數學手抄報資料:人體的數學化

血壓:120/80

膽固醇:180

低密度脂蛋白/高密度脂蛋自:179/47

甘油三酯:189

葡萄糖:80

體溫:98.7°F

在今天的醫學上,我們作為病人,經受著數字和比率的轟擊,它們分析我們的健康,分析我們身體的功能如何。醫生們力圖確定正常數值的範圍。數字和數學看來到處都是。事實上,在我們的身體裡,我們的心血管系統網路、被我們的身體用來引發動作的電脈衝、細胞相互聯絡的方式、我們骨骼的設計、基因的實際分子構造──這一切都具有數學原理。因此,在用數量表示人體功能的努力中,科學和醫學就求助於數字和其他數學概念。例如,已經設計出一些儀器,把身體的電脈衝轉化成正弦曲線,從而使輸出得以比較。從心電圖、肌電圖、超音波診斷結果上顯示出來的是曲線的形狀、振幅和相移。所有這些對於受過訓練的技術人員都是資料。數字、比率和坐標圖是數學適用於我們身體的一些方面。讓我們考察另外一些數學概念,看看它們是怎樣與身體相聯繫的。

如果你認為把密碼和瑪雅象形文字譯解出來是富有刺激性和挑戰性的,你可以想像自己能解開被身體用於通信的分子密碼。目前科學已經發現白血球與大腦相聯繫。身心之間通過許多生物化學製品的總匯互相聯絡。譯解這些細胞間的通信密碼,將對醫學產生驚人的影響,正像我們增加了對遺傳密碼的了解,正在揭示健康領域的許多細節一樣。DNA中雙螺鏇線的發現是另一個數學現象。但是螺鏇線並不是存在於人體中的唯一的螺線。等角螺線存在於許多關於生物生長的領域──可能因為它的形狀不隨生長而改變。你可以在你頭上的頭髮、你身上的骨頭、內耳的耳蝸、臍帶,甚或你的指紋印跡的生長模式中找尋等角螺線。

身體的物理學和物理性質也導致其他數學概念。身體是對稱的,這有助於使它獲得平衡和重心。脊柱的三條曲線除了實現平衡外,在健康方面和使身體獲得體力以抬起自己的體重及其他負載方面都很重要。藝術家們例如倫納多?達?芬奇和阿爾布雷希特?丟勒都試圖表明身體符合各種不同的比例和量度,例如黃金分割。

聽起來可能令人驚訝的是,混沌理論在人體中也有它的位置。例如,在心律不齊的領域,正在研究混沌理論。對於心搏以及使某些人的心搏不正常的原因的研究說明,心搏看來是符合混沌概念的。此外,腦和腦波的功能以及腦失調的治療也與混沌理論有關。

在分子層次上研究人體,我們發現了數學的跡象。在侵入人體的各種病毒的形狀和形式中,存在著幾何形狀,例如各種多面體和格線球頂結構。在愛滋病病毒(HTLV-1)中,發現了二十面體對稱和一個格線球頂結構。DNA構形中的紐結點已經促使科學家們用紐結理論中的數學發現去研究由DNA鏈所形成的環和紐結。紐結理論中的發現和來自各種不同幾何學的概念已經被證明為遺傳工程研究中的無價之寶。

科學研究與數學的結合,對於發現人體奧秘和分析人體功能來說,是必要的。