用酷炫的数学艺术击退炎热

正当美国大部分地区在夏日酷暑中煎熬时,一群数学家和艺术家可以满怀喜爱地回顾那些寒冷的日子。

斯坦·瓦根

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正当美国大部分地区在夏日酷暑中煎熬时,一群数学家和艺术家可以满怀喜爱地回顾那些寒冷的日子。

每年冬天,滑雪胜地科罗拉多州布雷肯里奇都会举办国际雪雕锦标赛斯坦·瓦根是麦卡莱斯特学院的数学和计算机科学教授,自1999年以来,他几乎每年都会组建团队参加比赛。

明尼苏达队的大部分设计都采用了负曲率或马鞍形。这种形状似乎为雕塑提供了强度,尽管瓦根不太确定原因。“我们认为它可以抵抗重力;它可以抵抗倒塌和改变形状,”他说。“如果你只是建造一个空心球,一旦阳光照射到它,它就会开始从顶部下垂。但是这些马鞍形可以抵抗。”


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2003年,瓦根的团队凭借雕塑作品旋转白网获得第二名,该作品由雕塑家布伦特·柯林斯和计算机科学家卡洛·塞金设计。设计师从一个名为最小曲面的数学对象开始。最小曲面在给定边界下最小化面积。例如,当您将金属丝框架浸入肥皂溶液中时,形成的薄膜就是最小曲面。更一般而言,最小曲面在所有点上都像一个马鞍,其中两个方向的弯曲量相同。

柯林斯和塞金使用的特定类型的最小曲面称为谢尔克曲面。他们通过给它一个“猴鞍”形状来修改它,之所以这样称呼它,是因为它针对猴子的舒适度进行了优化:留有尾巴的空间。然后,他们扭曲了这个形状并将其闭合以形成一个环。为了创作雕塑本身,他们从一块20吨重的雪砖上雕刻出了精心设计的形状。

在不到一周的时间内从一大块雪中创作一个雕塑绝非易事,而且比赛规则禁止使用电动工具。但瓦根说这项工作令人愉快,看到一个设计如此迅速地成形是一种很棒的感觉。“这项活动真正的乐趣在于,人们可以在四天内完成用石头需要四年或八年才能完成的事情。”

然而,雪也比石头更不持久。2003年比赛的最后一天异常温暖,《旋转白网》在被评判后不到一小时就倒塌了。自古红颜多薄命。

—伊芙琳·兰姆

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