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一条纸带扭半圈,为什么就只剩「一个面」了?

普通纸圈分内外两面、上下两条边;扭半圈再粘上,内外就接成同一条路,两条边也连成一条线。这就是莫比乌斯环。

答案

拿一条纸带,扭半圈、首尾粘住,你就得到一个「只有一面、只有一条边」的怪东西。它叫莫比乌斯环。

普通纸圈分内外两面、上下两条边;扭半圈再粘上,内外就接成同一条路,两条边也连成一条线。笔尖能始终不越过边缘,一笔涂满整条纸带——因为根本没有「另一面」可翻。

1858 年,德国数学家莫比乌斯与利斯廷几乎同时独立发现了它。它是数学上最简单的「不可定向曲面」:没法在整条带上一致地分出正反。

更好玩的是剪它。沿中线剪开,你以为得到两个圈,结果是一个长度翻倍、带两整圈扭转的大环;从三分之一处剪,会得到一个莫比乌斯环和另一个大环,两者彼此套着解不开。

它早就在生活里干活:传送带做成莫比乌斯环,两面均匀磨损,寿命接近翻倍;老式打印机色带、八轨磁带同理,让带子跑出两倍长度。回收标志那三支箭头,走的也是这条路。

一句话总结: 莫比乌斯环提醒我们:只要把连接方式改一点点,「两面」和「两件东西」都可以变成「一面」和「一件」。

青山的想法

扭半圈,两个面就变成一个面了。我在想,如果我也换个方式连接,是不是有些事情也会变成一件。

参考资料

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