采蓮人在綠楊津,
在綠楊津一闋新,
一闋新歌聲漱玉,
歌聲漱玉采蓮人.
這是古代白話小說《蘇小妹三難新郎》中蘇小妹作的回文詩.這首回文詩,你可以反復(fù)吟詠,永無休止.數(shù)學(xué)上也有類似的神奇現(xiàn)象.
1858年,德國數(shù)學(xué)家莫比烏斯(1790~1868)發(fā)現(xiàn):一個扭轉(zhuǎn)180°后再把兩端粘接起來的紙帶,具有魔術(shù)般的性質(zhì).這樣的紙帶不同于普通的紙帶,它的正面和反面連在一起,它只有一個面.一種顏色就能涂滿整個曲面.一只小甲蟲不翻越任何邊界就能爬遍這個紙帶的所有部分.這個發(fā)現(xiàn),震動了整個科學(xué)界,人們把它叫做“莫比烏斯帶”.
同學(xué)們自己可以動手做一條“莫比烏斯帶”來驗證這個性質(zhì).先裁一張紙條,兩端像上圖那樣剪成斜角.在紙條的正面等距離地寫上七個字:“采蓮人在綠楊津”.然后,把紙翻轉(zhuǎn)過來,在紙條的反面,再等距離地寫上另外七個字:“一闋新歌聲漱玉”.接下來把紙條的一端扭轉(zhuǎn)180°,使兩端粘接起來,也就是使斜角正好對齊.這時順著這個“莫比烏斯帶”,就可以反復(fù)地讀出蘇小妹的回文詩.
“莫比烏斯帶”在生活與生產(chǎn)中有許多應(yīng)用.比如打印機打字的色帶裝置就是按“莫比烏斯帶”設(shè)計的.色帶在盒中一折一折地疊起來,其中有一折是扭著的.由于扭轉(zhuǎn)180°,所以把正面和反面連在一起,這樣等于兩面打印,既節(jié)省時間,又節(jié)約紙張.
相傳古代有一位國王,臨終前留下了一份遺囑,要求在他死后把國土分成五塊,分給五個兒子,每個兒子各得一塊.不過,這五塊土地中的每一塊,都必須與其余四塊相連,使得居住在每塊土地上的人,可以不必經(jīng)過第三塊土地,而直接到達任何一塊土地上去!至于每塊土地的大小,則由兒子們自己協(xié)商解決.老國王死后,兒子們卻發(fā)現(xiàn)在地球表面上,這份遺囑根本無法執(zhí)行!
同學(xué)們,你能說出在地面上老國王的遺囑無法執(zhí)行的原因嗎?假如故事中的老國王和他的兒子們是生活在神奇的“莫比烏斯帶”上,你能幫幫這幾位可憐的王子,去執(zhí)行他們父親的遺囑嗎?