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不可能的三角形,可能的手工製作

下面這個圖形可能不少人見過,它叫做「不可能三角形」,又叫「彭羅斯三角形」,得名於精神病學家萊昂內爾·彭羅斯和數學家羅傑·彭羅斯父子,號稱是「最純粹不可能的形狀」。

但是,小編說,我可以把這個東西做出來,你們信嗎?有圖有真相,下面這張照片展示的就是小編親手用紙做出來的實物。

「呃…小編,你確定這不是照「騙」嗎?」

好吧,其實,它的真實樣子是下面這樣的:三根四稜柱兩兩垂直,其中一根四稜柱末端的兩個側面留有開口,一面開口是矩形,另一面開口是有45度底角的直角梯形(這個開口形狀可不是隨便留的)。

只要找到合適的角度,就能拍出「彭羅斯三角形」那樣的效果照片。為什麼要用拍照的方式,而不能直接用眼睛看呢?因為,兩隻眼睛會看出立體感,而相機只有一個鏡頭,不會拍出立體感,這樣更容易讓人產生三根稜柱彼此搭接的錯覺。

想知道上面「彭羅斯三角形」效果照片的實物是怎樣製作出來的嗎?下面小編將帶大家一步步完成這個手工製作。

請準備:

紙、膠水、剪刀、印表機(如果無印表機,可以用鉛筆和直尺代替)。

來動手:

首先,請準備一張A4紙,把下面的圖案列印出來。(如果沒有印表機,你也可以自己把它畫出來。)

圖中一共有三個部件,我們分別用A、B和C來指代它們,你需要把它們都沿著外輪廓剪下來,然後沿著長虛線折成三根四稜柱並將側面粘牢(如下圖)。

接下來,需要將每個四稜柱的兩端面進行粘合。在A、B、C的兩端都有幾根短的粗實線,把它剪開,然後沿短虛線折90度,將兩端摺疊粘合。粘好後,每根稜柱都是一端封閉,一端側面有開口,A、B側面開口相同,C側面開口不同。

到這兒,A、B、C三個部件就製作好了,下面開始進行組裝步驟。你需要把B稜柱封閉端插入A稜柱的開口中,注意B稜柱另一端側面開口的朝向要和A稜柱封閉端的指向呈90度(如下圖,A開口面朝向右側,B開口面朝上放置)。

現在,只需要把C稜柱封閉端插入B稜柱的開口中,注意C稜柱的開口朝向就行了。C稜柱的另一端開口,分別是矩形開口和直角梯形開口,其中,矩形開口那一側要朝向B稜柱封閉端放置(如下圖)。

終於到了最後一步,你可以找一個合適的角度拍照片了。在這裡還要提示兩點注意事項:第一,拍照時要站得盡量遠一點,當你距離一個物體足夠遠,物體表面的凹凸起伏造成的近大遠小就不那麼明顯了,這樣稜柱彼此搭接的效果會更自然;第二,拍照時注意周圍的光源,當心影子會穿幫哦。

最後,如果你對自己的幾何水平有自信,不妨再多思考一下,為什麼C稜柱那個梯形開口的一個底角是45度呢?

中國科學技術館展覽教育中心李博供稿

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