2011年4月8日 星期五

黃金分割 0.618




0.618,一個極為迷人而神秘的數字,而且它還有著一個很動聽的名字——黃金分割律,它是古希臘著名哲學家、數學家畢達哥拉斯于2500多年前發現的。古往今來,這個數字一直被後人奉為科學和美學的金科玉律。在藝術史上,幾乎所有的傑出作品都不謀而合地驗證了這一著名的黃金分割律,無論是古希臘派特農神廟,還是中國古代的兵馬俑,它們的垂直線與水平線之間竟然完全符合1比0.618的比例。

也許,0.618在科學藝術上的表現我們已瞭解了很多,但是,你有沒有聽說過,0.618還與炮火連天、硝煙彌漫、血肉橫飛的慘烈、殘酷的戰場也有著不解之緣,在軍事上也顯示出它巨大而神秘的力量?

618與武器裝備

  在冷兵器時代,雖然人們還根本不知道黃金分割率這個概念,但人們在製造寶劍、大刀、長矛等武器時,黃金分割率的法則也早已處處體現了出來,因為按這樣的比例製造出來的兵器,用起來會更加得心應手。

  當發射子彈的步槍剛剛製造出來的時候,它的槍把和槍身的長度比例很不科學合理,很不方便於抓握和瞄準。到了1918年,一個名叫阿爾文•約克的美遠征軍下士,對這種步槍進行了改造,改進後的槍型槍身和槍把的比例恰恰符合0.618的比例。

  實際上,從鋒利的馬刀刃口的弧度,到子彈、炮彈、彈道導彈沿彈道飛行的頂點;從飛機進入俯衝轟炸狀態的最佳投彈高度和角度,到坦克外殼設計時的最佳避彈坡度,我們也都能很容易地發現黃金分割率無處不在。

  在大炮射擊中,如果某種間瞄火炮的最大射程為12公里,最小射程為4公里,則其最佳射擊距離在9公里左右,為最大射程的2/3,與0.618十分接近。在進行戰鬥部署時,如果是進攻戰鬥,大炮陣地的配置位置一般距離己方前沿為1/3倍最大射程處,如果是防禦戰鬥,則大炮陣地應配置距己方前沿2/3倍最大射程處。

0. 618與戰術佈陣

  在我國歷史上很早發生的一些戰爭中,就無不遵循著0.618的規律。春秋戰國時期,晉厲公率軍伐鄭,與援鄭之楚軍決戰于鄢陵。厲公聽從楚叛臣苗賁皇的建議,把楚之右軍作為主攻點,因此以中軍之一部進攻楚軍之左軍;以另一部進攻楚軍之中軍,集上軍、下軍、新軍及公族之卒,攻擊楚之右軍。其主要攻擊點的選擇,恰在黃金分割點上。

  把黃金分割律在戰爭中體現得最為出色的軍事行動,還應首推成吉思汗所指揮的一系列戰事。數百年來,人們對成吉思汗的蒙古騎兵,為什麼能像颶風掃落葉般地席捲歐亞大陸頗感費解,因為僅用遊牧民族的彪悍勇猛、殘忍詭譎、善於騎射以及騎兵的機動性這些理由,都還不足以對此做出令人完全信服的解釋。或許還有別的更為重要的原因?仔細研究之下,果然又從中發現了黃金分割律的偉大作用。蒙古騎兵的戰鬥隊形與西方傳統的方陣大不相同,在它的5排制陣形中,人盔馬甲的重騎兵和快捷靈動輕騎兵的比例為2:3,這又是一個黃金分割!你不能不佩服那位馬背軍事家的天才妙悟,被這樣的天才統帥統領的大軍,不縱橫四海、所向披靡,那才怪呢。

  馬其頓與波斯的阿貝拉之戰,是歐洲人將0.618用於戰爭中的一個比較成功的範例。在這次戰役中,馬其頓的亞歷山大大帝把他的軍隊的攻擊點,選在了波斯大流士國王的軍隊的左翼和中央結合部。巧的是,這個部位正好也是整個戰線的“黃金點”,所以儘管波斯大軍多於亞歷山大的兵馬數十倍,但憑藉自己的戰略智慧,亞歷山大把波斯大軍打得潰不成軍。這一戰爭的深刻影響直到今天仍清晰可見, 在海灣戰爭中,多國部隊就是採用了類似的佈陣法打敗了伊拉克軍隊。

  兩支部隊交戰,如果其中之一的兵力、兵器損失了1/3以上,就難以再同對方交戰下去。正因為如此,在現代高技術戰爭中,有高技術武器裝備的軍事大國都採取長時間空中打擊的辦法,先徹底摧毀對方1/3以上的兵力、武器,爾後再展開地面進攻。讓我們以海灣戰爭為例。戰前,據軍事專家估計,如果共和國衛隊的裝備和人員,經空中轟炸損失達到或超過30%,就將基本喪失戰鬥力。為了使伊軍的損耗達到這個臨界點,美英聯軍一再延長轟炸時間,持續38天,直到摧毀了伊拉克在戰區內428輛坦克中的38%、2280輛裝甲車中的32%、3100門火炮中的47%,這時伊軍實力下降至60%左右,這正是軍隊喪失戰鬥力的臨界點。也就是將伊拉克軍事力量削弱到黃金分割點上後,美英聯軍才抽出“沙漠軍刀”砍向薩達姆,在地面作戰只用了100個小時就達到了戰爭目的。在這場被譽為“沙漠風暴”的戰爭中,創造了一場大戰僅陣亡百餘人奇跡的施瓦茨科普夫將軍,算不上是大師級人物,但他的運氣卻幾乎和所有的軍事藝術大師一樣好。其實真正重要的並不是運氣,而是這位率領一支現代大軍的統帥,在進行戰爭的運籌帷幄中,有意無意地涉及了0.618,也就是說,他多多少少托了黃金分割律的福。

  此外,在現代戰爭中,許多國家的軍隊在實施具體的進攻任務時,往往是分梯隊進行的,第一梯隊的兵力約占總兵力的2/3,第二梯隊約占1/3。在第一梯隊中,主攻方向所投入的兵力通常為第一梯隊總兵力的2/3,助攻方向則為1/3。防禦戰鬥中,第一道防線的兵力通常為總數的2/3,第二道防線的兵力兵器通常為總數的1/3。

0. 618與戰略戰役

0. 618不僅在武器和一時一地的戰場佈陣上體現出來,而且在區域廣闊、時間跨度長的宏觀的戰爭中,也無不得到充分地展現。

  一代梟雄的的拿破崙大帝可能怎麼也不會想到,他的命運會與0.618緊緊地聯繫在一起。1812年6月,正是莫斯科一年中氣候最為涼爽宜人的夏季,在未能消滅俄軍有生力量的博羅金諾戰役後,拿破崙於此時率領著他的大軍進入了莫斯科。這時的他可是躊躇滿志、不可一世。他並未意識到,天才和運氣此時也正從他身上一點點地消失,他一生事業的頂峰和轉捩點正在同時到來。後來,法軍便在大雪紛揚、寒風呼嘯中灰溜溜地撤離了莫斯科。三個月的勝利進軍加上兩個月的盛極而衰,從時間軸上看,法蘭西皇帝透過熊熊烈焰俯瞰莫斯科城時,腳下正好就踩著黃金分割線。

  1941年6月22日,納粹德國啟動了針對蘇聯的“巴巴羅薩”計畫,實行閃電戰,在極短的時間裏,就迅速佔領了的蘇聯廣袤的領土,並繼續向該國的縱深推進。在長達兩年多的時間裏,德軍一直保持著進攻的勢頭,直到1943年8月,“巴巴羅薩”行動結束,德軍從此轉入守勢,再也沒能力對蘇軍發起一次可以稱之為戰役行動的進攻。被所有戰爭史學家公認為蘇聯衛國戰爭轉捩點的斯大林格勒戰役,就發生在戰爭爆發後的第17個月,正是德軍由盛而衰的26個月時間軸線的黃金分割點。

**黃金定律中除了黃金週期迴圈外,還有另外一個組成部分,即黃金分割優選法。這兩者構成了黃金定律。無數數學大師們經過精確運算,將0.191、0.382、0.5、0.618、0.809這些特定的比例劃定為常用的黃金數字比例,黃金分割法就是在某個固定單位中運用上述比例劃分數字的方法。

**黃金分割

在已知線段上求作一個點,使該點所分線段的其中一部份是全線段與另一部份的比例中項,這就是黃金分割﹝Golden Section﹞問題。該點所形成的分割通常稱為黃金分割。

早在公元6世紀古希臘的畢達哥拉斯學派就研究過正五邊形和正十邊形的作圖,因此可推斷他們已經知道與此有關的黃金分割問題。公元前4世紀,古希臘數學家歐多克索斯第一個系統研究了這一問題,並建立起比例理論。公元前300年前後歐幾里得撰寫《幾何原本》時吸收了歐多克索斯的工作,系統論述了黃金分割,成為最早的有關論著。

1228年,意大利數學家斐波那契在《算盤書》的修訂本中提出「兔子問題」,導致斐波那契數列:1,1 ,2,3,5,8,13,21,34,……,它的每一項與後一項比值的極限就是黃金分割數,即黃金分割形成的線段與全線段的比值。﹝即設F1 =1,F2 =1,Fn = Fn-2 + Fn-1,n≧3,則﹞

中世紀後,黃金分割被披上神秘的外衣,意大利數家帕喬利稱中末比為神聖比例,並專門為此著書立說。德國天文學家開普勒稱黃金分割為神聖分割。到19世紀黃金分割這一名稱才逐漸通行。黃金分割數有許多有趣的性質,它的實際應用也很廣泛。最著名的例子是優選學中的黃金分割法或0.618法,是由美國數學家基弗於1953年首先提出的,70年代在中國推廣,取得很大成績


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