间8月27日报道,英国肯特大学领导的研究团队取得了重要突破,他们发现了一种通用的数学公式,可描述自然界中存在的任何蛋类外壳形状。直到不久前,这项工作还无人成功完成。

卵形被称作“完美的形状”,它一直吸引着数学家、工程师和生物学家的关注。卵形的特征对于胚胎孵化、有效脱离母体以及承受载荷等均有重要意义。研究人员使用四种几何图形来分析卵形:球形、椭球形、卵球形和梨形。然而,梨形的数学公式尚未导出。为了弥补这个缺陷,研究人员引入了一项额外的函数,开发了一个数学模型来拟合一种全新的几何形状,这一形状类似球体至椭球体演化的最后阶段。

新的卵形通用数学公式是基于四个参数建立的,包括:卵长、最大宽度、垂直轴的移动以及四分之一卵长直径。研究人员指出,这个公式不仅是人类认知卵形本身的重要工具,还有助于科学家了解卵形的进化原因与方式。

有关卵形的数学描述已经在食品研究、机械工程、农业、生物科学、建筑和航空学等领域得到了应用。新公式也在以下方面大有可为,例如:(1)优化对生物体的科学描述;(2)简化、精确化对生物体物理特性的测定。对于从事禽卵孵化、加工、储存和分类技术研究的工程师而言,卵的外部特性至关重要。使用体积、表面积、曲率半径等指标描述卵的轮廓,可降低识别过程的复杂性;(3)推动未来生物学相关工程的发展。卵形在建筑中应用广泛,伦敦市政厅的屋顶就采用了卵形设计,这不仅能提高最大负荷,还能减少材料消耗。

研究负责人、肯特大学遗传学教授Darren Griffin说:“正如这个新公式证明的那样,我们必须对卵的形成等生物进化过程进行数学描述,这是进化生物学研究的基石。新公式可应用于基础学科,特别是推动食品和家禽行业的发展。”肯特大学访问学者Michael Romanov补充说:“这个数学公式强调了数学和生物学之间的某种哲学和谐关系。由此出发,我们甚至能进一步理解宇宙。”

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编译:雷鑫宇 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《纽约科学院年报》

期刊编号:0077-8923

原文链接:https://phys.org/news/2021-08-reveals-ancient-universal-equation-egg.html

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