今天介绍一个因为设计孩子的玩具而走红，并把折纸艺术带入工程学的发明家的故事。这位哈佛大学的学者名叫查克·霍伯曼（Chuck Hoberman），他是世界知名的建筑师和设计师。他最著名的作品——霍伯曼球（Hoberman’s sphere），是90年代最受欢迎的玩具之一。我们上次介绍过的高级版的东南西北折纸，也是他的作品。
霍伯曼毕生探寻的就是可变形物体，包括刚才讲的玩具、各式各样的建筑设计，还有看起来很有意思的实验室概念产品。这类物体的一大特征就是，它们大都属于刚性折纸或可展结构，而且和几何学密切相关。在近20年里，折纸受到了数学、工程学、医学学科越来越多的重视。霍伯曼说，从数学上可以证明二维的纸张能够被折叠成任何三维形状。这从理论上赋予了折纸无穷的应用潜力。
什么是刚性折纸？刚性折纸是一类特殊的折纸结构。对于刚性折纸来说，沿着预定的折痕折叠，就可以实现在不同形态之间的连续运动。在这个过程中，变形的只有折痕区域，而其他部位不发生扭曲或拉伸等变形。东南西北折纸就是典型的刚性折纸。可展结构是什么呢？剪刀就是一种可展结构，霍伯曼球也是。拿霍伯曼球来说，它是由400个塑料部件构成的，这些塑料组成了大大小小的五角形和三角形，还有6个互相交叠的环。
霍伯曼球具有什么几何性质呢？实际上霍伯曼球并不是作为玩具诞生的。一开始，霍伯曼的目的是创造一个能改变大小的球体。他从剪刀上找到了灵感。他设计的枢轴结构有一个特殊的几何性质，那就是当它折叠的时候，几个端点组成的夹角不变。利用这个性质，就可以创造出一个可以变大变小的可展球体。最初，他用这个原理制造了一个360千克的装饰物，这个装置25年来一直悬挂在新泽西自由科学中心里。
霍伯曼意识到了它的商业价值，从此霍伯曼球就从科学馆的天花板上来到了美国小朋友的手中。也因为霍伯曼球的走红，霍伯曼球有了更多的工作邀约，并加入了哈佛大学 Wyss 生物启发工程研究所。比如，下面这个大型大型铝制金属帘就是他为2002年盐湖城冬奥会设计的。下面这个370平方米的变形屏幕是他为U2乐队的 360° World Tour 世界巡回演唱会设计的。
他最近的一个大项目是为亚特兰大猎鹰队主场设计可折叠屋顶。这个屋顶可以像人的瞳孔，或是照相机的光圈那样按照指令打开闭合。不过这些成就对于霍伯曼来说只是梦想的一小部分，他的终极目标是用被他称为可展设计（transformable design）的理念取代我们日常生活中用几次就丢的静态设计。因为，可展设计不但可以植入多种多样的功能，还可以赋予空间以“生命”。
未来的建筑或许就可以自行折叠活动，构造灵活的工作空间。空旷的大厅可以被可展装置瞬时分隔开来。就拿传统的帐篷来说，可展设计可以改良这种本来需要几个小时才能搭建的临时建筑物。零部件都已事先连接好，只需把紧实的帐篷松绑，就可以让它具有三维形态。霍伯曼最近的研究目标是，让大型可展设计实现自动化。比如，下面这个机械臂可以对塑料片进行剪切，然后把它们拼起来。按下一个按钮，整个塑料结构就可以被折叠起来。
这些设计有一天可以被用在家具、赈灾救援、心脏手术支架、迷你机器人，或非侵入性医疗设备中。《北京折叠》里描绘的折叠都市，离我们又近了一步。