自然非常懒惰，总是重复套用一些简单规则，来生成各种复杂图案。人类大脑天生擅长识别各种图案，比如湖面的波纹、斑马的条纹、乌龟的壳、层层黛瓦，甚至晶体结构。眼睛告诉我们，图案是一些图样不断重复，周期性排列。不过你有没有想过，自然是如何创造出这些复杂图案的呢？答案或许比想象中简单得多，靠一遍又一遍重复同样的简单规则。
1952年，天才的计算机科学家艾伦·图灵提出一种理论认为，仅仅通过简单的物理和化学定律，就能形成自然界丰富多样的图案，从动物的斑纹，到植物叶和花的排列，再到沙漠的波纹……从这个角度而言，所谓的大道至简，其实不过是自然很懂得偷懒。
图灵提出，是一种叫做形态发生素的化学物质在细胞和组织中扩散，像墨水在水中扩散一样，将胚胎塑造成了不同结构。不过对于形态发生素到底是什么，图灵却含糊其辞，它们可能是激素，也可能是基因。关键之处在于，它们扩散并相互反应。
1972年，德国马克斯·普朗克病毒研究所的发育生物学家在不知道图灵工作的情况下，独立提出了一种生物模式形成理论。他们发现，静态的化学模式可以仅仅由两种相互作用的成分产生：一种是激活剂，它是自催化的，可以促进图案生长，另一种是抑制剂，可以抑制激活剂的作用。
自然如何创造图灵斑图？猎豹的斑点、斑马的条纹、贝壳的纹路，还有瓢虫甲壳上鲜艳的斑点，都可以用图灵斑图很好地解释。要识别出图灵斑图并不难，但要找出是哪些反应发挥了激活剂和抑制剂的作用，则非常具有挑战性。
图灵斑图不仅出现在生物体中，在自然界可以说无处不在。自然似乎非常懒惰，一旦发现图灵斑图这样简单而高效的方法，就会乐此不疲地一再使用，制造出各种美丽图案。
我们可以看到，从宏观到微观尺度，从生命到非生命世界，如果有任何两种作用可以作为激活剂和抑制剂，彼此之间达到一种动态平衡状态，总是可以产生周期性的模式。这些模式形成的具体机制或许不同，背后却遵循着相同的数学规律。
说到这里，我们自然会想到伽利略那句话，大自然的语言是数学。其实除了图灵斑图，自然还有一种图案形成机制——分形。分形同样是从非常简单的数学物理规则，得到自然中各种复杂美妙的图案。
分形结构向我们展示出，简单规则的无限重复，可以产生惊人的复杂性，也让我们看到更真切的自然。正如“分形之父”曼德布洛特在《大自然的分形几何学》一书中所说：“云不只是球体，山不只是圆锥，海岸线不是圆形，树皮不是那么光滑，闪电传播的路径更不是直线。它们是什么呢？它们都是简单而又复杂的分形。”