正多麵體隻有五種,它們是正4麵體,正6麵體、正8麵體、正12麵體、正20麵體,這是人類從古希臘時期就已掌握的知識。在古希臘哲學中,把這五種類型的優美的正多麵體,當作了構成世界的五種元素。在數學上即最規則的正多麵體,又是最美的圖形的結合。口銜自己尾部的奇妙的“龍”
埃舍爾的畫會讓人產生錯覺,這是因為他把自己所見到的三維物體完全在兩維的平麵上表現出來,埃舍爾把這種矛盾顛倒過來,使得從數學角度來看本不可能見到的東西,變成了可見的。比如說“龍”這幅畫,就是一個典型的例子,站在水晶上的這條龍表現出了三維圖案,我們能清清楚楚地看到。然而,埃舍爾所看到的龍隻是在紙上畫出的二維圖案。讓龍頭從其翅膀上的孔中鑽出,而讓其尾從同一側的另一個孔中露出,這樣二維畫的龍看上去就酷似三維的了。這種作品的創作手法,是讓以三維立體為對象的物體畫在二維平麵上表現出來的遠近法,它是由文藝複興時期,德國數學家發明的。然而,埃舍爾正是利用了這種數學技法,把龍繪成立體的了。
埃舍爾使用羅傑.奔羅茨創造的三角形,用版畫的形式表現出物體。例如“瀑布”和“上升與下降”這兩幅版畫,從“瀑布”一畫的水流來看,瀑布流下的水流一直向下,但是不知不覺又回流到了瀑布之上,而後又流到瀑布口。在“上升和下降”一畫中,那些總是在上上下下不斷往複行走的僧侶,並未讓人有不自然的感覺。
“望塔”這幅作品,塔柱用不合理的方法繪成。圖中在長凳上坐著的少年,手持著一個不合乎常理的箱子。在這一作品中,欣賞者好象會產生一種錯覺,其實,埃舍爾隻不過嚴密地利用了數學表現的方法。這種有效地利用不可能的自然現象和數學的嚴密性創造的版畫,令人們吃驚。
“版畫畫廊”的妙處
“版畫畫廊”這幅畫也完全令人不可思議。為了解決這一疑問,就要從繪製這幅作品的方法著手。
畫中的故事從這幅畫中的畫廊入口處開始。版畫在牆上和桌上展示,有一個男士凝視著這幅畫。左側一個青年比門口處的男子要放大了許多,頭部比手也增大,而該青年看的畫也在擴大,一直到達窗邊有一個老婦人的建築物下並與其相連。因此在這個建築的下麵成了畫廊,同時,本來是看版畫的青年,卻成了版畫中的人物。這幅畫好象正向右轉動,而且這種變化一直持續了下去。
當你觀看埃舍爾的畫時,要注意他所采用的畫法,就能從中看到有數學計算的方法。他的畫中通向各點方向的矢量相對應時的麵,就叫矢量場。當給予“版畫畫廊”一畫的各點向右轉的矢量時,中央部分就會出現不能表現矢量的空白部分。這就是當整個繪畫表現出向右轉的動向時,其中心的部分是完全必要的。開始看到的空白部分,是為了向右轉動來描繪的“旋”(好像人的頭發旋),這種“旋”在數學上叫作矢量場的不動點。
埃舍爾1898年生於荷蘭,是與畢加索同時代的藝術家,畢加索采用抽象的藝術來表現美。現已為大多數人所理解。然而,埃舍爾卻用數學計算表現出美的嚐試。這是他的畫的鑒賞者們所看不到的。
總而言之,看到了埃舍爾的畫,你就會懂得什麼是數學上的美感。
16.數學黑洞
一個任意四位數,把四個數字分別組成一個最大的數和一個最小的數,作差,得新的四位數,重複此過程,7次內必得6174。
數學被譽為“科學之母”,在現代科技的發展中起著定海神針般的作用,而現代的戰爭更是被認為將是一場“數學家和信息學家的戰爭”。在信息戰中,要運用數學作大量的模擬運算,運用數學在空間作精確的定位,運用數學對導彈作精密製導,運用數學來研究保密通信的算法,運用數學作為網絡攻擊利器。
在天文學上有著著名的“黑洞”現象,無獨有偶,在數學中也有這種神密的黑洞現象,對於數學黑洞,無論怎樣設值,在規定的處理法則下,最終都將得到固定的一個值,就像宇宙中的黑洞可以將任何物質(包括運行速度最快的光)牢牢吸住,不使它們逃脫一樣。這就對密碼的設值破解開辟了一個新的思路。
123黑洞:數學中的123就跟英語中的ABC一樣平凡和簡單。然而,按以下運算順序,就可以觀察到這個最簡單的黑洞值:①數:設定一個任意的數,例如:1234567890,
②偶:數出該數數字中的偶數個數,在本例中為2,4,6,8,0,總共有5個。
③奇:數出該數數字中的奇數個數,在本例中為1,3,5,7,9,總共有5個。