莫比乌斯带是谁发明的
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;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”
制作方法
拿一张白的长纸条,把一面涂成黑,然后把其中一端扭转180°,再把两端连上,就成为一个莫比乌斯带。
我们把一个莫比乌斯环沿中线剪开。剪开后,居然没有一分为二,而是变成了一个大环。将莫比乌斯纸环沿着三等分线剪开,会在剪完2个圈后又回到原点,形成一大一小相互套连的两个环,大环周长是原莫比乌斯环的两倍,小环周长与原莫比乌斯环相同。
麦比乌斯圈
如果我们进一步实验,将莫比乌斯环沿4等分线剪开,我们会发现下面的现象:居然剪出了两个互相链接的纸环,展开2个纸环并拉直,可以看出2个纸环是一样长的。
将莫比乌斯环沿5等分线剪开,则可以剪出3个互相链接的纸环,展开3个纸环并拉直,可以看出其中2个环一样长,另一个环长度是其他两环的一半。将莫比乌斯环沿6等分线剪开,可以剪出3个互相链接的纸环,展开3个环可以看到,3个环一样长。
新得到的这个较长的纸圈,本身却是一个双侧曲面,它的两条边界自身虽不打结,但却相互套在一起。把上述纸圈,再一次沿中线剪开,这回可真的一分为二了,得到的是两条互相套着的纸圈,而原先的两条边界,则分别包含于两条纸圈之中,只是每条纸圈本身并不打结罢了。
相反,拿一张白的长纸条,把一面涂成黑,把其中一端360度翻一个身,粘成一个双侧曲面。用剪刀沿纸带的中央把它剪开。纸带不仅没有一分为二,反而剪出两个环套环的双侧曲面。
莫比乌斯带还有更为奇异的特性。一些在平面上无法解决的问题,却不可思议地在莫比乌斯带上获得了解决。
比如在普通空间无法实现的"手套易位"问题:人左右两手的手套虽然极为相像,但却有着本
质的不同。我们不可能把左手的手套完全贴合于右手;也不能把右手的手套完全贴合于左手。无论你怎么扭来转去,左手套永远是左手套,右手套也永远是右手套。不过,倘若你把它搬到莫比乌斯带上来,那么解决起来就易如反掌了。
在自然界有许多物体也类似于手套那样,它们本身具备完全相像的对称部分,但一个是左手系的,另一个是右手系的,它们之间有着极大的不同。