多年来,科学家们一直试图破解一个数学谜团:是否有一个方程可以完美地描述每一个鸟蛋?多变的贝壳形状使事物变得复杂。但事实证明答案很简单。研究人员在即将出版的《自然》杂志上报告说,仅使用四个易于测量的尺寸的公式就可以计算出任何禽蛋的形状,无论是乒乓球般的圆形、光滑的球体、椭圆形还是曲线形的梨形。纽约科学院年鉴.
这是最后一个形状,让蛋蛋们无法捉摸。他们发现自己受制于一个无法准确描述梨形或圆锥形蛋的方程。此前,研究人员开发了一个方程来解释球形棕色鹰鸮蛋(序列号:2017 年 6 月 22 日 )、椭圆形鸸鹋蛋( 序列号:2018 年 10 月 31 日)、卵形鱼鹰蛋和其他类似形状的蛋。但这个公式并不适用于大鹬和王企鹅等鸟类的梨形蛋。
新公式需要四个输入:鸡蛋的长度、最大宽度、其尖端终止点的直径以及最大直径相对于其长度中点的位置。添加一个附加函数并将最后一个直径变量合并到现有的鸡蛋数学中得出了通用方程。
英国肯特大学遗传学家达伦·格里芬 (Darren Griffin) 表示,这一发现可能会对现实生活产生影响。他与肯特大学生物学家迈克尔·罗曼诺夫 (Michael Romanov) 和前肯特大学农业工程师瓦列里·纳鲁辛 (Valeriy Narushin) 一起进行了这项工作。例如,能够计算鸡蛋的形状可以帮助设计师创造出更好的衬垫或合身的鸡蛋容器,最大限度地减少杂货店的浪费,或最大限度地减少带着一盒鸡蛋回家、打开盖子却发现鸡蛋破裂的令人失望的时刻。格里芬说,“我们都应该在离开商店之前检查箱子”,但这很容易忘记。
该方程在保护工作中也能派上用场。格里芬说,当重新引入鸟类时,“考虑因素之一是‘鸡蛋破裂的可能性有多大?’”。了解鸡蛋的数学原理可以帮助研究人员计算哪些部分最容易破裂,这反过来又可以帮助他们评估将鸡蛋放置在某些栖息地的位置和最佳方式,以帮助增加这些地区的种群数量。
伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的鸟类学家马克·豪伯(Mark Hauber)表示,该公式的简单性“使得这种方法对于实地研究来说非常实用”,甚至可以让研究人员从数码照片中收集测量结果。“我的实验室一直在研究类似的东西,但我们无法推导出新的数学。”他最近的工作重点是确定“鸟类本身如何辨别物体是天然蛋形还是与天然蛋具有某些几何形状的人造形状”。
鸡蛋方程的发现是在研究人员探索如何在鸡蛋孵化前无损评估鸟类胚胎的性别时发现的。Narushin 说,他们正在寻找含有雌性和雄性胚胎的卵子属性之间的物理差异。通用公式是“解决这一谜题”的第一步。现在,他们正在研究一系列新的鸡蛋问题,寻找计算各种鸡蛋体积和表面积的通用公式,并探索“数学壳的秘密”,例如为什么壳厚度因物种而异。