被物理学“耽误”的折纸艺术家

2017年05月09日 15:06 新浪收藏 微博
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  “在折纸艺术中,这就是全部,所有的折纸都源于这些。”

  ——罗伯特·J·朗的TED演讲《展翅的鸟儿与太空望远镜》

  罗伯特自小时候爱上折纸之后,对这个爱好的热情一直没有减少。大学时,他靠着折纸减压,还加入了美国一个折纸大神的团队,和很多高学历折纸爱好者,一起设计不同的造型。

  罗伯特表示,自己应该是个被物理学耽误了的折纸艺术家。

  在NASA工作的那段时间里,罗伯特对于折纸的兴趣也是有增无减,他发现折纸这种看似简单的手艺,其实可以跟数学、工程学结合起来。因为罗伯特的作品都是用一张纸完成,不用任何外力,所以最关键的就是计算作品的折痕。

  经过深思,罗伯特将折纸跟数学联系在一起。“人们将数学原理应用到艺术中,来发现潜在的规律。这就形成了一种强大的工具,在众多领域提高生产力的秘密——包括在折纸术中——是让死去的人为你工作。”

  罗伯特说,“当大家听到数学的时候,很多人首先想到的是方程式,觉得很无聊。但是数学很宽泛,几何图案就可以用在折纸之中。”

  于是,罗伯特专门设计了一个数学折纸软件TreeMaker(造树者)。软件分为两个部分。其一是,根据罗伯特编入的程序和数学知识,形成各种你想折成的作品的折痕,这些折痕也是作品成败的关键。

  其二是,罗伯特编入了7条专业的折纸公理。这个公理在1995年之前一共只有五条,第六条是一位意大利数学家发现的,而罗伯特为了折纸还发现了第七条。这七条公理,可以在第一步的基础上计算出正确的折叠顺序。

  “我不是想做一个图片,我是想捕捉那个本质,对某物的印象,”罗伯特说。“一些物品我反反复复琢磨——蝉、飞鸟。我能用不同的方法来制作,越来越接近我脑海里它们应有的样子。你觉得折纸不能简化成方程式,不过某些部分是可以的。只是艺术性就不能用方程式来捕捉。”

  活学活用 将折纸技术运用到生活中

  折纸技术不只可以在视觉上运用到折纸艺术,还可以应用到各个领域,比如用于太空的太阳能板、机械臂操作等。

  之前,NASA想给卫星配上太阳能板,但是想要运载到太空去,物品的体积和重量都有严格要求。而太阳能板这种东西,体积都不小。如何解决这个问题呢,于是NASA想到了如今专注于折纸的前同事罗伯特。

  罗伯特根据自己的经验和在折纸方面的手艺,跟同事们设计出了一款可以折叠的太阳能板。这种太阳能板不仅运输时候能折叠成小巧的样子,而且表面面积更大,还可以直接连接在卫星上发射,后续的展开也不用宇航员的协助,相当实用。

  折纸技术可以用于进入太空,也可以运用在医学方面。比如,由牛津大学的钟游发明的心脏手术支架,它在到达目的地时会打开被堵塞的动脉血管。但在旅途中,它需要很小才能通过血管。这个支架运用了罗伯特的折纸技术来叠小,被称为“水弹模型”。

  “这个心脏手术支架是从大家小学就学到的纸气球中衍生来的,它们有着相同的构造,称之为‘水弹模型’。”罗伯特在TED演讲时如是解说。

  除此之外,罗伯特的折纸技术还运用到汽车安全气囊的设计中。

  很多设计师遇到了把大薄片塞进小空间的难题,他们通过各种程序研究如何把安全气囊折叠得更加平整的方法,却都没有找到结果。

  最后,罗伯特设计的程序中,昆虫折纸的方法成了解决问题的办法。他们按照罗伯特折叠昆虫的折痕,尤其是昆虫足部的折叠方法,稍加衍化,就神奇地解决了这个难题。

  “实际上,这样的事经常发生在数学和科学里。当你运用数学解决你纯粹为了美学价值或是创造美而想解决的问题时,实际结果反过来在现实世界中也可以应用。”罗伯特说,“折纸术有一天可能会救人一命,即使这个结论听上去很奇怪。”

  折纸要遵循的四个简单原则:

  1 双可着色性,你可以用两种颜色填充你想画的折痕图,而相同的颜色不会相邻。

  2 在任何顶点的折叠方向——凸折法的数量,凹折法的数量——之间总是相差两下,多折或少折两下。

  3 如果观察折痕周围的角,在数围成一圈的角时,所有列为偶数的角加起来是一条直线;所有列为奇数的角加起来是一个直线。

  4 不论怎样叠加褶层和纸片,纸片永远不能穿透褶层,这就是四则简单的规则。

  来源:信息时报

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