临近年关,又到了各大公司年会比拼的时候。常规的唱歌、舞蹈、表演节目,如果玩不出新意,教大家变个非常简单的小魔术,迅速暖场,活跃气氛。
道具
剪刀 1把 胶水 1瓶
纸条 2条 (纸条尺寸长20cm 宽4cm)
1.将1条纸条围成环状,延中线剪开。得到2个互不相连的圆环。
2.将另1条纸条扭转180°,两头粘合。如下图。
3.再次用剪刀沿中线剪开。看看会发生什么?
圆环并没有像第一次操作的那样分裂成2个独立的圆环。而是变成了1个完整且周长为原来2倍的新圆环。这便是我们今天要讲的数学原理——莫比乌斯带
莫比乌斯带
莫比乌斯带(德语:M biusband),又译梅比斯环或麦比乌斯带,是一种拓扑学结构,它只有一个面(表面),和一个边界。它是由德国数学家、天文学家莫比乌斯和约翰·李斯丁(Johhan Benedict Listing)在1858年独立发现的。——From Wikipedia
莫比乌斯带意味着,将分为内外两面,必须翻越边界才能去到另一面的纸条做了拓展。消除了平面意义上边界的定义,使得内外两面相连,让面变得永无止境。这也是为什么一谈到莫比乌斯带,就让人联想到∞的原因。
晦涩的数学理论可能不能引起你对莫比乌斯带的注意,荷兰著名科学思维版画大师——埃舍尔(全名:摩里茨·科奈里斯·埃舍尔,英文名字Maurits Cornelis Escher)通过艺术的表现手法,绘制了其知名作品——《红蚁》,更为生动地解释了数学理论,将人们带去了奇妙的错觉空间。
埃舍尔作品《红蚁》Moebius Strip II 1963 woodcut in red, black and grey-green
埃舍尔作品《红蚁》设计草图
埃舍尔运用特殊的艺术表现形式,让观者将所处的现实世界与画中的虚构幻像相融合和混淆,产生出玄妙且不合情理的特质,让人深陷于此。
也正是由于他特立独行的思考方式,开始并不能被艺术界所认可和理解,却意外成为数学和科学家们的宠儿。很多科学类的书刊会选用他的作品作为封面。杨振宁的一本小书《基本粒子发现简史》就是以埃舍尔的《骑士》作为封面的。
埃舍尔作品《相对性》动起来的样子
埃舍尔作品——《相对性》中,通往四面八方的楼梯,扭曲的空间结构,超越了现实生活的范畴,似乎只能出现在《盗梦空间》这样的科幻电影中。但建筑师们却早已颠覆我们的想象,将莫比乌斯带重现于实体建筑中,让空间得到了无限的扩展和延续。
图自:www.wired.com
荷兰建筑师事务所Universe Architecture以莫比乌斯环为原型,利用3D打印技术创造了Landscape House——一座没有起点也没有终点的建筑。天花板与地面相连,人在期间穿梭,仿佛进入了一个无限的空间。
图自:北京世界之旅
位于北京朝阳公园西南角的凤凰国际传媒中心建筑,灵感同样来源于莫比乌斯带。钢铁斜肋构架支撑起巨大的玻璃幕墙,为室内带入充足的阳光。光滑的外形不设一根雨水管,所有表皮形成的雨水顺着主肋导向建筑底部的雨水收集池,经过过滤后供艺术水景及庭院浇灌,体现了绿色节能和低碳环保的设计理念。
不仅仅是建筑设计,莫比乌斯带与我们的日常生活也息息相关。
图自:站酷网
70、80后的记忆——磁带,将记录信息的磁性薄膜设计成莫比乌斯带的样子,可充分利用薄膜的两面,扩大可记录的信息量。将运输货物的传送带设计成如此模样,则可以增大摩擦面积,延长橡胶的使用寿命。再低头看看脖子上悬挂胸牌的带子,是不是也是那熟悉的模型?
而当它化身为小小的金属圈,旋转于指节间,便是“爱的永恒”。
莫比乌斯带就似其本身“无限”的含义一般,拥有无穷的拓展之力,带我们去到更为广域的空间。
本文不完整参考自:
· wikipedia
·《埃舍尔大师图典》
· 境外势力《欢迎进入埃舍尔不可能的世界》
· 《走进世界顶级建筑设计事务所》系列第二站:凤凰国际传媒中心
KKD数学研究组编制
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