盒飯君
人天生愛玩。從線上的網(wǎng)游到線下的桌游,以及組隊(duì)玩的密室逃脫和撕名牌……在古代就沒有那么多可玩的,無非是七巧板、華容道、投壺、跋鞠……細(xì)數(shù)下來,好像不過爾爾。后來,人們發(fā)現(xiàn)很多8常的游戲里,卻蘊(yùn)含著更豐富的意義。
★七巧板可以拼多少圖形?
宋朝人愛吃,會玩兒,三五好友常常聚在一起,吃吃喝喝侃大山。
宋伯思很愛交朋友。一日客人來得比較多,吃飯時間到了,他卻一點(diǎn)不慌張,絲毫不擔(dān)心自己的桌子坐不下那么多客人。他叫來仆人,把看似正方形的八仙桌拆開,組成了一個長方形桌子。在場的人,無不為之驚訝。
這便是七巧板的由來。宋伯思拼的桌子,和現(xiàn)在的七巧板還不一樣,幾乎全是長方形。他根據(jù)自己的研究,寫了《燕幾圖》,說自己拼出了六十八種組合形式。不管家里來多少客人,他都有辦法應(yīng)付。
后來明代嚴(yán)激受他的啟發(fā),重新做了一個版本,打破了宋伯思全是長方形的形式,加入了等腰梯形、直角梯形和三角形,件數(shù)多達(dá)十三件,拼出的樣式多達(dá)百余種。什么正方形、長方形,以及各種動物圖案都不在話下。很快,七巧板就成了文人之間玩耍的一種桌游。
人們剛開始拿七巧板拼各種圖案,拼花花草草,拼人,拼動物,拼各種故事場景,后來漸漸留意到它的數(shù)學(xué)意義,那些三角形、正方形、平行四邊形,能且只能拼出十三種凸多邊形。還可以拼出一些具有視覺欺騙性的悖論圖形,明明這樣拼是完整的,換個拼法卻少了一塊。
★沒什么是折紙不能解決的
現(xiàn)在安徽博物院里還館藏了一個清朝時文人玩耍的象牙七巧板。大象那么可愛,怎么可以傷害大象呢?所以,人們開始用紙折七巧板玩。
你以為折紙只能折五角星、千紙鶴嗎?Nonono!它還能解決古希臘三大數(shù)學(xué)難題。
在古希臘,人們把直尺和圓規(guī)當(dāng)作最神圣的數(shù)學(xué)工具。數(shù)學(xué)家梅內(nèi)克繆斯曾建議把制作拋物線的制圖儀,也和直尺圓規(guī)一樣列入合法的作圖工具,柏拉圖把他給罵了一頓:“怎么能用陋俗工匠制造的儀器來作圖呢?那簡直是在侮辱幾何學(xué)。
但直尺和圓規(guī)很難解決任意角三等分問題、倍立方問題(把立方體等比例變大),以及畫一個正方形讓它和圓的面積一樣大的問題。而折紙就解決了其中兩個——三等分角和倍立方。
不僅如此,美國折紙大師羅伯特·朗還通過折紙解決了太陽能電池板的折疊問題。原本在NASA工作的他是個物理學(xué)家,哪怕做到這樣高端的職業(yè),他仍記得小時候折紙的快樂。辭職后,他在家里玩起了折紙。一天,他被NASA叫去了實(shí)驗(yàn)室,說,太陽能電池板太大,沒辦法運(yùn)上太空。想請他幫忙找到解決方案。他拿出折紙的經(jīng)驗(yàn),輕松地把太陽能電池板折疊了起來,絲毫不影響它到太空后伸展開來。
漸漸地,折紙也成為了一門學(xué)問——折紙幾何學(xué)。在你玩兒折紙游戲的時候,說不定已經(jīng)在悄悄向數(shù)學(xué)家靠近了。
羅伯特·朗的TreeMake
羅伯特·朗太愛折紙了。他還根據(jù)自己的數(shù)學(xué)知識和折紙經(jīng)驗(yàn),開發(fā)了用于復(fù)雜設(shè)計的計算機(jī)折紙程序——TreeMake,這個程序可以根據(jù)羅伯特·朗編寫的規(guī)則,生成你想要的作品的折痕,還會告訴你正確的折疊順序。他靠著自己的折紙技能和TreeMake,無需借助外力,就能折出從前沒有的形狀?,F(xiàn)在他已經(jīng)做出近500個全新的折紙模型。
七巧板游戲
西方將七巧板、九連環(huán)、華容道、魯班鎖、四喜人等古老的中國玩具統(tǒng)稱為“中國的難題”,它們涉及數(shù)學(xué)中的幾何學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)、運(yùn)籌學(xué)和圖論等學(xué)科。在古代,七巧板是文人雅士之間的游戲。七巧板不僅可以培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維,還可以用多副七巧板拼出各種故事。圖中的畫面,即是用七巧板拼出的成語故事——守株待兔。
七巧板的凸多邊形拼法
清朝的時候,有本書叫《七巧圖合璧》,是目前發(fā)現(xiàn)最早專門介紹七巧板的著作。有家游戲公司制作了名為Tangram2000的游戲,里面收納了1426種七巧板圖案。七巧板可以拼出如此多圖案,但可以拼出的凸多邊形卻不多。浙江大學(xué)學(xué)者王富純在《美國數(shù)學(xué)月刊》上發(fā)表文章,證明七巧板能且只能拼出13種凸多邊形。