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人们常说:事物都有两面性。比如,一张纸就存在两面。那么,你有没有见过只有一个面的纸呢?
1858年,有一个叫莫比乌斯的德国数学家,在一个阳光美好的午后,不经意地把手上拿着的一个长长的纸条拧了一个圈,又把两端对接了起来。也巧,这时正好有一只小蚂蚁到他的桌面上“旅游”,于是他小心翼翼地把小蚂蚁“请”到了手中的纸上,小蚂蚁也许是感到“新鲜”而又“陌生”,也就不停地到处“游荡”,莫比乌斯轻轻地注视着纸上的小蚂蚁,但是,令他没有想到的是小蚂蚁虽然没有翻越任何一处纸的边沿,却爬过了纸表面的每一个地方。这让莫比乌斯非常惊讶,这个本来是两个面的纸条经他刚才的一接怎么变的只有一个面了呢?
一个伟大的数学发现就这样在不经意间产生了,并且以发现者莫比乌斯的名字命名——莫比乌斯带。莫比乌斯带的神奇之处在于普通纸带都有两个面,一个正面,一个反面,两个面可以涂成不同的颜色;而给莫比乌斯带涂色,只能不间断地涂上一种颜色。
莫比乌斯带如何制作
莫比乌斯带制作起来也是非常简单地:剪一个长条状的纸条,捏住一端将另一端扭转180度,然后把两端粘贴起来。这样,一条简易的莫比乌斯带就做好了。如果你有兴趣,可以动手操作一下。
莫比乌斯带在生活中的用途
莫比乌斯带看似是一个有趣的小把戏,但实际上,它在生活中的用途是非常广泛的。
比如:车站、工厂的传送带就做成了“莫比乌斯带”状结构,这样不仅可以增大皮带磨损的面积,还可以使应力分布到“两面”,从而延长一倍的使用周期;还有就是,在游乐园中的过山车也是运用莫比乌斯带的特性,来使过山车在轨道两面通过;同样,运用莫比乌斯带原理我们可以建造立交桥和道路,避免车辆行人的拥堵。除此之外,垃圾回收标志也是莫比乌斯带的样子,等等。
莫比乌斯带与艺术
此外,荷兰板画家埃舍尔更是将莫比乌斯带与绘画结合得淋漓尽致。我将最具代表的两幅作品展示在了文稿中,如果你有兴趣,可以打开文稿看一看。
第一幅图看起来像是两队人马往相反的方向行进,其实他们就在一个面上,而且是沿同一个方向行进的。第二幅图是由飞翔的天鹅组成的一个“8”字形,而且中间“8”字的交接处,正对我们的白色天鹅飞过的空隙,构成了三只完美的黑色天鹅,最白和最黑,交错而过。
这些,足以体现莫比乌斯带的艺术魅力。
莫比乌斯带的有趣故事
人们还根据莫比乌斯带的特征编出了这样一个有趣的故事。据说有一个小偷偷了一位很老实农民的东西,并被当场捕获送到县衙,但是县官发现小偷正是自己的儿子。
于是在一张纸条的正面写上“小偷应当放掉”,而在纸条的反面写了“农民应当关押”。县官将纸条交给执事官由他去办理。聪明的执事官将纸条扭了个弯,用手指将两端捏在一起。然后向大家宣布:根据县太爷的命令放掉农民,关押小偷。县官听了大怒,责问执事官。执事官将纸条捏在手上给县官看,从“应当”二字读起,确实没错。仔细观看字迹,也没有涂改,县官不知其中奥秘,只好自认倒霉。
县官知道执事官在纸条上做了手脚,怀恨在心,伺机报复。一日,又拿了一张纸条,要执事官一笔将正反两面涂黑,否则就要将其拘役。执事官不慌不忙地把纸条扭了一下,粘住两端,提笔在纸环上一划,又拆开两端,只见纸条正反面均涂上黑色。县官的毒计又落空了。
现在,你是否感受到了莫比乌斯带的神奇之美呢?虽然是一条小小的莫比乌斯带,但却体现着数学的魅力。实际上,数学来源于生活又服务于生活,只要你留心观察,你就可以发现生活中处处有数学。
最后,请你试着操作一下:用剪刀沿着莫比乌斯带的中线剪开,看看会出现什么情形?欢迎你在评论区留言互动,分析你的看法。
以上就是今天的头条内容,希望听了以后对你有所启发,我们明天再见!



