你身上的血管为什么长成现在的样子？ | 科学DIY

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上面这张图片，你能认出它是什么吗？是血管？还是树根？

其实它是美国国家地理拍摄河流的照片。

那么这张又是什么呢？树枝？树根？闪电？

其实它是血管的照片。

所以你看，不光河流和血管很像，其实它们和闪电、树枝、树根都有相似之处。

它们为什么都是弯弯曲曲、不断重复的样子？它们是怎么形成的呢？

今天的小小艺术创作告诉你这背后的原理。

关键概念

分形、粘滞指进

材料和工具

牙签

油彩（或水彩）颜料

一个2面的CD盒（或2片平整的玻璃片、树脂片、透明塑料片）

操作步骤

1. 把CD盒拆开来。用牙签蘸一滴颜料，滴在一片CD盒盖子上。

2. 把第二片CD盒盖在第一片上，把2面CD盖子压紧。

3. 小心地把2片CD盖子上下分开，注意不要左右移动。

4. 现在可以观察，在你分开2片CD盖子的时候，空气进入颜料里形成的图案。看看空气形成的图案是什么？它像什么呢？

5. 如果想要保存得到的图案，可以等颜料干了，用胶带纸粘走。粘着图案的胶带纸可以用来装饰别的东西，比如贴在信纸上面。

实验原理

▲ 你大约会得到这样的图案

我们用颜料得到的图案叫做分形。

▲ 天然的分形

分形的意思是，不管把分形图案放大多少倍，它看起来和放大前的样子是一样的。

▲ 谢尔宾斯基三角形就是一个完美的分形，不管你把它放大多少倍，它还是原来的样子。

而用颜料得到这种分形图案的过程叫做粘滞指进（viscous fingering，用来描述粘滞指进的著名数学模型叫做赫尔肖氏模型）。

▲ 大型粘滞指进得到的分形图案

粘滞指进是什么意思呢？

当黏糊糊的颜料被挤压的时候，它们会向四面八方扩散开来，形成一个圆饼状的边界。

当2片CD盖板被拉开的时候，空气会钻入黏糊糊的颜料里面。不过空气的粘度没有颜料大，它们会在颜料的边界画出像指头一样的形状。粘度比较低的液体或气体进入粘度比较高的流体中，就会形成粘滞指进的分形。

▲ 河流的支流也是一种近 46 32820 46 15232 0 0 4097 0 0:00:08 0:00:03 0:00:05 4097粘滞指进行成的天然分形

粘滞指进形成的分形图案可以让我们联想起树枝、树根、肺部的血管。如果你见过河流的高空俯拍，或是闪电的样子，它们和我们实验中的粘滞指进分形也非常相似。它们形成的物理规律，和我们的实验是类似的。

亲爱的小伙伴们，

你有没有尝试“颜料的分形”？

想让更多小伙伴看到你的作品？

可以把你拍到的照片发给我们哦~

你也可以把孩子的小名

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图片及参考资料来源：Antony Hall, Scribol, Paul Bourke

Falconer, Kenneth. Fractals: A very short introduction. OUP Oxford, 2013.