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第5章
三维世界的图形

我曾说过,对我来说,圆是数学世界中最美妙的图形,所以我又给你画了一个。这个圆的大小和5便士硬币相同。将这个圆裁剪下来(如果你的书已经被你剪得不成样子了,可以把它描到纸上,再将纸上的圆剪下来),并将留下的洞修剪得足够圆。你要挑战的是在不撕破纸张的情况下,将2便士硬币从洞中穿过。标准2便士硬币的直径是25.9mm,远大于裁出的洞——5便士的直径只有18mm。因此,按道理在不撕裂纸张的情况下,大硬币应该无法穿过小于它的孔洞。然而,事实是确实可以!仔细琢磨一下,为什么会这样呢?(提示:本章的名字其实已经给出了线索,我们需要在三维世界探索这个问题。)

我想不起是谁第一个向我展示“2便士穿越5便士”的难题了,他们在我的记忆深处消失了。除了少数数学发现是我自己研究的,其他一般都是我从其他人那里学来的。这体现出了数学社交、分享的一面。虽然大部分数学发现是通过印刷文字从已故数学家那里学到的,但真正的意外惊喜都来自与现实朋友的面对面交流。从硬币魔术到切蛋糕难题,几乎都是从那些想“向我展示一些趣事”的朋友那里学到的。

5便士硬币的真实大小

2便士硬币钻了第三维度的空子:将纸张在三维空间中弯曲,2便士硬币就能轻松穿过。等硬币穿过去,再将纸展平,纸又恢复二维状态。简单说,想象一张完全平展的纸张,我们将它看成是二维的:它只能左右、前后平移。二维意味着纸张不能离开平面,上下移动是第三维度的活动。当你在三维空间的曲面上研究数学时,各种奇怪的事情就会发生:大的物体可以穿过小物体的孔洞;直线可以弯曲。 fDZYuYa+H/V/nPGw30CsdrcWwy2dE4hnuP6FfdhVcpJCnx8eu+KC4c7gt2lakSqe

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