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从修车小伙到天文工作者,再到折纸大师,他的人生如此精彩

更新时间:2024-09-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

物理学家如何运用艺术Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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有一位27岁的汽车修理工,是一名天文爱好者,一次偶然的机会,他被介绍到天文台工作,这是他实现梦想的绝佳机会,但他的亲朋好友却怀疑他被骗入了传销组织。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

其实,从汽车修理工转行做天文工作者是个不错的选择,但这位物理学家却放弃了在 NASA 工作了 13 年的优秀工作,甘愿去玩折纸。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

他不仅把折纸艺术推向了历史新高,还将折纸原理运用到了解决空间问题上,可以说他真正把折纸艺术推上了天。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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罗伯特·J·朗出生于美国俄亥俄州一个普通家庭,6岁时被父母送的折纸书所吸引,并按照书上的方法用纸制作玩具,10岁时,他不仅把书上所有的模型都折好了,还开始想办法折出书上没有的东西。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

初中时,他依然热衷于折纸,不过幸好这丝毫没有影响他的学业。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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▲罗伯特正在用一张纸折美国国旗Gt4物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特通过了所有考试,考上了著名的斯坦福大学,并凭借优异的成绩留校继续攻读硕士和博士学位。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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这期间,他一边学习一边练习折纸,创作了近百件复杂精美的折纸作品,比如一只图案需要折几百次的乌龟。然而,他的学业却没有任何进展,他顺利拿到了博士学位。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

在担任博士后期间,他爱上了一只布谷鸟钟,并发誓要用纸折一个。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

我们知道,经典折纸的最基本要求之一就是使用一张纸,不切割或撕开它。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

这个看似简单的法则,对于如此复杂造型的钟表来说,折法却十分艰难。但他没有气馁,凭借已有的经验,他花了三个月的时间构思轮廓和折法,在无数次折过后,他终于花了六个小时折出来。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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▲罗伯特的折纸布谷鸟钟(上图)和真正的布谷鸟钟(下图)Gt4物理好资源网(原物理ok网)

他因这款纸质布谷鸟钟而闻名,这款钟摆、松果和鹿头看起来与真的布谷鸟钟一模一样。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

不过当时折纸对他来说只是个爱好,无法养活自己和家人。于是,尽管在折纸界小有名气,他还是去了 NASA 寻求一份收入不错的工作。后来,他成为了一名激光物理学家,也是 NASA 喷气推进实验室的研究员。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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在NASA任职期间,罗伯特发表了80多篇物理学研究论文,同时在半导体激光器、光学、集成光电子学等领域拥有46项专利,并成为美国数学学会会员。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

但与此同时,他对折纸的喜爱也越来越浓,这无疑让他更加痛苦。经过一番抉择,在即将迎来在 NASA 的第 13 个年头时,罗伯特放弃了自己的职业生涯。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

几乎所有认识他的人都不敢相信他竟然放弃了如此优秀的工作。面对目瞪口呆的人们的质疑,罗伯特坦言:“比起物理研究,他一生的追求其实是折纸物理学家如何运用艺术,而且是运用高科技的折纸。”Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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原来,早在公元8世纪,欧洲就开始将数学几何原理运用到折纸中。但直到20世纪中叶,折纸艺术家们仍然只是折出了上百幅已经存在的经典作品,折纸技术一直停滞不前。没有向前迈进。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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▲ 吉泽彰的折纸作品Gt4物理好资源网(原物理ok网)

直到日本出现了一位名叫吉泽彰的折纸艺术家,他运用新技术,创作出了许多具有创新性的折纸作品,使得折纸热潮空前高涨,许多国家都成立了自己的折纸协会。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

很多折纸艺术家开始运用解析抽象几何设计、微积分等数学知识来解决折纸中遇到的问题。当然罗伯特也不例外,他辞去工作后,也开始着力将折纸与数学结合起来进行创作。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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我原本以为只由各种方程式组成的数学很无趣,却没想到那些几何图案能直接运用在折纸中。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

在罗伯特的努力下,折纸技术有了新的突破,他创造了一种革命性的折纸方法,名为“绕河折法”。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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在此之前,折纸大师们一直为如何折出逼真的昆虫腿部、翅膀和触角而苦恼,罗伯特的折纸方法可以让那些圆形部分不用折叠就能被方形部分包裹,从而模拟出逼真昆虫的样子。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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这让罗伯特轻松解决了折纸大师曾经无法解决的难题。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特还利用他的数学知识开发了一种用于制作复杂设计的计算机折纸程序,称为。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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作为一款数学折纸软件,它主要分为两个部分:第一,它能根据罗伯特编纂的程序和数学知识,形成你想要折的作品的各种折痕,这些折痕也是作品成败的关键。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

其次,罗伯特还将专业的折纸公理融入其中,让它能够根据第一步计算出正确的折叠顺序。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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凭借折纸技巧和计算机程序,罗伯特可以在不借助任何外力的情况下将一张纸折成前所未有的形状。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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到目前为止,罗伯特已经创造或制作了超过 495 个复杂的新折纸模型,有些需要折叠数百次,其中包括有图案的海龟、有纹理羽毛的猛禽、重达 1,000 磅的鳞片响尾蛇和爆米花大小的虱子。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

不仅如此,罗伯特还曾利用折纸技术助力其他科学领域的发展,此前 NASA 曾想为卫星配备太阳能电池板,但为了将“货物”运送到太空,对货物的尺寸和重量都有严格的要求。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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尽管太阳能电池板设计了一些折叠结构,以便于运输到太空,但它仍然无法在较小的空间内提供更大的表面积。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

太阳能电池板的致命弱点——注定太小——已经成为一个宇宙难题,让研究屡屡陷入困境。而突破这一障碍的唯一方法,就是想办法把它折叠成紧凑的形状。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

美国宇航局的工作人员提出了一个方案:先把太阳能电池板折叠起来,用运输车运送到太空,然后再展开。但如何折叠也需要仔细考虑,如何保证展开后太阳能电池板的性能不会大打折扣?这让他们很是困惑,这时就轮到罗伯特大显身手了。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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罗伯特凭借自己的经验和折纸技巧,成功设计出可折叠的太阳能电池板。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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它不仅可以在运输过程中折叠成紧凑的形状,而且表面积更大,还可以在发射时缠绕在卫星上,展开时不需要宇航员的协助。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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▲ NASA 根据罗伯特的设计设计了新型太阳能电池板Gt4物理好资源网(原物理ok网)

除了解决宇宙难题之外物理学家如何运用艺术,罗伯特还认为折纸理论可以应用到当前的汽车安全、建筑、机器人生产、制造业甚至医学等领域。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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▲ 可折叠血管支架Gt4物理好资源网(原物理ok网)

他在实际应用方面做出了巨大贡献,例如利用折纸实现机器人的操作、折叠血管支架、安装可折叠的汽车安全气囊等。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特在TED演讲中坦言,自己最初用数学来折纸只是为了做出好看的东西,但不经意间它也许也能解决现实世界的问题。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

当他放弃NASA,成为一名独立的折纸专家时,几乎没有人看好他的选择。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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令罗伯特做梦也想不到的是,如今仅在美国,由政府资助的折纸产业应用研究项目就多达十几个,大学折纸教授近四十人,攻读该专业的学生不计其数。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

他们一致认为,汽车安全、空间技术、建筑、机器人、制造和医学等许多领域的难题都可以通过传统的折纸艺术得到解决。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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比如在太空技术上,即便马斯克成功发射了重载火箭,但将很多东西运送到太空依然不是一件容易的事,它们往往会因为体型庞大、缺乏灵活性而遭遇诸多阻碍,尤其是机器人。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

然而,2017年,NASA的研究人员开发出一种体型虽小但非常灵活的探索机器人。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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▲ 折叠式迷你机器人Gt4物理好资源网(原物理ok网)

它可以折叠成手掌大小的形状,轻松放入大型航天器中,运送到外星球。同时,它还能在狭窄或恶劣的空间中自由移动,执行探索任务。该机器人被命名为,其设计灵感来自一项传统技艺:折纸。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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谁也没有想到,这个仅是童年记忆的折纸,竟然有可能解决工业领域的各种难题。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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作为折纸的先驱,罗伯特或许只是想用自己的专业知识来解释自己的兴趣贝语网校,却没想到,在将折纸玩到极致的同时,自己竟然做出了许多不可思议的事情。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

很多人总说玩物丧志,却忘了玩物也能养志,关键在于玩什么,怎么玩。Gt4物理好资源网(原物理ok网)

【感谢今天的作者】Gt4物理好资源网(原物理ok网)

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