看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

說起堅貞的愛情,你會想到什麼?

大多數人一開始想到的應該是山盟海誓,海枯石爛;文學素養高的同志應該會想到山無稜,江水為竭,冬雷震震,夏雨雪,天地合,乃敢與君絕。而對於理科生來說,可能莫比烏斯環更能體現愛情的堅貞,永恆。

莫比烏斯環,被看作空間幾何的一大奇觀,也是藝術界的寵兒,更是愛情中的信物。今天,我們就來細說一下,傳說中的莫比烏斯環。

看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

莫比烏斯環的前身是莫比烏斯帶。其實莫比烏斯帶的製作相當簡單,只需要把一條紙帶一端捏住不動,另一端旋轉180度,再將兩端連線起來,就成了莫比烏斯帶。將莫比烏斯帶沿中線剪開,就會得到兩個相互勾連的環,這就是莫比烏斯環。

莫比烏斯帶是由德國數學家莫比烏斯和約翰·李斯丁在1858年發現。莫比烏斯帶最特別的性質就是單側曲面。一般的紙帶都是雙側曲面,也就是一個正面,一個反面。

通俗來說,假定在正常紙帶的正面放一隻蟲,假定這隻蟲只能向前爬,他是無法到達紙帶背面。而如果是莫比烏斯帶,同樣的蟲是可以爬的背面。

看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

正因為這個原因,很多人認為,莫比烏斯帶不屬於三維空間的產物。同理還有克萊因瓶。

莫比烏斯帶是典型的拓撲圖形,因此可以在製作的時候可以改變旋轉角度,具體角度為180°×n(n=2x+1,x∈N+)

同時,莫比烏斯帶的物理學性質,三維空間結構也是歷代科學家研究的重點。20世紀中期,英國非線性動力學家Gert van der Heijden和Eugene Starostin利用方程破解了莫比烏斯的三維空間結構。此後,莫比烏斯帶進入了應用的年代。

看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

在力學方面,如果用莫比烏斯帶作傳送帶,

理論上

可以讓使用壽命達到100%,即永遠不會壞。因為莫比烏斯帶是單側曲面,受力均勻,從而可以大幅減少傳送帶老化,易損的問題。

在資訊行業,老式磁帶在製作時往往採用莫比烏斯帶的方式連線磁帶,這是因為莫比烏斯帶可以兩面同時承接資訊,相同長度下燒錄更多的資訊。

看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

在哲學上,莫比烏斯帶象徵著兩面即一面,也就是矛盾的對立與統一。同時,由於從中間剪開後的特殊性質,代表著世界是普遍聯絡的。

在文學和宗教中,莫比烏斯帶除了是愛情堅貞的象徵以外,還是輪迴的象徵。在婆羅門教中,所謂生死輪迴是說“舍此蘊已復趣他蘊”。世間眾生因造作善不善諸業而有業報,此業報有六個去處,被稱為六道。六道分別為:天神道、修羅道、畜生道、餓鬼道、地獄道、人間道。所謂六道輪迴,按照生前因果自然會進入不同的道。輪迴是不斷在天道至地獄道之間的六道進行,只看生前善惡。在後來的佛教中,也有很多關於輪迴的語段,如《正法念處經》卷七之偈曰:“非異人作惡,異人受苦報;自業自得果,眾生皆如是”。

看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

韓國在2013年拍攝的倫理片《莫比烏斯》就是透過莫比烏斯帶,展現人困在痛苦中無止盡惡性迴圈的一種隱喻;科幻小說中也常常出現莫比烏斯帶的身影,如亞瑟·克拉克的《黑暗之牆》。

在外交上,是的,莫比烏斯帶的應用可以到達外交。巴黎學派的學者彼戈提出的“莫比烏斯安全帶”便是將內部安全和外部安全融合為整體安全,將以往內外兩個層面的安全化程序納入統一的安全程序中,減少、消除兩者間的間隔與區分,促使國家的傳統職能從保護內部免受外來安全威脅轉向塑造周邊、區域、甚至全球的安全網路與秩序。

在藝術領域,莫比烏斯帶也是藝術家們的寵兒。在華盛頓的史密斯森林歷史和技術博物館中,就有一尊莫比烏斯帶的雕像。荷蘭的建築師本·範·伯克爾也據此設計了莫比烏斯住宅。

看得透的是莫比烏斯,看不透的是空間

無限旋轉,單曲側面的輪迴,莫比烏斯帶帶給人們的,不僅僅是神秘,還有自然的規律;也是我們探索世界,探索自然的一項碩果。

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