造出更好的傳送帶
發(fā)布時(shí)間:2018-06-30 來源: 散文精選 點(diǎn)擊:
在數(shù)學(xué)中,小事可能帶來嚴(yán)重的后果。例如,取一條任意長(zhǎng)度的紙帶,雙手各執(zhí)一端,扭曲180°,然后將兩端粘在一起,就得到了一條莫比烏斯帶(又稱莫比烏斯環(huán))——一種在數(shù)學(xué)上非常奇異的物體,而所用的材料不過是基本的辦公用品。
莫比烏斯帶的特別之處在于,在數(shù)學(xué)中它沒有定向性,也就是說,它只有一個(gè)面。乍聽之下,這似乎不可能,但你可以自己動(dòng)手證明這一點(diǎn)。拿一支鉛筆,從紙帶的任意位置開始畫一條線,一直畫下去(確保這條線和紙帶的邊緣平行,否則可能會(huì)畫出界),最終,你將回到起點(diǎn),而且,這條線會(huì)穿過紙帶的整個(gè)表面。如果紙帶有兩個(gè)面——一個(gè)內(nèi)面和一個(gè)外面,這條線只會(huì)穿過其中一個(gè)面。
這種奇怪的單面物體廣泛地出現(xiàn)于世界各地,并不局限于數(shù)學(xué)書和黑板上。例如,1957年,美國(guó)古德里奇公司根據(jù)莫比烏斯帶的原理造了一條輸送帶,兩面都可以使用,從而減少了磨損。一些錄音帶和打字帶之所以被設(shè)計(jì)成莫比烏斯帶的形狀,也是應(yīng)用了這一原理:可以充分利用更多的表面,增強(qiáng)產(chǎn)品的耐用性。莫比烏斯帶也被應(yīng)用于電子行業(yè),尤其是電阻器中(限制電路中的電流)。在生物學(xué)領(lǐng)域,一些分子的構(gòu)型也呈現(xiàn)出莫比烏斯帶的結(jié)構(gòu)。
莫比烏斯帶是以19世紀(jì)德國(guó)數(shù)學(xué)家奧古斯特·費(fèi)迪南德·莫比烏斯的名字命名的。莫比烏斯家世顯赫,其家族成員包括推動(dòng)了16世紀(jì)早期宗教改革的宗教思想家馬丁·路德。他還曾師從歷史上成就頗為豐碩的數(shù)學(xué)家卡爾·弗里德里希·高斯。
莫比烏斯帶生動(dòng)地說明,任何人都有可能創(chuàng)造一個(gè)可能具有深刻的數(shù)學(xué)含義的簡(jiǎn)單物體。再?zèng)]有什么比用自己的雙手掌握數(shù)學(xué)更讓人興奮的了。
熱點(diǎn)文章閱讀