只有一个面的纸带——莫比乌斯带
公元1858年,德国数学家莫比乌斯(Mobius,1790~1868)和约翰·李斯丁发现:把一根纸条扭转180°后,两头再粘接起来做成的纸带圈,具有魔术般的性质。普通纸带具有两个面(即双侧曲面),一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而这样的纸带只有一个面(即单侧曲面),一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。这种纸带被称为“莫比乌斯带”(也就是说,它的曲面从两个减少到只有一个)。
# 命名来源
公元1858年,德国数学家莫比乌斯(Mobius,1790~1868)和约翰·李斯丁发现:把一根纸条扭转180°后,两头再粘接起来做成的纸带圈,具有魔术般的性质。普通纸带具有两个面(即双侧曲面),一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而这样的纸带只有一个面(即单侧曲面),一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。这种纸带被称为“莫比乌斯带”(也就是说,它的曲面从两个减少到只有一个)。
# 概念描述
莫比乌斯带是一个二维的紧致流形(即一个有边界的面),可以嵌入到三维或更高维的流形中。这个带子本身是个二维概念,但它的扭曲是个三维动作,把二维材料施加三维动作,那它就是个三维物体概念了。莫比乌斯带严格意义上讲不是穿越了边界来到了反面,而是这个带子本身的表面就是个整体,是一面。一个莫比乌斯带沿边界粘上一个圆盘就得到二维实射影空间,两个莫比乌斯带沿边界粘起来就得到一个克莱因瓶。
莫比乌斯带的重要特性是:虽然在每个局部都可以说正面反面,但整体上不能分隔成正面和反面,即这种曲面是只有一个面的 “单侧曲面”。
# 引申意义
可能莫比乌斯环在每个人心中的意义都不同,如下是摘自知乎一位匿名用户的回答,是不是觉得还蛮有意思呢!
# 理想爱情。
• 如果某个人站在一个巨大的莫比乌斯带的表面上沿着他能看到的“路”一直走下去,他就永远不会停下来。
• 数学家断言:莫比乌斯带只有一边。如果你不相信,就请剪开一个验证,带子分离时候却还是相连。
# 三维建模
下图是我用Solidworks绘制的莫比乌斯环,直接来看是由三个莫比乌斯带沿边线两两粘合而成的,提供下载链接,大家可以自己尝试呀!
(本文部分图片源自网络,如侵删)
莫比乌斯环SW模型下载 (opens new window)
每日歌曲分享之《烟笼长安》
岁月不堪数,故人不知处。最是人间留不住,三千红尘路,长安故土。