用酷炫的數學藝術擊退炎熱

正當美國大部分地區在夏日酷暑中煎熬時,一群數學家和藝術家可以滿懷喜愛地回顧那些寒冷的日子。

斯坦·瓦根

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正當美國大部分地區在夏日酷暑中煎熬時,一群數學家和藝術家可以滿懷喜愛地回顧那些寒冷的日子。

每年冬天,滑雪勝地科羅拉多州佈雷肯裡奇都會舉辦國際雪雕錦標賽斯坦·瓦根是麥卡萊斯特學院的數學和計算機科學教授,自1999年以來,他幾乎每年都會組建團隊參加比賽。

明尼蘇達隊的大部分設計都採用了負曲率或馬鞍形。這種形狀似乎為雕塑提供了強度,儘管瓦根不太確定原因。“我們認為它可以抵抗重力;它可以抵抗倒塌和改變形狀,”他說。“如果你只是建造一個空心球,一旦陽光照射到它,它就會開始從頂部下垂。但是這些馬鞍形可以抵抗。”


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2003年,瓦根的團隊憑藉雕塑作品旋轉白網獲得第二名,該作品由雕塑家布倫特·柯林斯和計算機科學家卡洛·塞金設計。設計師從一個名為最小曲面的數學物件開始。最小曲面在給定邊界下最小化面積。例如,當您將金屬絲框架浸入肥皂溶液中時,形成的薄膜就是最小曲面。更一般而言,最小曲面在所有點上都像一個馬鞍,其中兩個方向的彎曲量相同。

柯林斯和塞金使用的特定型別的最小曲面稱為謝爾克曲面。他們透過給它一個“猴鞍”形狀來修改它,之所以這樣稱呼它,是因為它針對猴子的舒適度進行了最佳化:留有尾巴的空間。然後,他們扭曲了這個形狀並將其閉合以形成一個環。為了創作雕塑本身,他們從一塊20噸重的雪磚上雕刻出了精心設計的形狀。

在不到一週的時間內從一大塊雪中創作一個雕塑絕非易事,而且比賽規則禁止使用電動工具。但瓦根說這項工作令人愉快,看到一個設計如此迅速地成形是一種很棒的感覺。“這項活動真正的樂趣在於,人們可以在四天內完成用石頭需要四年或八年才能完成的事情。”

然而,雪也比石頭更不持久。2003年比賽的最後一天異常溫暖,《旋轉白網》在被評判後不到一小時就倒塌了。自古紅顏多薄命。

—伊芙琳·蘭姆

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