折纸与数学
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数学与折纸
一个正方形变形为一个盒子。
一个正方形变形为一只鸟。一个正方形变形为一条蛇。一个正方形变形为一头象。
„„除非你有先见之明,否则你准会以为我们将要谈些有关拓扑(注:拓扑学是一种特殊类型的几何,它研究物体在伸张或收缩的变形中保持不变的性质。不同于欧几里得几何,拓扑学不与大小、形状以及刚性图形打交道。这就是为什么拓扑学被说成是橡皮膜上的几何的原因。想象物体存在于一个能够伸张和收缩的橡皮膜上,在这样变形的过程中,人们研究那些保持不变的性质)或魔术表演之类的话题了。
折纸是一种艺术形式,其历史可追溯到公元583年。当佛教的和尚从中国经过朝鲜东渡去日本时,带去了许多纸。由于当时纸张是很昂贵的,所以人们用时格外小心,而折纸就成了一些礼仪的完整的一部分。折纸的艺术就是从那时起一代代传了下来。
动物、花、船和人都是折纸的创作题材。(折纸一词是源于"折的""游戏"。)几个世纪来,人们对折纸的热情有增无减。事实上,今天在英国、比利时、法国、意大利、日本、荷兰、新西兰、秘鲁、西班牙和美国(注:美国折纸中心联谊会位于纽约西第77街15号,NY10024。英国折纸协会位于斯托克波特(英格兰西北部城市--译者)柴郡,桑恩路12号,SK71HQ)等国家内都有国际折纸协会的区域机构。
在创作折纸图形时,折纸能手是由一张正方形的纸开始的,然后运用他们的想象、技巧和决心,变形为任意的形状。
一个正方形之所以可以选为折纸的初始单元,因为与矩形和其他四边形相比,它有四条对称轴;而虽然圆和有些正多边形有更多的对称轴,但它们又缺少正方形所拥有的直角,这就使制作上造成了较大的困难。有时人们也用其他的纸张作为折纸的开始,但纯粹从正方形开始的折纸作品是不用胶水和剪刀的。
折纸的对象被创造出来后,留在正方形纸张上的折痕,揭示出大量几何的对象和性质。
右图所示的折痕是在折一只飞鸟时在正方形纸张上留下的。
在正方形纸张上的折痕表现出以下的数学概念:相似、轴对称、心对称、全等、相似比、比例、以及类似于几何分形结构的迭代(在图案内不断地重复图案)。
研究折纸的创作过程是极具启发性的。人们开始用一个正方形(二维物体)的纸张来折一个形体(三维物体)。如果折出了新的东西,那么折纸的人就把这个形体摊开,并研究留在正方形纸上的折痕。这个过程包含了维数>>>>的变动。折痕表示物体在扁平面(即正方体)上的二维投影。而一个二维物
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