幾百年以來，數學家們已經識別出多種不同的螺旋，其中有些名字非常古怪。然而，最令人不解的是：螺旋形在自然界中的反復出現。自然界為什么能夠存在如此精確有序的結構?比如，為什么向日葵的種子按照嚴格的數學規律排成螺旋形?菊石(一種古生物化石)是怎樣“知曉”阿基米德螺旋并這樣把自己卷起來?颶風為什么能成為一個直徑達數百英里的巨大螺旋?

阿基米德螺旋

這只是自然界的螺旋現象提出的幾個問題，其中有些問題的答案最近才顯現出來。一些最偉大的科學家都對解開螺旋的存在之謎興趣十足，這項工作為地理學和遺傳學等各個領域的突破開辟了道路。

大約在2300年以前，古希臘時代最偉大的數學家阿基米德第一個發現了螺旋的能量和魔力。他在古代最出色的數學著作之一中解釋了這種結構的特性，他的名字因此與兩種螺旋永遠連在了一起。

阿基米德表明，他的第一種螺旋能夠用來解決一些長期存在的數學難題，但另一種螺旋卻有更多的實用性。這種稱做阿基米德螺旋泵的東西是一種圍繞一支圓筒向上的結構。這種在技術上稱做螺旋線的形狀構成了著名的阿基米德升水泵(一種內裝螺旋“線”的圓筒形汲水裝置)的核心。這種水泵今天已得到廣泛使用，而螺旋線則有了其他許多實際用途，包括鉆頭、螺栓和螺絲釘等。

這些螺旋也是自然界中最普通的螺旋。例如，6500萬年以前和恐龍一起滅絕的海洋生物菊石就是屬于阿基米德螺旋。而螺旋線可以在你的花園里找到，比如一些爬藤植物。

但是，這些生物是怎樣喜歡上數學的呢?對于爬藤植物來說，億萬年的進化使它們呈螺旋形生長：它們在抓住其他結構的同時盡可能使自己多接觸陽光。對于菊石來說，它們的外層生長得十分緩慢，這使它們在盤曲的同時穩步增大中心與邊緣的距離。

植物身上的螺旋

另一種螺旋稱做對數螺線。菊石的現代親戚、生長迅速的鸚鵡螺，其外形就是一種巨大的對數螺線。

許多植物屬于另一些更為復雜的螺旋結構。它們(從松果到菠蘿)的莖、皮和子實都顯示了奇特的螺旋規則，這些規則在數學上極為精確。例如，向日葵的種子都按螺旋形排列，一些呈順時針，一些呈逆時針。

植物學家發現，在自然界中，這兩種螺旋結構只會以某些“神奇”的組合同時出現。比如，21個順時針、34個逆時針，或34個順時針、55個逆時針。有趣的是，這些數字屬于一個特定的數字列：斐波納契數列，即1，2，3，5，8，13，21，34等，每個數都是前面兩數之和。

植物怎么能“知道”這個深奧的序列呢?科學家為此苦苦思索了幾個世紀。迄今為止最好的解釋是1992年由兩位法國數學家伊夫·庫代和斯特凡尼·杜阿迪提出來的。他們證明，斐波納契數列使花朵頂端的種子數最多。

地球上最壯觀的螺旋也是最不受人歡迎的螺旋：颶風。颶風典型的螺旋形狀可以蔓延數百英里，再加上140英里的時速：其毀滅力相當于10萬顆原子彈。

這可怕的力量一部分來自太陽的熱，后者加劇了熱帶地區的蒸發作用，使大量熱能進入大氣層。但是，颶風的螺旋形狀卻來自科里奧利效應：地球的自轉力往往使所有物體朝同一個方向運動。在熱帶，距赤道越遠，科里奧利效應越強;這種效應把新形成的颶風變為烏云、狂風和暴雨組成的濃密螺旋。