莫比乌斯带又称莫比乌斯环或莫比乌斯环,是一种类似克莱因瓶和彭罗斯楼梯的拓扑结构(主要研究几何图形在连续变化形状时的特征和规律的学科)。如果把一只蚂蚁放在莫比乌斯环上,它可以爬过莫比乌斯环的“两边”,而不会碰到腰带的边缘。这也说明二维图形可以在三维空间中实现。
如何制作莫比乌斯带
其实做一个莫比乌斯带很简单。减去一张纸条,捏住一端,将另一端旋转180度,就做成了一个简单的莫比乌斯环。你可以一直用手摸着纸圈的路线,你会发现,转的时候,你会从纸的一边转到另一边,可以无限循环下去。
而更神奇的是,如果你用剪刀沿着纸带的中心剪开刚刚做好的莫比乌斯带。不是把纸带一分为二,而是剪出一个两倍于上图长度的纸圈。如果将新获得的较长的纸圈再沿中心线切开,这次真的是一分为二。编程时,两个纸圈相互嵌套,而原来的两个边界分别包含在两个纸圈里。
这是什么原因呢?原来,普通的纸带有两面,一面一面一面,两面可以涂上不同的颜色.但这样的莫比乌斯带只有一面(即单面曲面),一只虫子可以爬满整个曲面而不越过它的边缘,无限地走下去,没有尽头。
德国数学家莫比乌斯和约翰利斯汀发现了莫比乌斯带。将一张纸扭转180后,两端粘在一起,制成一个纸带圈,具有神奇的性质。这种纸胶带被称为“莫比乌斯带”(即它只有一面),这是一个非常奇怪的特征。如果你认为莫比乌斯的发现只是为了好玩,那你就错了。莫比乌斯带已经应用于生活和生产中。
莫比乌斯带使用图
现在的皮带,传动动力机械皮带的一种,大多做成“莫比乌斯带”,这样皮带可以穿的面积就增加了一倍!有些录音机的磁带还做成“莫比乌斯带”,这样就没有正反问题,磁带只有一面。除此之外,莫比乌斯圈原理可以用来建造立交桥和道路,可以避免车辆和行人的拥挤,等等。
莫伊乌斯带和“”
莫比乌斯带通常被认为是无限符号“”的创意来源。想象一下,如果有人站在一条巨大的莫比乌斯带表面,沿着他能看到的“路”走,他永远不会停下来。比鬼墙还恐怖。但这是一个虚假的谣言,因为“”的发明时间要比莫比乌斯带早得多。
莫比乌斯带来的故事
人们仍然根据故事的特点来编故事。据说一个小偷从一个非常诚实的农民那里偷了东西,被当场抓住。他把小偷送到县衙,县官发现小偷是自己的儿子。这位官员在一张纸的正面写道:小偷应该被释放,在纸的背面写道:农民应该被拘留。县令把纸条交给执事处理。聪明的执事扭着纸条,用手指把两端捏在一起。然后向大家宣布:按照县长的命令,释放农民,拘留盗贼。
执事把纸条捏在手里,给县令看。它从“应该”一词中读出“小偷应该被拘留,农民应该被释放”,这确实是真的。老爷仔细看了字迹,没有涂改,也不知道是怎么回事,只好自认倒霉.后来为了报复这个执事,县令教他用笔把纸的两面都涂黑。结果执事不慌不忙地把纸条扭开,两头贴上,用笔在纸圈上划了一下,两头打开,才看到纸条的正反面真的是笔,然后全涂黑了。