給孩子最好的科學(xué)教育你能相信嗎，有一位物理學(xué)家放棄了在NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)十三年優(yōu)越的工作，甘愿跑去玩折紙。可是，他不僅將折紙
給孩子最好的科學(xué)教育
你能相信嗎，有一位物理學(xué)家放棄了在NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)十三年優(yōu)越的工作，甘愿跑去玩折紙。
可是，他不僅將折紙玩出了歷史新高度，還用折紙?jiān)斫鉀Q了太空難題，可謂是真正玩折紙上了天。
羅伯特·J·朗出生在美國(guó)俄亥俄州的一個(gè)普通家庭里。
6歲那年，他就被折紙書(shū)所吸引，照著它來(lái)用紙制作玩具。到了10歲，他不僅將書(shū)里的模型折了個(gè)遍，還開(kāi)始自己想辦法折書(shū)上沒(méi)有的東西。
中學(xué)時(shí)代，他仍對(duì)瘋狂迷戀折紙，幸好這完全沒(méi)有影響到學(xué)業(yè)。
他一路過(guò)關(guān)斬將考上了著名的斯坦福大學(xué)。優(yōu)秀的成績(jī)讓羅伯特得以繼續(xù)攻讀碩博士。期間，他一方面要堅(jiān)持折紙練習(xí)，另一方面還要兼顧學(xué)業(yè)。
他創(chuàng)作了近百件復(fù)雜而精妙的折紙作品，比如需要數(shù)百次折疊的海龜。
在進(jìn)行博士后研究的期間，他十分鐘愛(ài)一種叫布谷鳥(niǎo)的鐘，并發(fā)誓自己要用紙疊出一個(gè)來(lái)。
經(jīng)典折紙有一個(gè)最基本的要求就是，使用一張紙，不許將它剪開(kāi)或撕裂。
羅伯特·J·朗
這看似簡(jiǎn)單的規(guī)律卻很難適用于鐘的折疊。
但他毫不氣餒，根據(jù)自己已有的經(jīng)驗(yàn)，整整花了三個(gè)月的時(shí)間去構(gòu)思輪廓和疊法。在他嘗試無(wú)數(shù)次之后，終于一口氣花了六個(gè)小時(shí)將它折了出來(lái)。
左：羅伯特折紙的，右：布谷鳥(niǎo)鐘實(shí)物
這個(gè)無(wú)論從鐘擺、松果和鹿頭都看上去跟實(shí)物神似的紙布谷鳥(niǎo)鐘讓他一舉成名。
不過(guò)，那時(shí)對(duì)他來(lái)說(shuō)，折紙只是一個(gè)興趣愛(ài)好而已，還沒(méi)有辦法養(yǎng)活自己和家人。所以，盡管在折紙界小有名氣，他仍選擇去 NASA 從事有好收入的工作。
之后，他成為了一名 NASA 噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的激光物理學(xué)家和研究員。在NASA 工作期間，羅伯特陸續(xù)發(fā)表了80多篇物理學(xué)的論文。
同時(shí)，他在半導(dǎo)體激光器、光學(xué)，以及集成光電子學(xué)等領(lǐng)域有46項(xiàng)專(zhuān)利，并成為了美國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)的成員。
NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室
但與此同時(shí)，他也越來(lái)越深?lèi)?ài)折紙，這也讓他越發(fā)痛苦。經(jīng)過(guò)一番選擇后，羅伯特放棄了他在 NASA 的事業(yè)。
認(rèn)識(shí)他的人都不敢相信他放棄了如此難得的工作。但比起物理研究，他的人生追求其實(shí)是折紙，而且是利用高科技的折紙。
但千萬(wàn)別小看折紙藝術(shù)，實(shí)際上把它叫做“折紙科技”更合適。
早在8世紀(jì)，歐洲的科學(xué)家就開(kāi)始嘗試將幾何學(xué)原理應(yīng)用到折紙當(dāng)中。但直到20世紀(jì)中葉，折紙愛(ài)好者們?nèi)耘f只能重復(fù)折疊早已存在的一百多種經(jīng)典作品，折紙的技術(shù)一直停滯不前。
直到日本有一個(gè)叫吉澤章的折紙藝術(shù)家出現(xiàn)，他運(yùn)用新技術(shù)創(chuàng)作出了創(chuàng)意滿(mǎn)滿(mǎn)的折紙作品。
現(xiàn)代折紙之父吉澤章
這使得折紙的熱潮空前高漲，許多國(guó)家都成立了自己的折紙協(xié)會(huì)。許多折紙愛(ài)好者開(kāi)始運(yùn)用解析抽象幾何、微積分等數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解決折紙當(dāng)中遇到的問(wèn)題。
當(dāng)然，羅伯特也不例外，他放棄 NASA 的工作后也開(kāi)始專(zhuān)注將折紙與數(shù)學(xué)聯(lián)系在一起進(jìn)行創(chuàng)作。
在羅伯特的努力下折紙技術(shù)有了新的突破，他和吉澤章各自獨(dú)立開(kāi)創(chuàng)了一種革命性的折紙法，稱(chēng)之為“圓河包裝”。
在此之前，關(guān)于如何折疊出逼真的昆蟲(chóng)腿部、翅膀和觸角的問(wèn)題一直困擾著折紙大師們。
用圓河包裝折法設(shè)計(jì)的蝎子(左)和折法(右)，因?yàn)檫@種折法需要繪制一些圓和一些條狀物，因此叫做圓河包裝
羅伯特和吉澤章的圓河包裝折法能讓圓角包入方形里而無(wú)需經(jīng)歷折疊，這種方法可以逼真地模擬出生物的外形。這個(gè)曾經(jīng)令折紙大師們苦思冥想的問(wèn)題被羅伯特輕而易舉地化解了。
羅伯特還利用自己的數(shù)學(xué)知識(shí)，開(kāi)發(fā)出了用于制作復(fù)雜設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)折紙程序， 被稱(chēng)為 TreeMake。
作為一款數(shù)學(xué)折紙的軟件，它主要分為兩部分：首先它可以根據(jù)你的目標(biāo)輸出折痕，這些折痕也是作品成敗的關(guān)鍵。
其次，這個(gè)程序還可以在第一步的基礎(chǔ)上計(jì)算出每道折痕正確的折疊順序。
羅伯特靠著自己的折紙技能和計(jì)算程序，能在無(wú)需借助任何其他輔助工具的情況下在一張紙上折出史無(wú)前例的形狀。
迄今為止，羅伯特已經(jīng)創(chuàng)造了超過(guò)649個(gè)復(fù)雜的新折紙模型，比如海龜、猛禽、響尾蛇和爆米花大小的虱子。
羅伯特折紙的作品
不只如此，羅伯特還利用折紙技術(shù)去幫助其他科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。
在這之前，NASA 想給衛(wèi)星配上太陽(yáng)能板，但是想要往太空“運(yùn)貨”，物品的體積和重量都有嚴(yán)格要求。就算太陽(yáng)能電池板已經(jīng)使用了一些手風(fēng)琴結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，但它依舊不能夠在更小的空間內(nèi)裝入更大的表面面積。
太陽(yáng)能板小不了的死穴使研究一再陷入了困境。只有想方設(shè)法把它折疊成小巧的樣子，才能夠沖出瓶頸 。
NASA 工作人員提出了一個(gè)方案：先將太陽(yáng)能板折疊起來(lái)，用運(yùn)載工具運(yùn)到太空后，再把它打開(kāi)。
但怎么折疊呢?如何保證打開(kāi)后太陽(yáng)板的表現(xiàn)不會(huì)大打折扣呢?他們對(duì)此一頭霧水，這時(shí)候就輪到羅伯特大顯身手了。
羅伯特根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和在折紙方面的手藝，成功設(shè)計(jì)出了一款可以折疊的太陽(yáng)能板。
它不僅在運(yùn)輸?shù)臅r(shí)候能折疊成小巧的樣子，而且具有很大的表面積。同時(shí)它還能在發(fā)射的時(shí)候纏繞在衛(wèi)星上，它的展開(kāi)也不需要宇航員的協(xié)助。
折疊的太陽(yáng)能板
羅伯特還認(rèn)為，折紙理論可以應(yīng)用到現(xiàn)今的汽車(chē)安全、建筑學(xué)、機(jī)器人生產(chǎn)，制造甚至醫(yī)藥等領(lǐng)域。
在實(shí)際應(yīng)用方面，他做出了很大貢獻(xiàn)。比如用折紙來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的操作、血管支架的折疊、以及汽車(chē)安全氣囊的折疊等。
展開(kāi)的太陽(yáng)能板
羅伯特在一次 TED 演講中坦言，最初他用數(shù)學(xué)做折紙，只是想做一些更好看好玩的東西，但不經(jīng)意間居然還能解決現(xiàn)實(shí)世界中的難題。
當(dāng)初放棄 NASA 成為獨(dú)立的折紙藝術(shù)家之時(shí)，幾乎任何人都不看好他的選擇。
令羅伯特做夢(mèng)都不會(huì)想到的是，現(xiàn)在僅僅在美國(guó)就有十幾個(gè)由聯(lián)邦政府撥款的折紙工業(yè)應(yīng)用研究項(xiàng)目，有近四十位大學(xué)折紙教授以及無(wú)數(shù)以此為專(zhuān)業(yè)的學(xué)生。
他們都相信，諸如汽車(chē)安全、太空科技、建筑學(xué)、機(jī)器人技術(shù)、制造業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等許多領(lǐng)域中的難題，都能在折紙這種傳統(tǒng)藝術(shù)中找到解決方案。
就比如在太空技術(shù)上，即便馬斯克成功發(fā)射了重載火箭，但將許多東西運(yùn)送到太空仍非易事。它們往往因?yàn)轶w積太大靈活性不足而遭遇重重阻礙，尤其是機(jī)器人。
不過(guò)在2017年， NASA 就研發(fā)出了一種體積很小但卻十分靈活的探索機(jī)器人。
PUFFER機(jī)器人
它可以折成巴掌大的樣子，能夠被非常輕易地放入大型航天器中運(yùn)載到外星球。與此同時(shí)，它又能在狹小或環(huán)境惡劣的空間中來(lái)去自如，并執(zhí)行探索任務(wù)。
這款被命名為 PUFFER 的機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感也正是來(lái)自于折紙。
PUFFER的機(jī)器人
誰(shuí)也沒(méi)想到，已成為許多人童年回憶的折紙，竟能解決工業(yè)領(lǐng)域的種種難題。作為折紙技術(shù)先驅(qū)的羅伯特，當(dāng)年也只是單純地想用自己的專(zhuān)業(yè)來(lái)進(jìn)一步讓自己的愛(ài)好變得更有趣。
不曾想，在將折紙玩到極致的同時(shí)，他也完成了許多不可思議的事情。一直以來(lái)，很多人說(shuō)玩物喪志，卻忘記了玩物亦可養(yǎng)志。
