新知丨世界名画中的数学

作者: 梁进

来源: 梁进科学网博客

发布日期: 2014-11-23 09:32:09

本文介绍了埃舍尔体这一特殊多面体,它在埃舍尔的画作中多次出现,是埃舍尔对数学的原创贡献。埃舍尔体是一个星状菱形十二面体,具有独特的几何特性,并且埃舍尔将其艺术化,创作了“花朵多面体”雕塑。

在埃舍尔众多的多面体中,有一个多面体需要特别提出,这就是后来以埃舍尔命名的多面体:埃舍尔体。埃舍尔体在埃舍尔著名的画作“瀑布”中出现,也在下面这幅叫做“群星探索”(Study for Stars,1948)的多面体全家福木刻中最为显著,即它是其中最大的那个。

这幅包含全部正多面体的多面体全家福,从左到右,从上到下:正立方体和正八面体组合,正四面体,埃舍尔体,菱形十二面体,正二十面体,正八面体,正六面体(立方体),星形八面体(两个四面体组合),正十二面体,两个立方体组合。虽说的是全家福,却不呆板,各多面体错落有秩,大小协调,表现了一种结构美。我们来特别谈谈埃舍尔多面体。这可以说是埃舍尔的原创几何体了,是作为艺术家的埃舍尔对数学的贡献。

这个多面体神秘兮兮的,我们一起来探索一下:它是一个星状菱形十二面体(Stellated Rhombic Dodecahedron),即在一个菱形十二面体的上每个面上“长”出一个四棱锥而形成的多面体。它可用八个相同的小八面体组合而成。它也可由三个完全相同的大八面体相嵌组合而成的。它还可以既无重复又无缝隙地填满整个空间。这很难想象,却是事实!

当然作为艺术家的埃舍尔,不会让他钟爱的这个多面体只当个规规矩矩的陪衬。1958年他用枫木雕刻了一个美丽的花叶繁茂的修正版的埃舍尔多面体,他把它叫做“花朵多面体”(Polyhedron with flower,1958)。这个雕刻中,叶子巧妙地变成了多面体的菱角,而花藏在了叶子深处的枝丫中。这个雕塑极富装饰性,这是数学、艺术和实用最完美的结合。

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