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疱疹和食盐有什么共同点

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:如果想知道为什么只有五种柏拉图多面体,古希腊数学家欧几里得可以为你解答,他在《几何原本》里证明了这个问题,可以供你参考。这些形状不仅仅是数学问题。首先从太阳系内部开始,对应的柏拉图多面体依次是正八面体、正二十面体、正十二面体、正四面体和正方体。因为每个面都是相同的,所以每个二面角也是相等的。例如,正方体的二面角是90°,和顶角相等;正四面体的二面角是70.6°,它的顶角是60°。

数学概念:柏拉图多面体

并不是所有的三维形状都是相同的,想想那些存在或可能存在的形状:马铃薯的形状是块状的、不规则的;星星的形状是整齐有序的,它的线条整齐笔直;球体的形状是圆的、平滑的;俄罗斯方块则有锐利的边缘。

但是,有些形状很特别,它们的特征被研究了几千年,其中就包括柏拉图多面体。柏拉图多面体是以公元前4世纪的雅典哲学家柏拉图的名字命名的,这些三维形状由正方形、三角形、五角形等二维形状组成,必须满足一定的条件:

1.形状是规则的,也就是说,所有线条的长度是相等的,所有角度的大小也是相同的。

2.必须是全等的,也就是说,所有形状都是相似的,如果把一个形状放在另一个上面,它们是完全契合的(换句话说,不同大小的三角形无法组成柏拉图多面体)。

3.在每个顶点处,即一个形状的线条相交的地方,必须有相同数量的形状。

柏拉图多面体有且只有五种:

1.正四面体有四个面,每个面都是三角形。

2.正方体由四个正方形组成。

3.正八面体有八个面,就像两座金字塔的底座合在一起形成的形状(和正四面体一样,每个面都是三角形)。

4.正十二面体有十二个面,每个面都是五角形。

5.正二十面体有二十个面,每个面都是三角形。

如果想知道为什么只有五种柏拉图多面体,古希腊数学家欧几里得可以为你解答,他在《几何原本》里证明了这个问题,可以供你参考。

这些形状不仅仅是数学问题。在柏拉图的《蒂迈欧篇》中,这位希腊大哲学家(通过他虚构的一个人物)提出,不同的多面体对应自然中的不同元素:正四面体对应火元素,正方体对应土元素,正八面体对应气元素,正二十面体对应水元素,正十二面体则对应天空中的星座分布。

到了16世纪,约翰尼斯·开普勒利用柏拉图多面体来解释太阳系的结构,他好奇行星为什么这么分布,提出用球体代表每个行星,在行星的运行轨道之间放一个柏拉图多面体,模拟出行星之间的距离。首先从太阳系内部开始,对应的柏拉图多面体依次是正八面体(对应水星的运行轨道)、正二十面体、正十二面体、正四面体和正方体(开普勒认为太阳系只有五颗行星)。

尽管开普勒的解释是错误的,但有一点是正确的:柏拉图多面体的确是自然的一部分,例如:

●许多矿物晶体都是四面体,包括食盐(氯化钠)。如果沿着死海的岸边走,你会踩在大块的盐正方体上,它们是从深海中被冲上来的。

●钻石和绿萤石常呈正八面体的形状。

●病毒,如疱疹,常常是正二十面体。

原子常常结合成正四面体形状,甲烷和铵离子的分子由四个氢原子组成,它们围绕着一个碳原子或者氮原子,形成一个四面体。

柏拉图多面体不只存在于古希腊巨著中,它们也存在于我们呼吸的空气和脚下的土地中。

二面角

每个柏拉图多面体都包含二面角,即两个面之间的内角。因为每个面都是相同的,所以每个二面角也是相等的。例如,正方体的二面角是90°,和顶角相等;正四面体的二面角是70.6°,它的顶角是60°。二面角越大,多面体与球体越相似。

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