楼梯是我们日常生活中非常常见的一种东西,我们经常可以看见的楼梯都是可以从一层到达下一层,是可以走到头的,但是有一种楼梯不一样,它非常神奇,它是走不到头的,那就是彭罗斯楼梯,彭罗斯楼梯是世界上的一个非常著名的几何学悖论,那么它的原理是什么呢?你知道吗?
1彭罗斯楼梯简介
彭罗斯阶梯(Penrose stairs)是一个有名的几何学悖论,指的是一个始终向上或向下但却走不到头的阶梯,可以被视为彭罗斯三角形的一个变体,在此阶梯上永远无法找到最高的一点或者最低的一点。彭罗斯阶梯由英国数学家罗杰·彭罗斯及其父亲遗传学家列昂尼德·彭罗斯于1958年提出。彭罗斯阶梯不可能在三维空间内存在,但只要放入更高阶的空间,彭罗斯阶梯就可以很容易的实现。
如同莫比乌斯环、克莱因瓶。如果说帕特对存在着那样的不动点感到惊奇的话,那么他将对这样的台阶更为惊奇。他可以永远地沿着它转圈,但却总是在向上攀登,而且一次又一次地回到他原来的位置!这可能吗?不可能!只是由于我们的眼睛受图画的迷惑而认为这种台阶是存在的.而这些不可能形体正是它在视觉上的类似产物。
2从“彭罗斯楼梯”到“彭罗斯瓷砖
在已经成为票房大作的结构电影《盗梦空间》中,曾两次出现了“彭罗斯楼梯”的场景,一次是在迪卡普里奥给后来成为“造梦师”的佩奇讲解如何造梦的谈话中,另一次是在第二层梦境中,迪卡普里奥的助手列维特逃跑过程中突然发现无路可退,来到了不住往复的死循环。“彭罗斯楼梯”其实是父子俩一次双剑合璧的创造成果。
1958年左右,罗杰在剑桥读研究生,期间去阿姆斯特丹参加国际数学家大会,从一个演讲者那里看到了荷兰画家埃舍尔(M.C.Escher)的画,被那些不可能出现于现实的诡异画面所深深吸引,后来特地去看了埃舍尔的展览。回到英国之后,他自己也尝试着画出了一些奇怪荒诞的几何结构,与此同时老彭罗斯也被打动,
和儿子一起创造了一批不可能存在的建筑物与其他图形,他们联手将这些图形发表在一本心理学刊物上,并鸣谢埃舍尔。彭罗斯瓷砖”最初的价值更多体现于实用美学,但后来人们终于发觉,这种镶嵌的三维形式正是物质的新形态基元,现代晶体学所热衷于探讨的“准晶体”便需要借助于“彭罗斯点阵”的思想方法来构造。
3彭罗斯楼梯原理解析
彭罗斯阶梯实际上就是一个非常有名的几何学悖论,它所代表的意思是始终向上又或者是向下,但是却出现无限循环的阶梯,这个也可以看作是彭罗斯三角形的一个变体。我们可以发现在这个阶梯上是绝对找不到最高的一点,又或者是最低的一点。这个彭罗斯阶梯的发现人物是英国数学家罗杰·彭罗斯,还有他的父亲遗传学家列昂尼德·彭罗斯在1958年提出的。
彭罗斯台阶可以说是著名数学悖论,他的神奇之处就在于人一直在往台阶上走,沿着一个方向但是永远走不出去。更加神奇的就是这个人所处的平面是一个水平面。对于这个看似不可能的事情,却出现在了我们的面前。实际上这个就是从基点再回到基点的一个过程,说白了就是一个上下过程。开始的时候你感觉是向上的行走,因为每阶楼梯的高度差一般都是大于底座坡度所引起的高度增长。