世界上大约有3500种蝉(拉丁文叫“树蟋蟀”),这是一种分布在世界各地的无害飞行昆虫。
大多数蝉的生命周期是两到五年,但是有些蝉则拥有更长、更奇特的生命周期。
产于北美的周期蝉有着长达13年或17年的生命周期。这引起了生物学家与数学家的极大兴趣,因为13与17都是质数。可见,质数不仅在数学领域扮演着重要的角色,在生命周期上也是如此。
保罗·埃尔德什,这位具有传奇色彩的数学家,在感到绝望的时候,曾大声地说:“人类要想完全了解质数,至少还需要100万年!”周期蝉为什么正好有13年与17年的生命周期,依然找不到具有说服力的解释。
周期蝉以虫蛹的形态在地下存活了13年或是17年。但就像上好了发条一样,时间一到,它们就会建造一个通向地面的“隧道”,然后以数百万的数量出现。
到底是什么让周期蝉在过了这些年之后猜出来呢?周期蝉又是怎样了解到质数的呢?这不可能完全是一种巧合。斯蒂芬·杰伊·古尔德就提出一种理论,认为这些周期蝉在地下待这么长的时间,是为了躲避哪些短命的猎食者。
然后,周期蝉会退壳,成为能飞行的昆虫。雄性周期蝉会不停鸣叫,雌性周期蝉则一声不出。它们不吃东西,在短短几周的生命里,它们唯一的目标就是进行交配,以保存物种。
难怪墨西哥有一首优美的歌曲“La Digarra”,对蝉这种昆虫进行了浪漫的描述,说它们不停歌唱,直至死亡。它们在两个月内都会相继死亡,留下等待孵化的数百万计的虫卵。这些虫卵将会在地下继续存活13年或17年,直到它们的生命周期再次开始。
周期蝉的生命周期就是自然界无处不存在着数学影子的最佳证明。自然界对质数固有认知为周期蝉提供了宝贵的生存技能。
进化是一个长期的游戏。周期蝉可以通过选择一个相对较大的质数(比如13或17)来躲避猎食者。比方说,如果蝉的生命周期是17年,而它的猎食者的生命周期是5年,那么它们每隔85年(17x5)才会相遇一次。
当然这也是一种猜测,因为每年都有蝉的踪迹,每年都有不同的猎食者。
生命就是这么有趣,数学就在生命中,等着用心,好奇的你去发现。