本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。
据新开幕的位于纽约市的数学博物馆,即MoMath的创建者称,数学可以是一种美丽的、沉浸式的、全身心的体验。一个会亮灯并播放音乐的雕塑,一个可以变成迷宫的触摸屏地板,以及一辆可以在颠簸的轨道上行驶的方形轮三轮车,只是这个19000平方英尺空间中30多个展品中的一部分。该博物馆于12月15日开门迎客。
“我们希望人们玩耍、触摸、尝试游戏和谜题,”前数学教师、博物馆的创始人兼执行董事格伦·惠特尼在上周的博物馆预展中说。目标是给数学一个改头换面——它应该是充满乐趣和吸引力的,而不是枯燥难懂的,他解释道。博物馆将“使更多想要与数学建立联系的人能够做到这一点。”
MoMath为学生提供特定年级的私人课程,其中包括学生在参观前后进行的课堂活动。博物馆副馆长兼首席运营官辛迪·劳伦斯表示,为其他团体(如数学俱乐部)提供的参观活动,以及为公众提供的周末活动也可以吸引未来的参观者。“我们认为数学就像写作,”她说。“你总能以自己的水平和理解力来理解它。”
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这种以你自己的水平理解数学的理念在博物馆的互动展示亭中很明显,这些展示亭取代了更传统的书面标签。参观者可以选择该展品的简单或复杂的解释。那些对更多细节感兴趣的人可以选择了解相关数学发现的历史,包括相关的数学家,并浏览图片库。
该博物馆主要通过动手和互动式展览吸引参观者,这些展览很少显示可见的数字或方程式。例如,当触摸“球体和谐”雕塑的平滑、相互连接的球体时,它们会播放音乐和亮灯。该展览通过探索三个音符的分组(称为三和弦)来连接音乐和数学。参观者可以通过以特定的方式和顺序触摸雕塑的不同部分来创建和声、大和弦和小和弦。因此,触摸球体 A 会播放一个和弦,但是触摸与 A 相邻的球体,然后再次触摸 A 会改变和弦——三个音符中的一个将升高或降低半个音(例如,从 C 到 C 升)。和弦如何变化取决于球体和先前播放的球体之间的距离。整个雕塑充当了三和弦之间如何相互关联的几何模型。
其他展品让参观者可以进行实验并寻找规律。“扭转滚动”桌子上放着可以分开并重新连接的彩色橡胶形状。然后,参观者将他们新创作的物体在桌子上滚动。他们可以通过查看表面上绘制的示例来尝试预测物体将采取的路径。它会摇晃、卷曲、翻转还是直线滚动?
“人体树”是另一种沉浸式数学体验。一个摄像头捕捉参观者的图像并将其投射到墙上。在投影图像中,手臂会变成该人的较小版本,这些较小的版本又会分支和再次分支成由身体副本组成的树。该图像既有趣又有点傻,但也分形的示例——详细的图案在不同的尺度上显示出自我相似的形状。树的形状提醒参观者,数学可以描述自然模式。成为分形正是博物馆首席设计师蒂姆·尼森希望参观者带走的非凡体验。
尼森自称是科学狂热者,他将自己在建筑方面的经验带到了展览设计中。他以巡回数学展览的形式加入 MoMath 团队。来自该展览的明星,例如方形轮三轮车,成为了新博物馆的一部分。这辆看起来很笨拙的车辆让骑自行车的人可以在展览中心的巨型向日葵花瓣状凸起上平稳行驶。尼森指出,方形轮在曲线上的路径描绘了一条所谓的悬链线。这种形状是由从两个点悬挂的均匀绳索形成的“理想”曲线,例如在自身重量下悬挂的链条。无论锚点之间的距离有多远,重力在悬链线上每个点的力都是相等的。反向的悬链线用作承重拱,因为它们均匀地分配重量。
悬链线并不是 MoMath 中唯一隐藏在人们眼皮底下的数学形状。在引人注目的“超双曲面”展品中,从地面延伸到天花板的彩色绳索围绕着一把椅子。尼森演示了参观者如何进入该形状,在椅子中旋转并观看绳索旋转并在他们周围形成弯曲的表面。
参观者可以通过创建自己的雕塑来进一步塑造自己的体验。在“Mathenaeum”中,他们进入一个七边形(七边)展馆,并选择三个站点之一。一个大型水晶轨迹球以及木制和黄铜杠杆帮助参与者在大型屏幕上构建和雕刻多边形。最喜欢的作品可以提交给博物馆,有机会通过 3D 打印机实现。
惠特尼说,许多引人入胜的展品源于从数学家、计算机科学家和其他人那里征集的想法。“我们与许多[数学家]进行了交谈,他们意识到他们正在从事一项未被充分理解的工作,”他评论道。他们列出了他们一直想与他人分享的想法清单。帮助设计博物馆的展品“是他们激情的一种宣泄,”他说。现在公众可以看到结果了。