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埃舍尔威武!解读瀑布上的两个立体图形
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上面这张图想必大家已经看过无数多次了吧。没错,这正是天才画家埃舍尔(M. C. Escher)的名画《瀑布》。画中的瀑布把从古至今各种物理规律统统蹂躏了一遍,但各处细节看上去又是如此天衣无缝,实在让人称奇。

果壳网 DIY 站 的驻站编辑天蓝提琴纯手工打造了《瀑布》一画中的 瀑布实体模型 ,令人叹为观止。本人专程前往天蓝提琴的工作室膜拜真实版的瀑布,震撼得瞠目结舌,佩服得五体投地。想看看天蓝提琴如何把不可能图形搬到现实的,请点击 此处 穿越到果壳网 DIY 站。

同时,我也第一次看到了《瀑布》中两个立体图形的真身,把它拿在手里 360 度看了个遍;随后在各大网站上搜索有关的资料,终于解答了困扰我已久的疑问。现在就来仔细给大家讲讲,这两个立体图形到底是什么。

三立方体合体

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左边的那个立体图形叫做“三立方体合体”(compound of three cubes),它的 360 度高清无码动画如上图所示。我们列举一些与这个立体图形有关的一些事实。

  1. 它的构造方法:想象完全重合的三个立方体,然后把这三个立方体分别绕着 x 轴、y 轴、z 轴旋转 45 度,便可得到这个高度对称的三立方体合体。
  2. 三个立方体总共有 24 个顶点,它们的坐标就是 (±√2,0,±1) 及其所有排列。
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  1. 只需要用上面两种形状的纸片各 24 个便可粘合出这个立体图形。据此还可以算出,整个图形的表面积为 72 - 45√2 ≈ 8.36(假设每个立方体的边长为 1)。
  2. 这三个立方体的公共部分是一个 18 面体,其中 6 个面是正方形,另外 12 个面是六边形。
  3. 这三个立方体相交后一共分割出了 67 个区域。三个立方体是否还能切出更多的区域,仍是一个未解之谜。

埃舍尔多面体

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右边那个立体图形可以说是埃舍尔的原创几何图形了,在这之前它并没有一个固定的名字。因此,后来人们就把这个图形直接叫做了“埃舍尔多面体”(Escher's solid)。我们也来看一看这个多面体的秘密:

  1. 它是一个菱形十二面体(每个面都是菱形的十二面体)对应的星状多面体,即在菱形十二面体的每个面上“长”出一个四棱锥得到的图形。
  2. 它可以用八个相同的小八面体粘合而成。
  3. 它还可以看作是由三个完全相同的大八面体相交组合而成的。
  4. 很难想象,单用埃舍尔多面体,可以既无重复又无遗漏地填满整个空间!
埃舍尔非常喜欢在自己的作品中添加各式各样的立体图形。在埃舍尔的作品《星星》(Stars)中,他更是把多面体之美表现到了极致。最后,不妨就用这幅图来结束这个永远也讲不完的话题吧。
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The End

发布于2011-04-08, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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matrix67

数学狂

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