默比烏斯帶怎么做?

2023-06-17 00:40

1個(gè)回答
普通紙帶具有兩個(gè)面(即雙側(cè)曲面),
一個(gè)正面,一個(gè)反面,兩個(gè)面可以涂成不同的顏色;
而這樣的紙帶只有一個(gè)面(即單側(cè)曲面),
一只小蟲(chóng)可以爬遍整個(gè)曲面而不必跨過(guò)它的邊緣。
這種紙帶被稱為“莫比烏斯帶”(也就是說(shuō),它的曲面從兩個(gè)減少到只有一個(gè))。

拿一張白的長(zhǎng)紙條,把一面涂成黑色,然后把其中一端扭轉(zhuǎn)180°,再把兩端連上,就成為一個(gè)莫比烏斯帶。

莫比烏斯圈
莫比烏斯圈
我們把一個(gè)莫比烏斯環(huán)沿中線剪開(kāi)。
剪開(kāi)后,居然沒(méi)有一分為二,而是變成了一個(gè)大環(huán)。
將莫比烏斯紙環(huán)沿著三等分線剪開(kāi),會(huì)在剪完2個(gè)圈后又回到原點(diǎn),段察灶
形沒(méi)汪成一大一小相互套連的兩個(gè)環(huán),大環(huán)周長(zhǎng)是原莫比烏斯環(huán)的兩倍,
小環(huán)周長(zhǎng)與原莫比烏斯環(huán)相同。

如果我們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn),將莫比烏斯環(huán)沿4等分線剪開(kāi),
我們會(huì)發(fā)現(xiàn)下面的現(xiàn)象:
居然剪出了兩個(gè)互相鏈接的紙環(huán),展開(kāi)2個(gè)紙環(huán)并拉直,
可以看出2個(gè)紙環(huán)是一樣長(zhǎng)的。

將莫比烏斯環(huán)沿5等分線剪開(kāi),則可以剪出3個(gè)互相鏈接的紙環(huán),
展開(kāi)3個(gè)紙環(huán)并拉直,可以看出其中2個(gè)環(huán)一樣長(zhǎng),另一個(gè)環(huán)長(zhǎng)度是其他兩環(huán)的一半。
將莫比烏斯環(huán)沿6等分線剪開(kāi),可以剪出3個(gè)互相鏈接的紙環(huán),展開(kāi)3個(gè)環(huán)可以看到,3個(gè)環(huán)一樣長(zhǎng)。

新得到的這個(gè)較長(zhǎng)的紙圈,本身卻是一個(gè)雙側(cè)曲面,它的兩條邊界自身雖不打結(jié),但卻相互套在一起。
把上述紙圈,再一次沿中線剪開(kāi),這回可真的一分為二了,
得到的是兩條互相套著的紙圈,而原先的兩條邊界,
則分別包含于兩條紙圈之中,只是每條紙圈本身并不打結(jié)罷了。

相反,拿一張白的長(zhǎng)紙條,把一面涂成黑色,把其中一端360度翻一個(gè)身,粘成一個(gè)雙側(cè)曲面。
用剪刀沿紙帶的中央把它剪開(kāi)。紙帶不僅沒(méi)有一分為二,反而剪出兩個(gè)環(huán)套環(huán)的雙側(cè)曲面。

莫比烏斯帶還有更為奇異的特性。一些在平面上無(wú)法解決的問(wèn)題,卻不可思議地在莫比烏斯帶上獲得了解決。

比如在普通空間無(wú)法實(shí)現(xiàn)的"手套易位"問(wèn)題:人左右兩手的手套雖然極為相像,但卻有著本質(zhì)的不同。
我們不可能把左手的手套完全貼合于右手;也不能把右手的手套完全貼合于左手。
無(wú)論你怎么扭來(lái)轉(zhuǎn)去,左手套永遠(yuǎn)是左手套,右手套也永遠(yuǎn)是右手套。
不過(guò),倘若你把它搬到莫比烏斯帶上來(lái),那么解決起來(lái)就易如反掌了。

在自然界有許多物體也類似于手套那樣,它們本身具備完全相像的對(duì)稱部分,
但一個(gè)是左手系的握扮,另一個(gè)是右手系的,它們之間有著極大的不同。
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