麦比乌斯圈(Möbius strip, Möbius band)是一种单侧、不可定向的曲面。因A.F.麦比乌斯(August Ferdinand Möbius, 1790-1868)发现而得名。
具体做法就是将一个长方形纸条ABCD的一端AB固定,另一端DC扭转半周后,把AB和CD粘合在一起 ,得到的曲面就是麦比乌斯圈,也称麦比乌斯带。
麦比乌斯圈(Möbius strip, Möbius band)是一种单侧、不可定向的曲面。因A.F.麦比乌斯(August Ferdinand Möbius, 1790-1868)发现而得名。
具体做法就是将一个长方形纸条ABCD的一端AB固定,另一端DC扭转半周后,把AB和CD粘合在一起 ,得到的曲面就是麦比乌斯圈,也称麦比乌斯带。
数学上流传着这样一个故事:有人曾提出,先用一张长方形的纸条,首尾相粘,做成一个纸圈,然后只允许用一种颜色,在纸圈上的一面涂抹,最后把整个纸圈全部抹成一种颜色,不留下任何空白。你想想,应该怎样粘这个纸圈?如果是纸条的首尾相粘做成的纸圈有两个面,势必要涂完一个面再重新涂另一个面,不符合涂抹的要求,能不能做成只有一个面、一条封闭曲线做边界的纸圈儿呢?
对于这样一个看来十分简单的问题,数百年间,曾有许多科学家进行了认真研究,结果都没有成功。后来,德国数学家麦比乌斯对此发生了浓厚兴趣,他长时间专心思索、试验,也毫无结果。
有一天,他被这个问题弄得头昏脑涨了,便到野外去散步。新鲜的空气,清凉的风,使他顿时感到轻松舒适,但他头脑里仍然只有那个尚未找到的圈儿。
一片片肥大的玉米叶子,在他眼里变成了“绿色的纸条儿”,他不由自主地蹲下去,摆弄着、观察着。
叶子弯取着耸拉下来,有许多扭成半圆形的,他随便撕下一片,顺着叶子自然扭的方向对接成一个圆圈儿,他惊喜地发现,这“绿色的圆圈儿”就是他梦寐以求的那种圈圈!
麦比乌斯回到办公室,裁出纸条,把纸的一端扭转180。,再将两端粘在一起,这样就做成了只有一个面的纸圈儿。
圆圈做成后,麦比乌斯捉了一只小甲虫,放在上面让它爬。结果,小甲虫不翻越任何边界就爬遍了圆圈儿的所有部分。麦比乌斯圈激动地说:“公正的小甲虫,你无可辩驳地证明了这个圈儿只有一个面。”
麦比乌斯圈的概念被广泛地应用到了建筑,艺术,工业生产中。运用麦比乌斯圈原理我们可以建造立交桥和道路,避免车辆行人的拥堵。
一、1979年,美国著名轮胎公司百路驰创造性地把传送带制成麦比乌斯圈形状,这样一来,整条传送带环面各处均匀地承受磨损,避免了普通传送带单面受损的情况,使得其寿命延长了整整一倍。
二、针式打印机靠打印针击打色带在纸上留下一个一个的墨点,为充分利用色带的全部表面,色带也常被设计成麦比乌斯圈。
三、在美国匹兹堡著名肯尼森林游乐园里,就有一部“加强版”的云霄飞车——它的轨道是一个麦比乌斯圈。乘客在轨道的两面上飞驰。
四、麦比乌斯圈循环往复的几何特征,蕴含着永恒、无限的意义,因此常被用于各类标志设计。微处理器厂商Power Architecture的商标就是一条麦比乌斯圈,甚至垃圾回收标志也是由麦比乌斯圈变化而来。