死侍的结尾曲叫什么:麦比乌斯带是什么?

来源:百度文库 编辑:高考问答 时间:2024/04/28 02:45:54

麦比乌斯圈(Möbius strip, Möbius band)

一种单侧、不可定向的曲面。因A.F.麦比乌斯(August Ferdinand Möbius, 1790-1868)发现而得名。将一个长方形纸条ABCD的一端AB固定,另一端DC扭转半周后,把 AB和CD粘合在一起 ,得到的曲面就是麦比乌斯圈。

数学上流传着这样一个故事:有人曾提出,先用一张长方形的纸条,首尾相粘,做成一个纸圈,然后只允许用一种颜色,在纸圈上的一面涂抹,最后把整个纸圈全部抹成一种颜色,不留下任何空白。

你想想,应该怎样粘这个纸圈?

如果是纸条的首尾相粘做成的纸圈有两个面,势必要涂完一个面再重新涂另一个面,不符合涂抹的要求,能不能做成只有一个面、一条封闭曲线做边界的纸圈儿呢?

对于这样一个看来十分简单的问题,数百年间,曾有许多科学家进行了认真研究,结果都没有成功。

后来,德国数学家麦比乌斯对此发生了浓厚兴趣,他长时间专心思索、试验,也毫无结果。

有一天,他被这个问题弄得头昏脑涨了,便到野外去散步。新鲜的空气,清凉的风,使他顿时感到轻松舒适,但他头脑里仍然只有那个尚未找到的圈儿。

一片片肥大的玉米叶子,在他眼里变成了“绿色的纸条儿”,他不由自主地蹲下去,摆弄着、观察着。

叶子弯取着耸拉下来,有许多扭成半圆形的,他随便撕下一片,顺着叶子自然扭的方向对接成一个圆圈儿,他惊喜地发现,这“绿色的圆圈儿”就是他梦寐以求的那种圈圈!

麦比乌斯回到办公室,裁出纸条,把纸的一端扭转180。,再将两端粘在一起,这样就做成了只有一个面的纸圈儿。

圆圈做成后,麦比乌斯捉了一只小甲虫,放在上面让它爬。结果,小甲虫不翻越任何边界就爬遍了圆圈儿的所有部分。麦比乌斯圈激动地说:“公正的小甲虫,你无可辩驳地证明了这个圈儿只有一个面。”

上面说的游戏,只有把白纸条粘成“麦比乌斯圈”,才能按要求完成。

做几个简单的实验,就会发现“麦比乌斯圈”有许多让我们惊奇有趣的结果。

如果在裁好的一张纸条正中间画一条线,粘成“麦比乌斯圈”,再沿线剪开,把这个圈一分为二,照理应得到两个圈儿,奇怪的是,剪开后竟是一个大圈儿。

如果在纸条上划两条线,把纸条三等分,再粘成“麦比乌斯圈”,用剪刀沿画线剪开,剪刀绕两个圈竟然又回到原出发点,猜一猜,剪开后的结果是什么,是一个大圈?还是三个圈儿?都不是。它究竟是什么呢?你自己动手做这个实验就知道了。

数学中有一个重要分支叫“拓扑学”,主要是研究几何图形连续改变形状时的一些特征和规律的,“麦比乌斯圈”变成了拓扑学中最有趣的问题之一。

关于麦比乌斯圈的单侧性,可如下直观地了解,如果给麦比乌斯圈着色,色笔始终沿曲面移动,且不越过它的边界,最后可把麦比乌斯圈两面均涂上颜色 ,即区分不出何是正面,何是反面。对圆柱面则不同,在一侧着色不通过边界不可能对另一侧也着色。单侧性又称不可定向性。以曲面上除边缘外的每一点为圆心各画一个小圆,对每个小圆周指定一个方向,称为相伴麦比乌斯圈单侧曲面圆心点的指向,若能使相邻两点相伴的指向相同,则称曲面可定向,否则称为不可定向。麦比乌斯圈是不可定向的。

每一张纸均有两个面和封闭曲线状的棱,如果有一张纸它有一条棱而且只有一个面,使得一只蚂蚁能够不越过棱就可以从纸上的任何一点到达其他任何一点,这有可能吗?事实上是可能的,只要把一条纸带半扭转,再把两头贴上就行了。这是德国数学家麦比乌斯在1858年发现的,自此以后那种纸带就以他的名字命名,称为麦比乌斯带。

麦比乌斯带只有单边,也只有单面。如果你用一把漆刷沿着纸带方向

刷漆,那么你将发现,当漆刷回到起点时,它已漆满整个纸带的表面。如

果你沿着纸带的一面做一种魔术记号,那么你也会立即相信,纸带只有一

个边。

如果你沿着纸带方向把麦比乌斯带剪成两半,果然,就像五打油诗所

说的,它仍然还是一条带子。