一张纸条,竟让物理天才费曼玩了一整年?这个数学玩具你家孩子也能做!

文末附详细制作教程,周末亲子活动安排上!


一个”无聊”的发现,改变了数学科普的历史

1939年秋天,23岁的英国小伙阿瑟·斯通拿到普林斯顿大学的奖学金,兴冲冲地来到美国求学。

开学第一天,他就遇到了一个小麻烦——美国的笔记本纸比英国的宽一英寸,塞不进他从家里带来的活页夹。

怎么办?裁呗。

斯通拿起剪刀,把每张纸的边缘裁掉一条。然后……他开始无聊地折这些纸条玩。

就是这个”无聊”的举动,让他发现了一个神奇的东西。

他把纸条沿对角线折了几下,首尾一接,做成了一个六边形。本来也没什么特别,但当他捏住两个角、往中间一推的时候——

六边形像花朵一样”绽放”了,露出了一个全新的面!

如果你在六边形的正反两面涂上红色和蓝色,翻转之后,居然会出现第三个面——空白的!原来的一种颜色神秘消失了!

斯通惊呆了。

他继续实验,用更长的纸条,做出了能翻出六个不同面的六边形!


普林斯顿的”折纸天团”

斯通把这个发现带到了研究生餐厅。很快,整个餐厅的天才们都在折纸条。

一个”折纸六边形委员会”成立了,成员包括:

  • 理查德·费曼——后来获得诺贝尔物理学奖的传奇物理学家
  • 约翰·图基——后来在统计学和拓扑学领域举世闻名的数学家
  • 布莱恩特·塔克曼——后来在普林斯顿高等研究院工作的数学家

没错,这群日后改变世界的天才,当时最大的乐趣就是——折纸

他们给这种神奇的折纸起了个名字:Hexaflexagon(六边折纸)。

塔克曼甚至做出了一个能翻出48个面的超级版本!


为什么这个玩具能让天才们着迷?

因为它藏着真正的数学之美

第一,它违反直觉。

一张平面的纸条,折叠之后居然能藏起好几个面?这不科学!但它确实存在,而且你可以亲手做出来、亲眼看到。

第二,它有规律可循。

塔克曼发现了一个”遍历法”:在同一个角持续翻折,直到翻不动为止,再换到旁边的角继续。用这个方法,12次翻折就能看遍六面折纸的所有面。

第三,它背后有深刻的数学理论。

1940年,图基和费曼建立了完整的折纸六边形数学理论,可以精确计算出任意面数的折纸应该怎么做。这套理论至今没有正式发表——因为他们希望更多人自己去探索和发现。

第四,它和莫比乌斯带有亲戚关系。

所有奇数面的折纸六边形,都只有一个面,就像著名的莫比乌斯带一样!


动手做一个吧!周末亲子活动指南

材料准备

  • 一张A4纸(或更长的纸条)
  • 剪刀
  • 尺子
  • 彩色笔或蜡笔
  • 胶水或双面胶

三面折纸(入门级,适合小学生)

第一步:裁一条纸带,宽度约3-4厘米,长度能划分成10个等边三角形

第二步:在纸带一面,给三角形交替标上1、2、3、1、2、3……最后一个三角形留空。

第三步:翻到背面,用同样的方式标上4、5、6、4、5、6……

第四步:沿着三角形的边缘折叠,让相同数字的三角形叠在一起。

第五步:把首尾粘起来,形成六边形。

第六步:捏住相邻两个角,往中间推——见证奇迹的时刻!

六面折纸(进阶级,适合初中生及以上)

需要19个三角形的纸条,折法更复杂,但效果更惊艳!

小提示:用不同颜色给每个面上色,或者画上不同的图案,翻转时的视觉效果会更震撼。


这个玩具能教会孩子什么?

1. 动手能力:精确的折叠需要耐心和细心。

2. 空间想象:理解一张平面纸条如何变成立体结构。

3. 数学思维:发现规律、验证规律、创造规律。

4. 探索精神:费曼那群天才为什么能有那么多发现?因为他们愿意在”无聊”的事情中找乐趣。

5. 科学史素养:这篇文章最初发表于1956年的《科学美国人》,直接催生了马丁·加德纳著名的”数学游戏”专栏,影响了整整几代人对数学的热爱。


给家长的话

很多孩子觉得数学枯燥,是因为他们只在课本和习题中接触数学。

但数学的本质是发现规律的乐趣,是**“原来如此”的惊喜**,是亲手创造的成就感

折纸六边形就是这样一个完美的入口。

它不需要任何数学基础,小学生就能做;但它背后的数学深度,连诺贝尔奖得主都觉得有趣。

这个周末,不妨和孩子一起,从一张纸条开始,走进真正的数学世界。

做好了别忘了拍照发朋友圈,说不定能激发更多孩子对数学的兴趣呢!


本文改编自马丁·加德纳1956年发表于《科学美国人》的经典文章”Flexagons”,该文开创了数学科普的新纪元。


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