有科学原理的折纸作品(能救人的折纸技艺)
纸飞机、纸火箭船、心形折纸、日本折纸……这些东西看似与其他事物毫无关联,但对罗伯特•朗(Robert Lang)来说却并非如此。作为一名折纸大师,罗伯特可以借助这门手艺的力量来拯救生命。
我们许多人都在童年时代折过纸飞机,却很少有人像罗伯特一样对这门古老的亚洲艺术如此着迷。小学一年级的时候,他偶然踏上了这趟奇妙的折纸之旅。当时老师给了他一本折纸艺术的书,她希望书中千奇百怪的折纸作品能让顽皮的罗伯特不要打扰班里同学的学习。没想到罗伯特对折纸艺术越来越痴迷,一发不可收拾。
折纸乐趣无穷,但人们认为过分执着于此就有点不务正业了。罗伯特老师没有料到的是,这个孩子折出的一只只纸飞机和千纸鹤正一步一步地将他引向那些渐为人知的秘密。这些秘密使罗伯特成为航空航天、心脏外科手术以及汽车工程等领域的顶尖创新人才。那么,罗伯特到底有哪些过人之处呢?他的过人之处就在于,别人眼里的折纸只是一份作品,而他却能通过作品看到模式。没错,成就他的就是模式。
日常生活中,模式无处不在。我们看得到、闻得到、尝得到、吃得到,每天都能碰得到。但是,大多数人并没有将这些点点滴滴的模式联系起来。别人能想到的新点子他们想不到,别人另辟蹊径寻得的发财商机,他们也发现不了。
而这些模式却难逃罗伯特的慧眼。尤其随着他对折纸这门传统艺术的研究越来越深入,罗伯特发现这门手艺因为能折出的花样有限而停滞不前了数百年。某些形状(如蜘蛛、小虫子、甲壳虫等等)在很多人看来难度太高,几乎不可能折出来,但这些极限却挑战了罗伯特的想象力,他开始迷上了这些看似不可能的创造活动。这一切已经表明他具有创造的潜力,只是他当时没有意识到。
罗伯特曾在斯坦福大学攻读电机工程专业,后又获得加利福利亚理工学院博士学位,其毕业论文题目《半导体激光:新型几何学与光谱性能》,这与他热爱的折纸艺术没什么关系。但在学术研究之外,罗伯特还潜心研究过那些日式折纸的伟大作品,并且通过自学折出一些相当复杂的作品,其中包括美国前总统吉米•卡特和《星球大战》中的黑武士的折纸人像。除此以外,罗伯特还想尝试折出火蚁、寄生蟹和龙,但是折出这些形状需要更加精湛的技艺,而他当时尚未掌握这些技艺。
折纸是一个耗费精力的爱好。攻读博士期间,罗伯特成为一名才华出众的光纤技术研究员。但在业余时间,他仍痴迷于折纸艺术,还蹚进了人才济济的日本折纸这潭“浑水”。凭着不菲的成绩,他成功加入日本折纸联盟“折纸侦探”。该联盟主要由一群勇于创新的日本折纸爱好者组成,他们梦想尝试一些复杂精细的折纸技艺,比如说折出一只带有触角和翅膀的甲虫。
很快罗伯特的工作和爱好便合二为一了。他就像一个狂热的科学家一样充满激情地研究折纸艺术,并且逐渐发现了其中暗藏的科学奥秘。他发现了一个被人们忽视了几百年的事实,原来所有形状的折纸作品的折法都不外乎几种折叠模式。随后他又开发出一款软件,用来推算人们所能想象到的任何一种形状的折叠方法。想要折出什么形状,只需向软件中输入这一形状的简笔画,这款软件就会自动列出所有可能的折叠方法,将此前人们认为不可能折叠出的形状变为可能。与他一起折纸的同伴称这一软件为“秘密武器”。
罗伯特实现了日本折纸的变革。他最终如愿以偿地折出了带有翅膀和斑点的甲虫。于是一夜之间,日本折纸比赛的难度激增,以前每张纸平均折叠30次,现在则要折100次才行。
尽管40岁时,罗伯特已经掌握了光电子学领域的46种模式,在光纤研究领域已经小有成就,但他却毅然终止了自己的研究生涯,成了一名全职折纸艺人,开始全新全意探究那些尚未被探索出的折纸方法。罗伯特曾这样说道:“激光领域已经有很多人在研究了,而我在折纸行业里探索的问题,如果我不做,可能就没有人愿意做了。”
罗伯特说的没错,但这番话还隐藏着另外一层含义——他发现折纸也许可以在某个急需解决方案的领域一显身手。在TED演讲中罗伯特向观众播放了一款除了汽车外全由折纸制成的广告。电脑只是让广告中的折纸们做出连贯的动作,但其余的的确都是用纸制作的。折纸,以及它的结构原理已被广泛运用于现实生活中,医药学,科学,宇宙探索,人体,家用电器等等。受折叠模式的启发,日本工程师Koryo Miura将它应用于太阳电池的设计中。同样,在James Webb空间望远镜也有非常简单的折纸元素。
罗伯特·朗:现代折纸艺术 http://www.tedtochina.com/2010/08/30/robert-lang-folds-way-new-origami/
在更大型的项目中,折纸也发挥着巨大的作用。劳伦斯利弗莫尔国家实验室在设计构思一架名为“眼镜”的大型望远镜时便运用了折纸的原理。在26,000英里高的地球同步轨道上,需要一面如足球场大小的直径100米的镜片。可要将这样大面积的镜片完整送至太空几乎不可能,因为搭载它的火箭很小。于是实验室的工程师们便求助于罗伯特。他们共同开发了一种可以扩大到任何大小但同时又能将任何平面环形或光盘形折叠成非常紧凑的圆柱体模式。劳伦斯利弗莫尔国家实验室接受了这项提议,将其用于第一代的“眼镜”望远镜上。
此外,当德国一家汽车制造商急需一种高超的技巧来折叠安全气囊时,罗伯特的折纸艺术救了他们的急。气囊设计师发现罗伯特在制作折纸昆虫时的算法用是一个很好的解决方法,因为气囊设计的阻碍是如何将面积较大的平板收纳在一个相对狭小的地方。设计师们需要考虑如何在电脑上将气囊变平。上述所说的灵感源头是什么呢?气囊平整算法则来源于制作纸昆虫中所用到的圆形排列和数学原理。所以,虽然听上去很不可思议,但折纸也可能会拯救生命呢。
罗伯特曾经说道:“几乎所有的创新都是通过在不同领域之间建立联系实现的,而大多数人往往看不到这种联系。”他说一个人要想发现机会,就必须“找到事物间的联系,竭力破解各种模式。如果能看到两个领域之间的联系当然好,但如果还能破解其背后的模式,那么你就能轻而易举地看出其他领域中与之类似的联系。”
他的故事告诉我们,精彩的创意可能就在某处等着你,你只需知道去哪里找到它就好。通过学习在各种不同寻常之处发现模式,你可以从其他行业的发展中获益,继而激发自己的创新思维,更好地发掘自身的创新潜能。
罗伯特•朗个人主页 http://www.langorigami.com/
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