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        折紙是道數(shù)學(xué)題

        2019-01-13 07:48:46高珮莙
        讀者·校園版 2019年1期
        關(guān)鍵詞:設(shè)計(jì)

        高珮莙

        揉皺、撫平、邊線對(duì)齊,羅伯特·朗纖長(zhǎng)靈活的手指在薄薄的正方形紙片上來(lái)回穿梭,像在彈奏一段美妙的旋律。一只惟妙惟肖的甲殼蟲(chóng)輪廓漸漸清晰,兩根觸角微微顫動(dòng),細(xì)細(xì)的足尖頂著精巧的小鉗子,看起來(lái)宛如活物。

        這是一門(mén)起源于13世紀(jì)的日本的古老手藝,昆蟲(chóng)是其中難度最高的門(mén)類(lèi)。

        數(shù)百年來(lái),折紙藝術(shù)家大多只能重復(fù)過(guò)去的100多種經(jīng)典作品,對(duì)這些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的小玩意兒束手無(wú)策。直到20世紀(jì)90年代,世界各地的折紙愛(ài)好者掀起了一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的“折紙昆蟲(chóng)大戰(zhàn)”,朗才創(chuàng)造出新的折紙法。在折一個(gè)新作品前,他需要先進(jìn)行精密計(jì)算,用鉛筆和尺子勾勒出詳細(xì)的折痕圖,再按圖進(jìn)行操作。

        那時(shí),這個(gè)始終拼殺在“昆蟲(chóng)大戰(zhàn)”最前線的瘦高的美國(guó)人,還是圣何塞光譜二極管實(shí)驗(yàn)室的一名科學(xué)家。2001年,他決定放棄體面的職業(yè),專(zhuān)注于自己的人生追求。

        如今,這位“不務(wù)正業(yè)”的物理學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)作出數(shù)百種復(fù)雜而精妙的折紙作品。其中有翅膀張開(kāi)足有4.3米長(zhǎng)的翼龍,也有小到只有5毫米高的鳥(niǎo)兒。隨手拿出一件,便能賣(mài)出幾百美元甚至幾千美元的高價(jià)。

        羅伯特·朗志不在此。

        從某種角度來(lái)看,不管多復(fù)雜的折紙都能被歸納為數(shù)學(xué)問(wèn)題。從解析幾何、線性代數(shù)、微積分到圖論,數(shù)學(xué)徹底改變了折紙藝術(shù)。設(shè)計(jì)折紙時(shí),一臺(tái)計(jì)算機(jī)在幾秒鐘內(nèi)就能解出一大堆方程式,比人伏案數(shù)周的煩瑣分析更準(zhǔn)確,也讓藝術(shù)家有機(jī)會(huì)探索更廣闊的藝術(shù)空間。

        朗開(kāi)發(fā)了一款名為T(mén)reeMaker的免費(fèi)軟件,折紙愛(ài)好者只要在腦海中構(gòu)思好造型,在軟件上輸入尺寸信息,這款軟件就可以生成折痕圖。他編寫(xiě)的另一個(gè)程序則可以將特定的模型轉(zhuǎn)換成一步一步的折疊指令。

        折紙變得越來(lái)越復(fù)雜,也越來(lái)越實(shí)用。無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)密的褶皺里,藏著無(wú)窮無(wú)盡的可能性。

        參考折疊昆蟲(chóng)足部的方式,朗幫助一家德國(guó)汽車(chē)公司設(shè)計(jì)了一款可以折疊得更加平整的安全氣囊,大大減少了原設(shè)計(jì)占用的空間。

        他還與一家醫(yī)療技術(shù)公司合作開(kāi)發(fā)了一種可以折疊的網(wǎng)狀心臟支架,可以通過(guò)細(xì)管從兩根肋骨之間植入人體。

        美國(guó)勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室邀請(qǐng)他,目標(biāo)是把一個(gè)鏡頭直徑100米、占地面積比標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)還要大的巨型太空望遠(yuǎn)鏡折疊起來(lái),裝在3米寬的火箭艙里送進(jìn)太空。盡管這個(gè)“眼鏡計(jì)劃”最終沒(méi)有付諸實(shí)施,但朗因此成名。

        憑借這門(mén)手藝,朗以專(zhuān)家的身份被老東家NASA請(qǐng)了回去。他設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能板在發(fā)射時(shí)纏繞在衛(wèi)星上,幾乎不占什么空間,但到了太空后就能自動(dòng)展開(kāi),表面積比過(guò)去的更大。

        一開(kāi)始用數(shù)學(xué)分析折紙,朗只是想做出更好看的東西。這個(gè)曾被質(zhì)疑玩物喪志的科學(xué)家,真正把愛(ài)好“玩上了天”。

        人們已經(jīng)意識(shí)到,折紙可以用來(lái)解決現(xiàn)實(shí)世界中的問(wèn)題。

        麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)可以自動(dòng)收縮折疊的機(jī)器人,只要4分鐘就可以遠(yuǎn)程自動(dòng)組裝,在危險(xiǎn)環(huán)境中實(shí)施搜救和建造避難所。折紙式人造肌肉能讓機(jī)器人舉起超過(guò)自身重量千倍的重物。

        NASA研發(fā)的探索機(jī)器人可以折疊成巴掌大小,代替人類(lèi)在陌生的星球來(lái)去自如。裝在膠囊里的折紙機(jī)器人能夠在人類(lèi)的胃里自動(dòng)展開(kāi),帶走誤吞的電池、治療胃潰瘍。

        根據(jù)折紙?jiān)?,楊百翰大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出超級(jí)微小的手術(shù)鉗,并正在嘗試用可折疊的填充物來(lái)替換脊柱上的受損軟骨。麻省理工學(xué)院的科研人員則在嘗試證明,如果蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊,可能導(dǎo)致阿爾茨海默癥或瘋牛病。

        野心勃勃的羅伯特·朗相信,折紙的未來(lái)還有無(wú)數(shù)種可能?!熬拖駭?shù)學(xué)一樣?!彼f(shuō),“它們就在那里,等待被發(fā)現(xiàn)?!?/p>

        最初,日本人折疊千紙鶴,祈禱病人早日康復(fù)。也許有一天,這門(mén)手藝真的能挽救生命。

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