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高斯告訴你:如何讓手中的比薩保持堅挺

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高斯告訴你:如何讓手中的比薩保持堅挺

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當你抓起一塊比薩,正要一口吞掉的時候,比薩一下子軟了,從你的指尖處耷拉了下來,這情景是不是很尴尬?

那麼,比薩到底應該怎麼吃?可以說,比薩沒有絕對正确或錯誤的吃法。然而,根據19世紀的數學理論,握比薩的正确姿勢——把它彎成u型就好了。

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油管 numberphile 頻道用卡爾·弗雷德裡克·高斯的絕妙定理(theorema egregium)解釋了一下:不管你怎麼彎曲一塊比薩,它至少有一個區域是平的。是以,在彎曲比薩時,我們要讓它直接沖着嘴。

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高斯管它叫做“絕妙定理”,它從一個新的角度來觀察一個扁平的物體。他想要定義表面的曲率,無論它是否彎曲,定義都不用改變。

高斯發現,像圓柱形或折疊的比薩,在彎曲的時候,它的表面一定有塊區域曲率為0,或者說是平的,或直線路徑,也稱作高斯曲率。

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用大拇指和食指壓住比薩的外皮,向攏折合。這時候,“平”的方向不再出現在比薩的頂部,而是在折合的中心線部分,從人的手一直延伸到比薩末尾,你實際上控制了比薩“平”的方向。

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cliff stoll在視訊上說:“我有一塊比薩,我也會這樣疊着吃。”當時他正在地闆上一瘸一拐地走着,手裡還拿着一塊未折疊的比薩。為了更好地了解這一舊理論,不如拿出一張紙,把它彎曲成圓筒形,很明顯這張紙仍然是扁平的,而圓筒是彎曲的。stoll在視訊上一邊示範着沿紙張中間畫一條線,一邊解釋說:“如果在這兒畫一條線,然後把紙張彎曲成圓筒形,紙張還是平的”。

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那麼圓筒形紙張的凸面為負曲率,stoll畫的中間豎直向下的路徑完全扁平,即曲率為0。

stoll一邊用手指劃過彎曲紙張的中間部分,一邊說“就算是從反面把紙張彎曲成圓筒形,中間沿線部分曲率還是為0”。

然而,如果沿着水準圈形路徑看的話,表面曲率就為正了。

高斯說當把平的物體彎曲的時候,物體表面肯定會有某個地方曲率為0。比如上面例子中紙張的中間豎直沿線部分。

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一塊比薩,就像一張紙,完完全全是扁平的。如果直接就這樣吃,比薩傾斜的一端朝下,曲率為負,橫向是扁平的,曲率為0。這樣的形狀顯然不利于大朵快頤。

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把比薩彎曲成u型就是遵循了高斯的數學理論,把比薩側着捏彎,就迫使另一方向隻能保持平整(即曲率為0)——也就是對着你嘴巴的方向。這真是絕妙的定理啊!

原文釋出時間為:2016-06-28

本文來自雲栖社群合作夥伴“大資料文摘”,了解相關資訊可以關注“bigdatadigest”微信公衆号

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