志祺七七
2021.07.21

古文明建築、文藝復興藝術作品中暗藏的秘密!「黃金比例」到底出現在多少地方?|志祺七七

各節重點:
00:00 開頭
01:14 黃金比例的起源
02:43 費波那契數列與黃金比例
03:56 自然界中的黃金比例
05:23 古文明中的黃金比例
06:43 藝術作品中的黃金比例
07:39 黃金比例的現代應用
09:10 我們的觀點
10:08 問題
10:27 結尾

(註)本文末含有資訊勘誤/補充


---【 影片口白逐字稿 】---


黃金比例在人類歷史上,長久以來一直是個很神秘的數字。在數千年以前,人類注意到這個比例,把它應用在超~級多地方,那在自然界中,也有數不清的黃金比例特徵。你有想過,為什麼會有這麼多黃金比例嗎?今天,就讓我們跟大家來聊聊這個神秘的「黃金比例」!

hiho~大家好,我是志祺!
你知道嗎?「黃金比例」其實跟數學課常用的「圓周率 π (pi)」一樣,都是在數千年前就被發現的,他們也有很多的共通點。例如:它們都是一個無理數,也就在是小數點後面都有無限個數字。(補充無理數定義:小數點後無限位數,而且都不循環)而且它們都還有專屬希臘字母來代表它,例如 pi 就用來表示圓周率,而黃金比例呢,則是會用「φ (phi)」來表示,通常簡寫成 1.618。

我們常聽到說,在古文明的建築、文藝復興時期的作品、或是在大自然界的很多地方裡,都可以找到黃金比例的蹤跡,不過後來的數學課本,卻比較少提到它。

欸!所以這個數字,當初為什麼會被叫做「黃金」?它到底有多神奇、多常見?那在比較現代的生活中,也有黃金比例的應用嗎?讓我們一個一個看下去吧!


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【黃金比例的起源】

黃金比例最經典的性質,就是我們可以在任何一個線段上,找到一個點做分割,讓「長線段與短線段的長度比值」,剛好等於「全長與長線段的長度比值」。而這個比值的數字,就正好是黃金比例「1.618」,那個點被就叫做「黃金分割點」。這也使得黃金比例還有一個名稱,叫做「中末比」。那我們也可以從剛剛比值的數學式,看出黃金比例這個數字的神奇特性: 0.618 倒數之後,就剛好是 1.618。

至於關於黃金比例最早的資料,可以追溯到「古希臘」時期。傳說中,有一天哲學家「畢達哥拉斯」走在路上的時候,聽到了叮叮噹噹的打鐵聲。他覺得這個響亮的聲音非常悅耳,於是就開始研究,到底怎麼樣才能打出悅耳、舒適的聲音。後來他發現,如果鐵錘敲打在鐵砧上的位置,跟整個鐵砧的尺寸,剛好是處於一個 1.618 左右的比例的話,那敲打出來的聲音,會聽起來最和諧、最優美。

雖然這個傳說有可能是後人以訛傳訛的啦,我們現在也沒辦法真的去考證,但不可否認的是,古希臘時期「畢達哥拉斯學派」的哲學家們,就已經發現了不少黃金比例的特性。像是在畢達哥拉斯學派的象徵符號,也就是「五芒星」上面,它每一條線交叉的點,都是黃金分割點,上面的線段,都可以看到黃金比例的存在。

那除了畢達哥拉斯之外,還有一個人也跟黃金比例非常有關係,他就是13世紀的義大利數學家「李奧納多.費波那契」。


【費波那契數列與黃金比例】

在 13 世紀的時候,費波那契提出了一個「兔子繁殖」的問題。這個問題是說,假設我們有一對剛出生的公兔和母兔,他們在兩個月大的時候就能交配,那在第三個月底的時候,又可以再生下一對「一公一母」的小兔。

那如果我們假設新生的兔子都是一公一母,而且這些兔子永遠不會死掉,那麼可以配成對的兔子的數量,就會持續增加。而兔子成對的數量,就叫做「費波那契數列」或是「費氏數列」。這是一個在數學上滿有名的數列,而在這個數列裡面,也可以發現黃金比例的存在。

十七世紀的時候,知名數學家「克卜勒」發現,如果把費氏數列每一項都跟前一項相除,你會發現他們的比值會越來越接近「黃金比例」的1.618!後來的數學家還發現,如果把「邊長等於費式數列」的正方形排列起來,可以畫出一條「費氏螺線」。更而特別的是,這條費氏螺線,竟然會跟用長寬比是 1.618:1 的「黃金矩形」,按照黃金比例切割出來的「黃金螺線」幾乎完全一樣。

而神奇的是,黃金比例以及它所衍伸出來的螺線,不只在數學上很特別,在真實的自然界中,也有很多動植物的特徵都跟它有關!


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【自然界中的黃金比例】

在自然界中,有很多植物的外觀特徵,都可以看到黃金比例和螺線的蹤跡。

比方說,有一些植物的葉子,長在莖上的位置有一個規律在。如果你從上面往下看的話,會發現葉子生長的順序,是以「黃金螺旋」的形式來生長。還有像是在很久很久以前,就有人發現向日葵中心的小花,排列的方式就跟費氏數列有關,很明顯看得出來有好幾條很整齊的螺線。其他很類似的還有像是:松果跟多葉蘆薈,這些也都可以看到螺線的特徵。"

此外,動物世界裡「黃金比例」的例子也很多。比如說有些貝殼螺旋的間距,剛好就是黃金比例。而如果你去看看更複雜的哺乳類動物,你也會發現,黃金比例的特徵也是超多。例如:貓咪的臉、無尾熊的臉,還有猴子跟黑猩猩的臉,上面都可以看到很多黃金比例的存在。

當然,就連我們人類的臉呢,也可以找到黃金比例的特徵!有一群研究人員就發現,如果他們把不同年齡、不同地區人臉照片疊圖在一起,合成出一張「平均臉孔」,很容易就可以在上面發現超多的黃金比例,包括:眼睛、眉毛、嘴巴、鼻子的比例和位置,都可以看到黃金比例。

或許正是因為黃金比例看起來無所不在,所以從很早以前,它就被認為是和諧和美麗的象徵,應用到很多古文明的建築和雕刻中。


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【古文明中的黃金比例】

有許多古文明遺留下來驚人建築,都可以發現黃金比例的特徵。例如著名的埃及吉薩金字塔群,就有很多黃金比例的特徵。像是:最大的古夫金字塔,跟法老古夫兒子的「卡夫拉」金字塔,以及孫子「孟卡拉」的金字塔,他們三個的相對位置就都在「黃金矩形」的頂點上面。

而在吉薩金字塔群旁邊的「人面獅身像」,也可以發現從頭到腳的長度,跟手肘到腳長度,也是 1.618:1 的黃金比例。而在古希臘這邊,也有滿多應用黃金比例的例子。例如供奉雅典娜女神的「帕德嫩神廟」,就被視為「運用黃金比例的經典建築」。雖然這座神廟遺跡的屋頂缺損很多,但還是可以算出屋頂頂點的高度,那把它還原之後,就可以看出他的寬和高符合黃金舉行的比例,而且也可以發現,柱子上方屋簷部分的裝飾,彼此之間也是符合黃金比例的排列。

此外,古希臘時期完成的「米羅的維納斯」雕像,如果我們從雕像肚臍的位置來做分隔的話,我們也可以看到上下半身長度比,剛好就是 1:1.618。

不過,象徵和諧、美麗的黃金比例,並不只是古文明的建築師或雕刻家愛用而已!在一千多年後的文藝復興時期,有很多藝術家的作品裡,也都可以發現黃金比例的存在。


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【藝術作品中的黃金比例】

最常被討論的藝術家,大概就是「達文西」了。他的畫作「蒙娜麗莎」可以在構圖裡面,發現非常多的黃金比例。而像是「最後的晚餐」,這幅畫也是在構圖上,像是物品和人物的位置,很多都位在黃金比例點上;其他還有「維特魯威人」還有「抱著銀貂的女子」,裡面人物的身形比例,也都可以看到 1.618:1 黃金比例的存在。

另一個常常被討論的,也是義大利的藝術家「米開朗基羅」。他最有名的作品,就是那個上帝和亞當伸出手指相接觸的那張畫,他們手指接觸的點,就剛好是黃金比例線的交會點。米開朗基羅還有另外一個作品常常被拿來討論,就是有名的「大衛像」。這座雕像跟米羅的維納斯還有維特魯威人一樣,如果用肚臍來分上下半身,也會剛好符合黃金比例。

好的,介紹完了古文明和文藝復興時期的作品,接下來當然要來看看現代的作品。


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【黃金比例的現代應用】

講到黃金比例的現代應用,就一定要提到我們今天這集的乾爹——「MSI 微星科技」。他們最近剛發表最新款的Creator Z16筆電,這款筆電從黃金比例的美學概念出發,經過精密的計算與排列之後,創造出這台結合「現代科技」與「美學」的最新筆電「Creator Z16」!

Creator Z16 擁有完美的「一體成型」金屬外殼,超薄機身只有 15.9 毫米,搭配最接近黃金比例的 16:10 寬螢幕,讓你無論是要同時閱讀和對照多份文件,還是做設計和剪輯,都能有更大的工作區域。而且,Z16 是全球第一台使用 MiniLED 背光鍵盤的筆電,讓你在燈光比較暗的咖啡廳,可以一邊享受氣氛,同時清楚看到鍵盤文字!

此外,Creator Z16 還搭載了第 11 代最高八核心的 i9 處理器,以及「Nvidia 3060 系列的獨立顯示卡」,以Render 3D 動畫來說,更是比上一代六核心系統 Creator 15 還要快了40%。再加上搭載的是Windows作業系統,所以使用 Creator Z16做專業編輯時,不需要擔心相容性問題。而 Creator Z16 的螢幕,還能打開到接近 180 度,讓你跟工作室的夥伴討論作品,或是跟合作廠商 Brief 想法,都非常方便!

總結來說,這台 Creator Z16 是 MSI 跨足商務界、創作者界的最新力作。兼具效能和美感的設計,讓你可以帶著出門做工作,或是在家進行遊戲影音等娛樂,都只要一機就搞定!


【我們的觀點】

我們在研究這集黃金比例的過程中,一直都有一個好奇,就是我們在古文明建築,還有藝術作品裡面看到很多黃金比例,這些會不會都只是巧合而已?會不會其實原本設計和創作的人,根本沒有想那麼多,只是我們「事後」用分析,硬要套上去,才得到這樣的結果?

我想我們大概很難知道答案了,因為這個真的沒有辦法驗證到底實際情況是怎樣,而這個大概也是黃金比例,現在比較少在數學課上被提到的原因之一吧。可是呢,我覺得就算這些分析都只是我們的臆測,也未必是當事人有意設計的巧思,這其實也都沒什麼關係,因為在研究這些的過程,我們得到了很多樂趣。

這種感覺,跟我們小時候在玩迪士尼頻道「米奇在哪裡」的遊戲一樣,就是不知道創作者有沒有藏了什麼巧思,所以反而會讓人感覺很好奇,哪裡可以找到那些有趣的東西。然後當我們找到它的時候,就會感覺超開心、超有成就感!我覺得研究黃金比例最大的樂趣,或許就是在這邊吧!

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所以,那今天想要來問問大家,你覺得黃金比例出現在很多地方到底是不是巧合呢?
A. 我覺得連自然界都出現超多黃金比例,古時候的人一定會發現它的存在,所以應用到建築和藝術上面,應該是很合理的!
B. 我覺得過去的建築和藝術作品是不是巧合很難說,但那些作品的美倒是不用懷疑;
C. 其他,留言告訴我們吧!

最後,如果你喜歡今天的影片,歡迎分享出去,讓更多人知道「黃金比例的秘密」!
此外也可以點這邊,看看「七七突發奇想」系列的影片;
那麼,今天的志祺七七就到這邊告一段落,我們明晚再見囉~掰比!

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【補充資訊】

這邊補充說明一下,影片中敘述不精確的地方。
0:40 講到無理數的地方,應該是「小數點後無限位數,而且都不循環」才對。

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【 本集參考資料 】
→《黃金比例的秘密——存在於藝術、設計與自然中的神聖數字》 Gary B. Meisner 著,李嬋 譯,遠流出版。
→科學月刊的黃金比例文章:https://bit.ly/2UY5em2
→黃金螺線用希臘字母表示黃金比值:https://bit.ly/3ipmLM5
→兔子生兔子,費波那契生出費氏數列——位數根的快樂夥伴(一):https://bit.ly/3hQe7qP
→高階線性遞迴數列的一般化費氏螺線:https://bit.ly/2UjUIFX
→維基百科:米洛的维纳斯:https://bit.ly/36M4YsX
→維基百科:Alexandros of Antioch:https://bit.ly/3Bj2UXr
→神奇的對數螺線 (作者:楊建成 老師 / 逢甲大學應用數學系):https://bit.ly/3kzY9ms
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