woff 發表於 2017-3-21 06:55:20

男童破解樹的秘密,這發現將改變整個太陽能產業!

這位叫做Aidan Dwyer的男孩,想到了能夠大幅改良太陽能科技的方法,這年他只有13歲。他的革命性概念,可能會讓平面式的太陽能板從市場上消失。根據費氏數列(Fibonacci sequence),Aidan藉由觀察樹木,發現了一個螺旋公式。他找到了樹木枝枒交錯排列的方法,於是便將這秘密應用在太陽能板的設計上。他的新想法可以最大化採集陽光的效能,讓光電轉換更有效率。從樹幹上聯想到的新模型一次的冬季登山行,Aidan注意到樹枝的獨特之處。在蒐集了多種樹木的照片後,他在樹枝與樹葉那看似隨機的排列之中,找到了某種規律。Aidan發現,樹枝排列的大致形狀,像是一個螺旋。於是他更進一步,計算出了樹枝螺旋排列的數學公式。為了更深入研究,他開始建立模型。利用費氏數列採集最多的陽光經了解,Aidan根據中世紀數學家費布那西(Fibonacci)所發現的一個數學序列,在觀察樹木後,找到了某種規律。費布那西在試圖解決某段時間內,兔子繁殖率的難題時,發現了一種模組、一個數列。這個數列由0跟1開始,一路往後疊加,兩個數加起來的總合,便成了下一個新的數字,其起首幾個數字是0、1、1、2、3、5、 8、13、21。費氏數列跟其所推導出的黃金比例,在大自然中會以各種方式出現。據Aidan說,依循這種模組的例子不勝枚舉,像是向日葵種子的螺旋排列、人體的黃金比例,甚至是太空中的星係也不例外。Aidan進一步發現,樹幹上也呈現了類似的模組。Aidan說:“樹枝依照著費氏公式排列。在橡樹上,樹枝就按照2到5的數列生長著,5根樹枝以螺旋狀繞著樹幹生長2次以後,生長點會再次對齊。”另外,他也注意到榆樹符合1到2的數列、山毛櫸符合1到3的模組。在柳樹上,他發現3到8的數列,杏樹的樹枝排列則呈現1到5的組合。將螺旋排列應用在太陽集能科技上使之最大化為了尋找這種模式背後的意義,Aidan做出了一個假設:這樣的排列方式,是為了讓樹葉能夠吸收最多的陽光,以進行光合作用。為了驗證這個假說,Aidan做了一個小樹形狀的太陽能採集模型,將迷你的太陽能板以費氏數列的螺旋方式排列,這正是他藉由觀察樹木得到的寶貴想法。Aidan數個月來不斷做實驗,同時比較了他的螺旋設計,還有現在最通行的平板式集能係統,並記錄下產生出的電壓與電流數據。點擊這裡來檢視他的模型。經由分析數據,Aidan發現螺旋模型能更有效率地採集陽光。平均來講,螺旋模型比平板式模型多產出了20%的開路電壓,每日也多吸收了2.5小時的陽光。Aidan在冬至時記錄下的數據更是振奮人心,雖然那時太陽在空中處於最低點,螺旋設計採集陽光的效率,卻提升了整整50%!Aidan表示:“研究結果告訴了我們,費氏數列可以多方面來改進太陽集能板的設計。當太陽在低角度照射時,螺旋設計可以採集更多陽光,在冬季跟高緯地區,這就變得非常實用。”他也提到螺旋設計的其他優點,包括在都市中使用的話,能夠節省許多空間。另外,在下雨或下雪的天氣裡,也不會過度積水或積雪,比起目前架設在屋頂的平板式設計,更能對抗惡劣的天氣。
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