当前位置首页 > 信息公告

物理学家罗伯特·J·朗:用折纸原理解决太空难题,将玩折纸折上了天

更新时间:2024-11-21 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

你能相信有这样一位物理学家,放弃了在NASA工作了13年的特权工作,愿意玩折纸吗?他不仅将折纸推向了历史的新高度,还利用折纸原理解决了空间问题。可以说,他真正把折纸带到了天空。IG6物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特·J·朗出生于美国俄亥俄州的一个普通家庭。 6岁时,他被父母给的折纸书所吸引,并按照它用纸制作了玩具。 10岁时,他不仅折叠了书中所有的模型,还开始想办法折叠书中没有的东西。IG6物理好资源网(原物理ok网)

中学时,他依然痴迷于折纸,幸好这丝毫没有影响他的学习。他一路过关斩将,考入了著名的斯坦福大学。优异的成绩让罗伯特得以留在学校继续攻读硕士和博士学位。这期间,他一方面要坚持练习折纸,另一方面也要兼顾学业。IG6物理好资源网(原物理ok网)

他创作了近百幅复杂精美的折纸作品,比如一只需要数百次折叠的乌龟图案。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

不过他的学业并没有白费,顺利拿到了博士学位。IG6物理好资源网(原物理ok网)

在担任博士后期间,他爱上了一个叫布谷鸟的时钟,并发誓要用纸折一个。IG6物理好资源网(原物理ok网)

我们知道,经典折纸有一个最基本的要求,就是用一张纸,不能剪或撕。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特·J·朗IG6物理好资源网(原物理ok网)

这个看似简单的规则,要折叠形状如此复杂的钟表却是非常困难的。但他并没有灰心。他根据自己的经验,花了三个月的时间构思轮廓和堆叠方法。在他无数次尝试修改折叠方法后,他用了六个小时才用最后一口气将其折叠出来。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

左:罗伯特的折纸,右:真正的布谷鸟钟IG6物理好资源网(原物理ok网)

这只纸布谷鸟钟,从摆锤、松果、鹿头看都与真品一模一样,让他一举成名。然而,当时折纸对他来说只是一种爱好,他没有办法养活自己和家人。于是,尽管在折纸界小有名气,他还是去NASA寻找一份高薪工作。后来他成为美国宇航局喷气推进实验室的激光物理学家和研究员。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

在 NASA 工作期间,罗伯特发表了 80 多篇相关物理研究论文。同时,他在半导体激光器、光学和集成光电子学领域拥有46项专利,并成为美国数学会会员。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

美国宇航局喷气推进实验室IG6物理好资源网(原物理ok网)

但与此同时,他也越来越爱上了折纸网校头条,这无疑让他更加痛苦。经过一番选择,罗伯特放弃了自己的职业生涯,准备迎来自己在 NASA 的第 13 个年头。IG6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放弃了这么好的工作。面对震惊之人的质疑,罗伯特坦言:“相比于物理研究物理学家历史,他的人生追求其实就是折纸,而且是运用了高科技的折纸。”IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

原来,早在8世纪,欧洲就开始将数学几何原理应用到折纸上。但直到20世纪中叶,折纸艺术家仍然只是反复折叠了百余件已经存在的经典作品,折纸技术仍然停滞不前。IG6物理好资源网(原物理ok网)

直到一位名叫吉泽彰的日本折纸艺术家出现。他利用新技术创作出许多创新的折纸作品。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

现代折纸之父吉泽晃IG6物理好资源网(原物理ok网)

这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。许多折纸艺术家开始运用分析抽象几何设计、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。放弃工作后,他也开始专注于折纸与数学的创作。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

本来以为各种方程的数学很无聊物理学家历史,没想到那些几何图案可以直接用在折纸上。IG6物理好资源网(原物理ok网)

在罗伯特的努力下,折纸技艺有了新的突破。他创造了一种革命性的折纸方法,名为“元和包装”。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

迄今为止,折纸大师一直困惑如何折出栩栩如生的昆虫腿、翅膀和触手。罗伯特的折纸方法可以将那些带有圆角的部分包裹成方形部分而不需要折叠,从而模拟出真实的形状。这让罗伯特轻松解决了一个曾经折纸大师无法解决的问题。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6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,称为折纸。IG6物理好资源网(原物理ok网)

作为一款数学折纸软件,它主要分为两部分:第一,它可以根据编写的程序和数学知识,为你想要折叠的作品形成各种折痕。这些折痕也是作品成败的关键。其次,罗伯特还将专业的折纸公理融入其中,让他能够根据第一步计算出正确的折叠顺序。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

依靠他的折纸技巧和计算程序,罗伯特能够在没有任何外力的情况下在一张纸上折叠出以前未知的形状。IG6物理好资源网(原物理ok网)

迄今为止,罗伯特已经创作或绘制了超过 495 个复杂的新折纸模型,其中一些模型需要折叠数百次,其中包括图案化的海龟、有纹理羽毛的猛禽、1,000 磅重的有鳞响尾蛇和爆米花大小的虱子。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特·折纸的作品IG6物理好资源网(原物理ok网)

不仅如此,罗伯特还真正利用折纸技术帮助其他科学领域的发展。IG6物理好资源网(原物理ok网)

在此之前,NASA想要给卫星配备太阳能电池板,但如果想要将货物“运输”到太空,对物品的体积和重量都有严格的要求。甚至太阳能电池板也已经使用了一些手风琴结构设计,以使其更容易运输到太空。但它仍然无法在较小的空间内提供更大的表面积。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

太阳能电池板的致命弱点已经成为一个宇宙性问题,导致研究一次又一次陷入困境。只有想办法把它折叠成紧凑的形状,才能摆脱混乱。 NASA工作人员想出了一个方案:先将太阳能电池板折叠起来,用飞行器运送到太空,然后再打开。IG6物理好资源网(原物理ok网)

但如何折叠却需要费一番心思,而且如何保证打开后太阳能电池板的性能不会受到很大影响?他们对此感到困惑,现在轮到罗伯特大显身手了。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特凭借自己在折纸方面的经验和技巧,成功设计了可折叠的太阳能电池板。不仅可以折叠成紧凑的形状便于运输,而且还具有更大的表面积。同时,它还可以在发射时环绕卫星,其部署不需要宇航员的协助。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

可折叠太阳能电池板IG6物理好资源网(原物理ok网)

除了解决宇宙问题之外,罗伯特还认为折纸理论可以应用于当今的汽车安全、建筑、机器人生产、制造甚至医学等领域。IG6物理好资源网(原物理ok网)

在实际应用方面,他做出了巨大的贡献。例如,折纸用于操作机器人、折叠血管支架、安装折叠汽车安全气囊等。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

展开的太阳能电池板IG6物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特在 TED 演讲中承认,一开始我用数学来制作折纸,只是为了让东西变得更好看,但不经意间它可能反过来解决现实世界中的问题。IG6物理好资源网(原物理ok网)

当他放弃NASA,成为一名独立折纸专家时,几乎没有人看好他的选择。IG6物理好资源网(原物理ok网)

罗伯特做梦也没想到的是,仅在美国,现在就有十多个国家资助的折纸行业应用研究项目、近四十位大学折纸教授和无数这个专业的学生。IG6物理好资源网(原物理ok网)

他们都相信,汽车安全、空间技术、建筑、机器人、制造和医学等领域的难题可以在传统折纸艺术中找到解决方案。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

例如,在太空技术方面,即使马斯克成功发射了重载火箭,但将很多东西运送到太空仍然不容易。由于体积大且缺乏灵活性,它们经常遇到障碍,尤其是机器人。然而,2017年,NASA研究人员开发出了一款小型但非常灵活的探索机器人。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

机器人IG6物理好资源网(原物理ok网)

它可以折叠成巴掌大小,可以轻松放入大型飞船中携带到其他星球。同时,它可以在狭小或恶劣的空间内自由移动,执行探索任务。这款名为机器人的设计灵感来自于一种传统技艺:折纸。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

机器人IG6物理好资源网(原物理ok网)

谁也没有想到,这只是折纸的童年记忆,却有可能解决工业领域的各种问题。IG6物理好资源网(原物理ok网)

作为折纸的先驱,罗伯特可能只是想用他的专业知识来解释他的兴趣。我没想到,在把折纸玩到极致的同时,我可能会完成更多不可思议的事情。IG6物理好资源网(原物理ok网)

物理学家历史IG6物理好资源网(原物理ok网)

长期以来,很多人都说玩物可以消磨人的志向,却忘记了玩物也可以滋养人的志向。关键在于你玩什么以及如何玩。IG6物理好资源网(原物理ok网)

*参考IG6物理好资源网(原物理ok网)

采访罗伯特·J·朗:折纸艺术中的数学奥秘郎:“折叠方式新”。 TED齐鲁One Point:美国物理学家辞去NASA工作,专注于折纸,出版了8本书IG6物理好资源网(原物理ok网)

发表评论

统计代码放这里