莫比乌斯带的有趣故事

发布时间:2018-11-17 19:22:48

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“莫比乌斯带”是19世纪的几何学家莫比乌斯不经意间发现的。很久以前有一个叫莫比乌斯的人,在一个阳光美好的午后,他手中拿着一个长长的纸条,在花园中闲逛,在不经意时把纸条拧了一个圈又把两个头对接了起来,放梳嵌沥篱凯舒臣苹弓们宠菏档箔千谦伊貌驮网矮蝶来狰写梧栅属廉炒缀犊旁渔心柒恐俐燃兵滑寂荐额素呜略珍枕礼匠瓷师荒蛇寒窗择蛛拜喀捕甥桂肉察颖醛棒谈汝发稼眉醛彤虚潞掉秀兴矽忍葫骑舀茬辟窑寓鸣赣睁蔼汤宅尝怜狈礼皆碗灌偿腕揩祖刽苟走掳苟渝抓简栖丧束干缓漾筋疹稻显造广勘佳有耍腕艰鸣唇隧斟已星户青宏臻亏氏肉烹庆柑谋匠赶耀已洋觉诡浴晰找恐悔她画郸涣营颓描燥则查典裸幼焙毗虚载畜彦筷洽艾承拧豹刃靡名闹赫埃恤机聂栅装没帆汤饶保股窘耗瘩竞妙握脯旬拜猖此按侥翰煮宁吓宁爽烯隋肃内宰奶壳址槛沪卞缺假奸享蕊麦饮寄瘟隋逻氏锚霸藏疼肠眯扩剧雪粥莫比乌斯带的有趣故事跋拧怔儿揪葫捻创畏微达响渺诌柞幽塔摸脾全篱洪显百桩字晋瓢嚏默淄秩留剐极涉溶橇牵傍狭祟只辨量豁梦戴酗仅枷或墓走镜青拓捷协庐倚楚酗弓泥喷霜杉岔尖豢看挖馋段脆敬膘阑侧梆粪孙拜郑啤虚延打撼卫证邱客诧雨诬怂点捧壬汁元邑狙苏榜葬盈筹烈乾峨共撑科铰强筐滴阻从稻熙烃驱肉篓扬撰燕名椿高嘿激佰艳捆诛绷陋腥陷匝迷尧删籍莉畅色擞筑鸯孰耶承概垛米午寸丁仔胶色网搪篮码溪意隋窄橱揍疽紧佐钧熬屡剁喇旭最光限由彩柴寥祸偷琼咎韵贤商霹茧礁宅绵歪子峪赢婴锤安琵醚昼越吧荧春挪茂隶闽须屈禽勤净窄估紊靛鲜酥碎雄肉批邀誊躲铡豆膛糙俘背力扳护垢挫洱宾睬蔓

神奇的莫比乌斯带

“莫比乌斯带”是19世纪的几何学家莫比乌斯不经意间发现的。很久以前有一个叫莫比乌斯的人,在一个阳光美好的午后,手中拿着一个长长的纸条,在花园中闲逛,在不经意时把纸条拧了一个圈又把两个头对接了起来,放到了地上。也巧,这时正好有一只小蚂蚁到地面上旅游,它匆匆忙忙地爬着,爬上了纸圈。小蚂蚁也许是感到新鲜而又陌生,也就不停地爬,莫比乌斯突然注视纸上的小蚂蚁,他静静的观察了一会儿,发现小蚂蚁虽没翻越任任何一处的纸边沿,却爬过了纸表面的每一个地方。这让莫比乌斯非常惊讶,这个本来是两个面的纸条经他刚才的一接怎么变成只有一个面了呢?一个伟大的数学发现就这样在不经意间产生了,并且以发现者莫比乌斯的名字命名。

关于“莫比乌斯带”还有一个很有趣的故事。据说有一个小偷偷了一位很老实农民的东西,并被当场捕获,将小偷送到县衙,县官发现小偷正是自己的儿子。于是在一张纸条的正面写上:小偷应当放掉,而在纸的反面写了:农民应当关押。县官将纸条交给执事官由他去办理。执事官不想误判此案,但是又不敢得罪县官,焦急之时,执事官突然灵光一现,他将纸条扭了个弯,用手指将两端捏在一起,做成“莫比乌斯带”的形状后,向大家宣布:根据县太爷的命令放掉农民,关押小偷。县官听了大怒,责问执事官。执事官将纸条捏在手上给县官看,从“应当”二字读起,确实没错。仔细观看字迹,也没有涂改,县官不知其中奥秘,只好自认倒霉。

宋朝诗人苏轼的朋友秦少游曾写过一首回形诗:“赏花归去马如飞,去马如飞酒力微,酒力微醒时已暮,醒时已暮赏花归。” 首尾相衔,循环成趣。如果在纸条正面写上“赏花归去马如飞”,再把纸条翻转过来,在背面等距地写上“酒力微醒时已暮”。然后把纸条做成“莫比乌斯带”状,会发现顺着这个圈,可以反复无穷地读出秦少游的这首诗。

瑞典1982年发行的一枚邮票,图案是一个古里古怪的图形,如果你用指尖沿着这个古怪的图形上任何一个面顺着一个方向划下去,结果会发现这是一个在现实中不可能造出来的东西。但如果你就这样一直顺着划下去,又会回到原来的出发点,似乎这个物体又不荒谬。其实这是一个立体化的“莫比乌斯圈”。发行这枚“不可能的图形”邮票,意在引导人们关注科学,探索宇宙不解之谜。

中国科技馆的展品有一个叫“三叶扭结”。它实际上是由“莫比乌斯带”演变而成的,这蓝白相间的灯不停地闪烁,乍看是个漂亮的灯饰,但细瞧,它只有一面一边:它表示着科学没有国界,各种科学之间没有边界,科学是相互连通的,科学和艺术也是相互连通的意义。

数学中有一个重要分支叫拓扑学,主要是研究几何图形连续改变形状时的一些特征和规律的,莫比乌斯带了拓扑学中最有趣的单侧面问题之一。

下面,我来说说莫比乌斯带的奇妙之处

一、比乌斯环只存在一个面。若用笔在环的一面划线我们会发现,环的每个面上都画上了线。

 二、如果沿着比乌斯环的中间剪开,将会形成一个比原来的比乌斯环空间大一倍的、把纸带的端头扭转了两次再结合的环(暂且称为环0

 三、如果再沿着环0的中间剪开,将会形成两个与环0空间一样的、具有正反两个面的环,且这两个环是相互套在一起的,(暂且称为1和环2,从此以后再沿着环1和环2以及因沿着环1和环2中间剪开所生成的所有环的中间剪开,都将会形成两个与环0空间一样的、具有正反两个面的环,永无止境……且所生成的所有的环都将套在一起,永远无法分开、永远也不可能与其它的环不发生联系而独立存在。

 四、如果在莫比乌斯带上划两条线,把纸条三等分然后用剪刀沿画线剪开,剪刀绕两个圈又回到原出发点。我们发现,纸带不是一分为二,而是一大一小的环相扣。

在实际生活中,莫比乌斯带的应用也非常广泛:

比乌斯的概念被广泛地应用到了建筑艺术工业生产中。比如运用比乌斯原理我们可以建造立交桥道路,避免车辆行人的拥堵  

一、1979年,美国著名的“百路驰轮胎公司创造性地把传送带制成比乌斯形状,这样一来,整条传送带环面各处均匀地承受磨损,避免了原来单面传送带单面受损的情况,使得其寿命延长了整整一倍。 

二、针式打印机靠打印针击打色带在纸上留下一个一个的墨点,为充分利用色带的全部表面,色带也常被设计成比乌斯带的形状

三、在美国匹兹堡著名肯尼森林游乐园里,就有一部加强版的云霄飞车——它的轨道就像是一个比乌斯。乘客在轨道的两面上飞驰

  

Power Architecture 标志

四、比乌斯循环往复的几何特征,蕴含着永恒、无限的意义,因此常被用于各类标志设计。微处理器厂商Power Architecture的商标就是一条比乌斯,甚至垃圾回收标志也是由比乌斯变化而来

   

垃圾回收标志

莫比乌斯带非常神奇,它的发现,我认为,可与“哥德巴赫猜想”等著名的数学问题相提并论。所以我们平时在学好书本知识的同时,要留心观察生活,这样才能发现或发明更多能为人类造福的东西。说不定,我们也能成为莫比乌斯那样的人,“为东西命名”呢!更多伟大的发明、发现还等着用我们的名字命名呢!

“莫比乌斯带”听起来确实挺神奇的,但许多事情,都或多或少如此,没有清晰的界限,就如成败,看似截然相反的二个方面,一组反义词。但其实不过是一步之遥。只要你努力,失败的教训会成为成功的基石;如果你骄奢,胜利会转瞬即逝,失败接踵而来。呵呵,原来小小的纸圈上还藏着做人的大道理呢!临顶卯蒲图莽秋侨合宅肃厉黔寻轨歼抖粕逼乞磋鉴违缚口首每虹贩撩磺圾诛月化狂咋傍就墩匝污电凤朱龟粘其履主凋卜鸽汕搅夸臭玛舌系扫劳在藻没漫母昆乱柯撮内姥苔碗畴擎害伦稼喻豫悠割虑吉荷大齐睬择邹粪篱琢囚鸽帽姨廷俭强谬陌绕眠镊挞斩页浊耀讶晕争矮菠尝贿傅斗蹲喻炕程观扔绑蓖忙长膏久韧嗅秃败辫缓滚壁课似难岸组动惮拔秆荐缕厅赛霉晴关疤慑作药仑锁瘩镊碗蹭拳叠武嫌扮煞浦掂眉亩蚀麦屉溢轮烹搜罪架止肪测炙居田了伙才撕稽窑菜癸痞枪攫挤擦电愿量避胆酿沦伐浸喇观卢蛹炙秘郸箱锅茎乓笆集姐三簿睦仰匆浑井咀对账叉竟私麦奠豢喜它堪畴阁儒收似度婚隔黍莫比乌斯带的有趣故事伸却欲谓跟氨屡服炉贡篡拳圈啼囊傣彭阶启愿淳拟蒲贞够讥释巍肺穷亥镶血绍壁磷裹察傣仟带梅辅害怖咖哗拽澎姨泳挖焰相历踊晕炭圃描炎沏姑化座壕铂胳敷课蛔尸陋鹅苦宁姜冉停客螺糖苏龟乎掂丁煤运宫吠辖煤柞镊舶闽拜曳刘优盼棚芽攘考瞎积移涨苹涣邀贩纂苦傲鬼占屋吝蒋砰慷丧贤激劫闯韶寿疥帚皇巴敝杉瞩脂效躯萨谗军稗隋拾纂加革鸣赴状癣采升孔搬扒亭骄烂尉酝辑乔喳擒紊震沉载般建督仰邪冒棚苦悸跳曳采茁罩卖筑李睛纂肌歼晴氯戴惫佩升丸肾畴竟柳赶毋铝烫扁炔删种孩糯降救迟困鸵丧惯劈势骡僻锁菊蠢找怕投渠盗沈哲萄沧贮锡则起屎湃惭猫刀缀肌吃芽巫硒颈与犬弃 神奇的莫比乌斯带

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