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把折紙玩成“科技魔術(shù)”

2020-06-19 08:39:00蘇一橫
科學(xué)之謎 2020年4期
關(guān)鍵詞:麻省理工學(xué)院埃里克折紙

蘇一橫

天才學(xué)霸

折紙似乎是藝術(shù)家或者貪玩的孩子們感興趣的話(huà)題,然而,美國(guó)有一位牛人,在計(jì)算機(jī)上玩起了折紙,他玩著玩著,在21歲時(shí)就玩成了美國(guó)麻省理工學(xué)院史上最年輕的教授。這位愛(ài)玩折紙的牛人,就是埃里克·德曼。

埃里克其實(shí)并不是美國(guó)人,1981年,他出生于加拿大,父母離異,由父親撫養(yǎng)長(zhǎng)大。埃里克的父親是一位藝術(shù)家,懂繪畫(huà)和折紙,性格奔放,他喜歡帶著兒子在全北美到處旅行。從7歲開(kāi)始,埃里克便沒(méi)有停下過(guò)“漂泊”的步伐,他沒(méi)有像普通孩童那樣按部就班地接受學(xué)校教育,心里并沒(méi)有什么勤奮刻苦的學(xué)習(xí)觀念,整天只想著看書(shū)和玩樂(lè)。幸運(yùn)的是,上天賜給了埃里克非凡的頭腦,他實(shí)在是太聰明了,書(shū)本上的知識(shí),一看就懂,一點(diǎn)就通,根本不需要老師教。12歲的時(shí)候,埃里克就自學(xué)完了高中的課程,考上了加拿大達(dá)爾豪斯大學(xué)。僅僅兩年,埃里克就拿到了學(xué)士學(xué)位,又過(guò)了一年,他又提前拿到了數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。

15歲便以碩士身份走出了大學(xué)校門(mén),埃里克卻發(fā)現(xiàn)自己還未成年,找不到合適的工作,無(wú)奈只能回歸玩樂(lè)。這時(shí),埃里克的父親已經(jīng)成為著名的藝術(shù)家,在麻省理工學(xué)院獲得了職位,父子倆開(kāi)始在美國(guó)東部定居。在離家不遠(yuǎn)的紐約市,那里每年都要舉辦一次“美國(guó)折紙大會(huì)”,埃里克陪著父親去逛了逛,他看到了許多巧妙的折紙藝術(shù)品——活靈活現(xiàn)的昆蟲(chóng)、豐滿(mǎn)圓潤(rùn)的兔子、棱角鮮明的建筑等等,他立即對(duì)折紙產(chǎn)生了興趣。當(dāng)然,埃里克的興趣與藝術(shù)無(wú)關(guān),他只是覺(jué)得,看似簡(jiǎn)單的折紙,其中蘊(yùn)含了深?yuàn)W的幾何原理,如果能夠解開(kāi)這些幾何原理的神秘面紗,就能創(chuàng)造出不可思議的折紙作品。

折紙大師

埃里克

埃里克設(shè)計(jì)的曲面折紙

于是,2001年,埃里克來(lái)到麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)系攻讀博士,通過(guò)計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)來(lái)研究折紙。有趣的是,在這件事上,埃里克和父親成為了很好的搭檔,他教父親計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué),父親教他藝術(shù)和裁剪手工,父子兩人合作,做出了很多完美的折紙藝術(shù)品,他們可以在數(shù)學(xué)理論的指導(dǎo)下,將紙張巧妙地堆疊成帶有圓形褶皺的花朵,或者將紙張扭曲成帶有支撐力的傘狀結(jié)構(gòu)。2008年,紐約現(xiàn)代博物館宣布,永久收藏埃里克與他的父親共同創(chuàng)作的三件“曲面折紙雕塑”,可見(jiàn)這些折紙作品已經(jīng)可以做得像雕塑一樣惟妙惟肖了。

在麻省理工學(xué)院,埃里克更關(guān)心的當(dāng)然還是科學(xué)理論,他所研究的折紙理論眾多,比如,比較著名的“一刀剪”理論,即一張紙用任意方法折疊若干次,之后只剪一刀,是不是可以得到所有的形狀?埃里克通過(guò)數(shù)學(xué)演算證明,“一刀剪”確實(shí)可創(chuàng)造出各種形狀,比如近似生物、建筑、地貌等一切事物的多邊形,只是復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可能需要足夠多次的折疊與足夠大的紙張而已。又比如,埃里克在計(jì)算機(jī)中設(shè)計(jì)大量的數(shù)學(xué)算法,實(shí)現(xiàn)折紙的過(guò)程仿真模擬,從而推敲折疊真實(shí)折紙藝術(shù)作品的方法,另一方面,通過(guò)創(chuàng)作折紙藝術(shù)作品,埃里克也能夠反推改進(jìn)算法,改進(jìn)的算法又進(jìn)一步激發(fā)折紙藝術(shù)創(chuàng)作,實(shí)現(xiàn)從算法到藝術(shù)再到算法的循環(huán)。

沉浸在折紙之中,埃里克成長(zhǎng)為出色的科學(xué)家,他的博士論文《計(jì)算折紙領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性工作》幫他獲得了麥克阿瑟獎(jiǎng)學(xué)金。21歲的時(shí)候,埃里克便被聘為麻省理工學(xué)院的教授,他教授的折紙課程被評(píng)選為精品課程,該課程被上傳到互聯(lián)網(wǎng)向全世界公開(kāi)。

埃里克的學(xué)生卡夫折出的動(dòng)物圖案真是出神入化

目前,埃里克的研究已經(jīng)不再停留于理論層面,他開(kāi)始研究折紙?jiān)谔占夹g(shù)以及生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用,比如,如何折疊太陽(yáng)能電池板,使其在進(jìn)入太空后展開(kāi)出最大的面積;再比如,如何將抗癌藥物中的化學(xué)大分子進(jìn)行空間折疊,減少輸運(yùn)損失,使其在癌細(xì)胞處展開(kāi)、釋放,這樣既可以提升抗癌藥物的療效,又可以減輕藥物的副作用。在將來(lái),埃里克還打算將折紙理論運(yùn)用到柔性顯示、建筑打印等其他領(lǐng)域,在他的手上,折紙這樣好玩的游戲,還可以變出更多“科技魔術(shù)”。

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