莫比乌斯环的原理
莫比乌斯环,灵感来自公元1858年,德国数学家莫比乌斯(Mobius,1790~1868)和约翰·李斯丁发现,他将一根纸条扭转180°后,两头再粘接起来做成的纸带圈,具有魔术般的性质。普通纸带具有两个面(即双侧曲面),一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而这样的纸带只有一个面(即单侧曲面),一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。这种纸带被称为"莫比乌斯带"(也就是说,它的曲面从两个减少到只有一个)。这个平面没有开始与结尾,循环往复且无止无休,因此“∞”被定义为无限大的同时,也象征亘古永恒。
莫比乌斯环的制作方法
裁一张白的长纸条,把其中一端扭转180°粘上,就成为一个莫比乌斯带。用剪刀沿纸带的中央把它剪开。纸带不仅没有一分为二,反而剪出一个两倍长的纸圈。
新得到的这个较长的纸圈,本身却是一个双侧曲面,它的两条边界自身虽不打结,但却相互套在一起。
莫比乌斯带的生活用途
莫比乌斯带在生活中被广泛地应用到了建筑,艺术,工业生产中。例如车站、工厂的传送带就做成了“莫比乌斯带”状结构,这样不仅可以增大皮带磨损的面积,还可以使应力分布到“两面”,从而延长一倍的使用周期;另外,计算机的打印机色带也做成了莫比乌斯带结构;
除此外,运用莫比乌斯带原理可以建造立交桥和道路,避免车辆行人的拥堵;还有就是,在游乐园中的过山车也是运用莫比乌斯带的特性,来使过山车在轨道两面通过。
莫比乌斯带还有更为奇异的特性,一些在平面上无法解决的问题,却不可思议地在莫比乌斯带上获得了解决。比如在普通空间无法实现的手套易位问题:人左右两手的手套虽然极为相像,但却有着本质的不同。不可能把左手的手套贴切地戴到右手上去;也不能把右手的手套贴切地戴到左手上来。无论怎么扭来转去,左手套永远是左手套,右手套也永远是右手套。不过,倘若把它“移植”到莫比乌斯带上来,解决起来就十分容易了。
人们自莫比乌斯环开始意识到空间的无限可能性。随着3D打印技术的发展,以及人们越开越大的脑洞,这世界上最远与最近的距离居然真的在同一空间中被建造出来了
这次的国庆作业让我了解到无论是莫比乌斯环还是一些其他的经典的数理符号,它们穿越千百年的时间与空间,传递温柔的情感和坚毅的力量。
大概是因为人类的生命是有限的,所以才会对无限的事物如此的痴迷,在此之上赋予其意义深远的情感让它能经久不衰、流传至今。
本文标题:莫比乌斯环的原理
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