彭罗斯三角形
彭罗斯在数学与物理领域的造诣深不可测,同时也在趣味数学与哲学领域产生了重要影响。他创作了一系列关于“四维空间图形”的作品,这些图形在三维空间中是无法实现的。
谈及那奇异的三角形,你是否曾见过一个看似固体的三角形,由三个截面为正方形的长方体组合而成?这三个长方体形成了一个看似直角的三角形,然而这在现实中并不存在。它有一个别称,名为“彭罗斯三角”,在所有不可能的图形中,它是最基础也是最为人所知的一个。
从小时候起,彭罗斯便在父亲的引导下接触各种谜题和玩具。他的父亲莱昂内尔·彭罗斯常常为他出题,激发他的思维能力。一次,父亲用12块各具特色的木楔,为他制定了组合的规则,要求他以各种方式将这些形状不同的木楔组合起来。这样的训练在很大程度上启发了他在成年后对空间几何的思考。
再谈那令人困惑的“彭罗斯阶梯”。你是否曾在电影《盗梦空间》中见过那无限循环的楼梯?那便是彭罗斯的另一项代表性成就——彭罗斯阶梯,一个著名的几何学悖论。这个阶梯在三维空间中并不存在,只存在于二维世界或更高阶的空间中。
彭罗斯阶梯的视觉效果令人着迷。在四条首尾相连的阶梯中,你无法找到最高点或最低点。它们似乎永远在向上或向下延伸,但始终无法到达尽头。身陷其中的人会感到迷失方向,无法找到出路。尽管许多科学家试图证实其存在,但最终都未能如愿。
彭罗斯阶梯似乎也能解释人们常说的“鬼打墙”现象。在古代,术士们利用奇门八卦试图这种现象。而从科学的角度来看,蒙上人的眼睛,他们往往会在无意识中绕圈行走。这种生物的本能运动可以被解释为圆周运动。“鬼打墙”在一定程度上也与彭罗斯阶梯的原理有关。
除了在建筑界享有盛誉外,彭罗斯还以“彭罗斯瓷砖”闻名于世。这种瓷砖改变了装潢艺术的面貌。其构成图案的神奇之处在于,即使铺满整个世界,也不会出现重复的图案。这种非周期性镶嵌方式让人叹为观止。
所谓的周期性镶嵌是指通过平移或旋转区域来填充整个平面。在彭罗斯的瓷砖中,每个基本形状的平移和拼接都无法形成周期性的图案。这种非周期性的镶嵌方式让每一片瓷砖都独一无二,即使拼满整个世界也不会出现重复的图案。这也正是“彭罗斯瓷砖”所带给人们的惊喜与震撼之处。