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折纸与科学「折纸的最高境界」

时间:2023-01-25 12:37:17 来源:扬帆的阿拉帆

大家好,折纸与科学「折纸的最高境界」很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

相信大部分人都认为折纸这门手艺只是小孩子过家家的娱乐,不过就是叠个纸鹤、做个纸花而已,如果说折纸也能帮助解决连NASA都怵头的航天难题,你敢相信吗?

今天我们要说的,就是这样一个在常人来看“不务正业”的折纸大神——罗伯特·朗,正是他的折纸技艺帮助NASA成功解决了太阳能板和太空望远镜方面的设计难题。

罗伯特出生在美国俄亥俄州,虽是一位毕业于斯坦福大学的物理学博士后,但他对于“折纸”技艺的浓厚兴趣早在6岁时就已经萌生。一开始他只是叠一些简单的纸鹤,但凭着自己的努力和不断追求,罗伯特在十几岁时就已经能够自己设计折纸的图形。大学期间,罗伯特还加入了美国一个知名的折纸兴趣团队,与各路高智商的折纸爱好者进行交流和研讨,这让他对这项技艺感到痴迷。

用罗伯特当时的话说就是,一张简简单单的纸,来回折叠之后,竟然能变换出不同的花样和造型,这是个多么令人称奇的事情。

在读了博士后之后,罗伯特就开始尝试自己仿照着喜欢的物件叠出纸质翻版物。通常,对于一个较复杂的折叠对象,罗伯特需要用几个月的时间来构思轮廓和叠法,最终再用几个小时才能折叠完成。值得一提的是,罗伯特是一个非常喜欢追求极致的人,而这也让他的作品都非常的“极致”。

一般,他的作品都不会用到任何剪辑、也无需任何拼接,甚至不需要靠胶水来粘合。而这,就需要对折痕进行大量的计算才能实现,虽然十分枯燥,但罗伯特依然乐此不疲地进行着自己的折纸创作。

虽然这段时光过得很快乐,但罗伯特很快就意识到了这项技艺无法成为他维持生计的手段。于是,这位物理学出身的大神就来到NASA谋求了一份工作,在之后的十多年里,罗伯特虽然痴迷于折纸,但工作也没有落下。他不仅在激光领域发表了80多篇学术论文,还拿到了46项个人专利,同时,他还发现折纸这种看似简单的技艺其实也是可以通过精密的数学计算玩出科技范儿的。

眼看钱攒都差不多了,自己不用为生计发愁了,终于在2001年,罗伯特为了追求自己的折纸梦想离开了NASA。辞职之后,罗伯特开始深入研究几何数发明方程式,成功创造出了全新的折叠模式,并以此设计出了一套数学折纸软件。这个软件的强大之处就在于它不仅可以根据编入的折纸公式自动形成各种想要折成的作品的折痕,而且还能精确计算出折纸的每一步顺序。

就这样,罗伯特打通了用数学思维折纸的技巧,并以此制作出了一系列极其复杂的折纸作品,题材多为植物与昆虫,比如连脚趾头都清晰可见的纸乌有着400个鳞片的鲤鱼。

后来,罗伯特甚至还制作出了这只有着1000个鳞片的蛇。由于罗伯特在细节上的苛求,这些做出来的成品一个个都栩栩如生,堪称完美。

之后有一天,他在NASA的老同事找上门来了。原来,由于NASA太空船的货舱空间实在是过于有限,比如想要塞下更多的卫星就必须要解决庞大的太阳能面板塞在哪里的问题。他们研究了好久也没有找到用什么办法能够节省空间,于是就寄希望于“折纸大神”罗伯特上了。

希望他能通过类似“折纸”的方式来解决这一空间难题,而罗伯特也没有辜负同事们的期望,成功设计出了一款可以折叠的太阳能板,不仅运输时候能折叠成小巧的样子,而且面板面积更大。发射之后连太阳能板的展开工作也是全自动的,完全不需要宇航员的协助。

这次的经历,让罗伯特发现了折纸不仅是一门艺术,更能被用于解决大的科研问题上

比如在汽车安全气囊的设计上,罗伯特就用此前曾在制作纸昆虫足部时用到的折叠方法,完美解决了此前安全气囊内层空间不够大的问题。此外,他的折纸算法还在微血管内支架模型,抗癌药物等领域的设计上发挥了重要的作用。

虽然听起来很不可思议,但这些例子已经证明,把“折纸”玩到极致,也能够解决我们日常生活中的实际问题。

这个世界上物理学家有很多,但能将折纸玩到这么极致的,恐怕也只有罗伯特了,毕竟,数学与科学的本质,其实还是要替人类解决问题,而罗伯特显然已经做到了


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