ນັກຄະນິດສາດຄົ້ນພົບ 'ເສື້ອ', ຮູບແບບທີ່ບໍ່ຊ້ໍາກັນ

- ຢຸດ​ການ​ຊອກ​ຫາ​! "ໃນທີ່ສຸດພວກເຮົາໄດ້ພົບເຫັນມັນ," ກໍາມະການ MacCarnigan ຮ້ອງອອກມາ.

– ໃຜແດ່? - ຖາມວ່າຮ້ອຍຕີ Pierron.

– ຕໍ່​ຄົນ​ຂີ້​ຕົວະ​ທີ່​ຫຍາບ​ຄາຍ​ທີ່​ສຸດ​ທີ່​ເຈົ້າ​ສາມາດ​ວາດ​ພາບ​ໄດ້. ຂ້ອຍຊອກຫາມັນມາເກືອບ 50 ປີແລ້ວ.

– ຂ້າ​ພະ​ເຈົ້າ​ບໍ່​ມີ​ຄວາມ​ຄິດ​ເຫັນ, Commissioner. ມັນກ່ຽວກັບໃຜ?

– ຕົວເລກຂອງລາວແມ່ນ Ein Stein ແລະມັນໄດ້ເອົາຂ້ອຍເກືອບຕະຫຼອດຊີວິດເພື່ອຊອກຫາລາວ.

- ມັນກ່ຽວກັບໃຜ? ເຈົ້າມີຮູບຂອງເຈົ້າຢູ່ທີ່ນັ້ນບໍ?

- ແມ່ນແລ້ວ, ຂ້ອຍມີມັນຢູ່ທີ່ນີ້, ນີ້ແມ່ນສິ່ງທີ່ມັນຄ້າຍຄື, ແຕ່ຢ່າຫລອກລວງດ້ວຍຮູບລັກສະນະທີ່ບໍລິສຸດຂອງມັນ, ຜູ້ຊາຍນ້ອຍໆຢູ່ທີ່ນີ້ໄດ້ຮັກສາພວກເຮົາຢູ່ໃນຄວາມແປກໃຈເກືອບສິບທົດສະວັດ.

MacCarnigan ຫຼັງຈາກນັ້ນໄດ້ສະແດງ Agent Pierron ຮູບຂອງ Ein Stein, ຮູບນີ້:

ໃນ Stein.

ໃນ Stein.

ເລື່ອງຕໍາຫຼວດສັ້ນໆນີ້ອາດຈະເບິ່ງຄືວ່າເປັນເລື່ອງຕະຫລົກ, ແຕ່ຖ້າພວກເຮົາປ່ຽນນັກສືບສໍາລັບນັກຄະນິດສາດ, ມັນຈະກາຍເປັນຫນຶ່ງໃນການຄົ້ນພົບທາງຄະນິດສາດທີ່ປະເສີດທີ່ສຸດທີ່ມີປະສົບການໃນຊຸມປີທີ່ຜ່ານມາ. ແຕ່ເພື່ອເຂົ້າໃຈຂອບເຂດຂອງເລື່ອງນີ້, ກ່ອນອື່ນ ໝົດ, ພວກເຮົາຕ້ອງເວົ້າກ່ຽວກັບ ໜຶ່ງ ໃນສາຂາທີ່ຄະນິດສາດແລະສິລະປະປະສົມປະສານ: mosaics.

ໜັງສືພິມ Mosaic

ພວກເຮົາທຸກຄົນໄດ້ເຫັນ mosaic ໃນບາງຈຸດໃນຊີວິດຂອງພວກເຮົາ. ນີ້​ແມ່ນ​ວຽກ​ງານ​ສິ​ລະ​ປະ​ຂະ​ຫນາດ​ນ້ອຍ​ຫຼື​ການ​ຕົກ​ແຕ່ງ​ທີ່​ເຮັດ​ດ້ວຍ​ການ​ນໍາ​ໃຊ້​ຕ່ອນ​ຂະ​ຫນາດ​ນ້ອຍ​ທີ່​ເຫມາະ​ຮ່ວມ​ກັນ​.

ນັກຄະນິດສາດຄົ້ນພົບ 'ເສື້ອຍືດ', ຮູບແບບທີ່ບໍ່ຊ້ໍາກັນ

ບາງຕົວຢ່າງຂອງ mosaics

ບາງຕົວຢ່າງຂອງ mosaics

ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາສົນທະນາກ່ຽວກັບ mosaics ໃນຄະນິດສາດ, ພວກເຮົາປົກກະຕິຫມາຍເຖິງສິ່ງທີ່ເອີ້ນວ່າ tessellations, ເຊິ່ງເປັນວິທີການຈັດຕ່ອນຫຼືກະເບື້ອງເພື່ອໃຫ້ຕ່ອນເຫຼົ່ານີ້ມີແຄມທົ່ວໄປແລະບໍ່ອອກຈາກຮູ.

ເມື່ອດົນນານມາແລ້ວ, ນັກຄະນິດສາດໄດ້ຖາມຕົວເອງວ່າ:

ປະເພດໃດແດ່ທີ່ຂ້ອຍສາມາດ tessellate ຍົນດ້ວຍ?

ນັ້ນແມ່ນ, ປະເພດໃດແດ່ທີ່ຂ້ອຍສາມາດໃຊ້ສໍາລັບການນັ້ນ, ວາງພວກມັນເພື່ອໃຫ້ກະເບື້ອງແຕະໃສ່ດ້ານທົ່ວໄປ, ບໍ່ມີຊ່ອງຫວ່າງໃນຍົນ. ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນວ່າວົງມົນບໍ່ໄດ້ຢູ່ໃນກຸ່ມທີ່ເລືອກນີ້, ເພາະວ່າຖ້າຂ້ອຍຕ້ອງການວາງແຜ່ນຍົນໂດຍໃຊ້ພຽງແຕ່ວົງມົນເທົ່ານັ້ນ, ມັນຈະມີຊ່ອງຫວ່າງ. ມາ, ຂ້ອຍຈະຕ້ອງໃສ່ grout ຄົງທີ່.

ວົງການປ່ອຍໃຫ້ຊ່ອງຫວ່າງ

ວົງການປ່ອຍໃຫ້ຊ່ອງຫວ່າງ

ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ມີຕົວເລກອື່ນໆຈໍານວນຫຼາຍທີ່ພວກເຮົາສາມາດ tessellate ຍົນ, ເຊັ່ນ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ສາມຫຼ່ຽມ, ສີ່ຫລ່ຽມຫຼື hexagons.

Tessellation ກັບ polygon ປົກກະຕິດຽວ

Tessellation ກັບ polygon ປົກກະຕິດຽວ

ຫຼືພວກເຮົາສາມາດກະເບື້ອງຍົນດ້ວຍການປະສົມຂອງຕົວເລກເຫຼົ່ານີ້ຫຼືອື່ນໆ.

Tessellation ກັບ polygons ປົກກະຕິຫຼາຍ

Tessellation ກັບ polygons ປົກກະຕິຫຼາຍ

ຫຼືແມ້ກະທັ້ງສາມາດ tessellate ຍົນດ້ວຍການປະສົມ extravagant ຫຼາຍ:

tessellations ທີ່ເປັນໄປໄດ້ອື່ນໆ

tessellations ທີ່ເປັນໄປໄດ້ອື່ນໆ

ແຕ່ລາວໄດ້ພິຈາລະນາຄວາມຫລາກຫລາຍຂອງ tessellations ທີ່ລາວໄດ້ນໍາສະເຫນີ, ພວກມັນທັງຫມົດມີບາງສິ່ງບາງຢ່າງທີ່ຄ້າຍຄືກັນ, ແລະນັ້ນແມ່ນ, ແຕ່ລະໄລຍະ. ຄໍາວ່າໄລຍະເວລາຫມາຍເຖິງຄວາມຈິງທີ່ວ່າມີການແປບາງຢ່າງ, ນອກເຫນືອໄປຈາກສູນ, ທີ່ເຮັດໃຫ້ mosaic ທັງຫມົດຄືກັນ. ຈາກສິ່ງທີ່ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈ, ມັນເທົ່າກັບວ່າຖ້າພວກເຮົາກະເບື້ອງພື້ນຜິວ, ເຊລາມິກຕາແລະຜູ້ໃດຜູ້ຫນຶ່ງຍ້າຍ mosaic ທັງຫມົດໄປໃນທິດທາງສະເພາະໃດຫນຶ່ງແລະຫຼັງຈາກນັ້ນກວມເອົາຕາອີກເທື່ອຫນຶ່ງພວກເຮົາຈະບໍ່ສາມາດເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງລະຫວ່າງ mosaic ຕົ້ນສະບັບແລະການຍົກຍ້າຍ. ຫນຶ່ງ.

Mosaics ໂດຍບໍ່ມີຫນັງສືພິມ

ໃນທາງກົງກັນຂ້າມກັບ tessellations ແຕ່ລະໄລຍະ, ພວກເຮົາພົບເຫັນ tessellations ທີ່ບໍ່ແມ່ນໄລຍະເວລາ, ເຊິ່ງແມ່ນບໍ່ມີການແປ, ບໍ່ແມ່ນ null, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ mosaic ມີລັກສະນະດຽວກັນ. ມັນບໍ່ແມ່ນເລື່ອງຍາກທີ່ຈະຊອກຫາ mosaic ທີ່ບໍ່ມີໄລຍະເວລາ, ມັນພຽງພໍ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ໃຊ້ເວລາ tessellation ເປັນໄລຍະ, ໃຫ້ພວກເຮົາຄິດຕົວຢ່າງຫນຶ່ງທີ່ສ້າງຂຶ້ນພຽງແຕ່ສີ່ຫລ່ຽມ, ແລະພວກເຮົາແບ່ງເປັນສີ່ຫຼ່ຽມມົນດຽວຂອງ mosaic ທັງຫມົດເປັນສອງສາມຫຼ່ຽມ. ເຫັນໄດ້ຊັດເຈນວ່າມັນເປັນການແຜ່ກະຈາຍຂອງຍົນ, ແຕ່ຈະບໍ່ມີການແປທີ່ປ່ອຍໃຫ້ tessera ທັງຫມົດຄືກັນເພາະວ່າພວກເຮົາຈະສາມາດຈໍາແນກລະຫວ່າງ mosaic ຕົ້ນສະບັບແລະຫນຶ່ງທີ່ຖືກຍົກຍ້າຍຂອງມັນພຽງແຕ່ໂດຍການສັງເກດເບິ່ງຕໍາແຫນ່ງດັດແກ້ຂອງສາມຫຼ່ຽມສອງ.

mosaics aperiodic

ແຕ່ໃນປັດຈຸບັນແມ່ນເວລາທີ່ສິ່ງຕ່າງໆໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈ, ເພາະວ່າມັນແມ່ນເວລາທີ່ແນວຄວາມຄິດຂອງ mosaic aperiodic ປາກົດ, ເຊິ່ງເປັນໄລຍະເວລາ, ບໍ່ພໍໃຈກັບເງື່ອນໄຂເພີ່ມເຕີມທີ່ພວກເຂົາບໍ່ມີພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ຕາມລໍາດັບ. ໃນທາງດຽວກັນຄວາມຄິດນີ້ສາມາດໄດ້ຍິນຄືກັບ mosaic aperiodic, ຖ້າພວກເຮົາເອົາຊິ້ນສ່ວນຂະຫນາດໃຫຍ່ພຽງພໍ, ມັນຈະບໍ່ຊ້ໍາອີກໃນສ່ວນທີ່ເຫລືອຂອງ mosaic. ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າຕົວຢ່າງ mosaic ທີ່ບໍ່ມີການອະທິບາຍໄລຍະເວລາກ່ອນບໍ່ແມ່ນ aperiodic ເນື່ອງຈາກພວກເຮົາສາມາດຊອກຫາພື້ນທີ່ຂະຫນາດໃຫຍ່ຕາມລໍາດັບ, ພຽງແຕ່ເອົາຕ່ອນໃຫຍ່ທີ່ກໍານົດເອງທີ່ບໍ່ປະກອບມີສາມຫຼ່ຽມ.

ດັ່ງນັ້ນຄໍາຖາມທີ່ເກີດຂຶ້ນຕາມທໍາມະຊາດແມ່ນນີ້:

ມີ mosaics aperiodic ບໍ?

ຄໍາຖາມນີ້, ເຊິ່ງໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະສົນທະນາໃນເຄິ່ງທີ່ສອງຂອງສະຕະວັດທີ່ຜ່ານມາ, ທັນທີທັນໃດໄດ້ຮັບຄໍາຕອບທີ່ຢືນຢັນແລະຫນຶ່ງໃນທໍາອິດທີ່ຊອກຫາ tessellation aperiodic ແມ່ນ Raphael M. Robinson. mosaic ອະທິບາຍໂດຍ Robinson ໃນ 1971 ແມ່ນປະກອບດ້ວຍ 6 ກະເບື້ອງຕິດຕໍ່ກັນ.

ກະເບື້ອງ Robinson

ກະເບື້ອງ Robinson

ສອງສາມປີຕໍ່ມາ, ໃນຊຸມປີ 70, Roger Penrose ໄດ້ຮັບກະເບື້ອງ aperiodic ສອງແຜ່ນທີ່ສາມາດກໍ່ສ້າງໄດ້, ແຕ່ລະແຜ່ນໃຊ້ພຽງແຕ່ສອງກະເບື້ອງທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ທໍາອິດຂອງ tessellations ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນປະກອບດ້ວຍສອງ rhombuses ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ:

Penrose tesserae (rhombuses)

Penrose tesserae (rhombuses)

ທ່ານສາມາດຜະລິດ mosaic ດັ່ງກ່າວ:

Penrose Mosaic

Penrose Mosaic

ອັນທີສອງຂອງ tessellations aperiodic ເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນໃຫ້ໂດຍສອງຊິ້ນທີ່ເອີ້ນວ່າ comet ແລະລູກສອນ, ສໍາລັບເຫດຜົນທີ່ຊັດເຈນ:

Penrose tesserae (ວ່າວ ແລະລູກສອນ)

Penrose tesserae (ວ່າວ ແລະລູກສອນ)

ແລ້ວ, ມີຄໍາຖາມທີ່ວ່າ plantar ສາມາດເປັນດັ່ງຕໍ່ໄປນີ້:

ມີ mosaics aperiodic ປະກອບດ້ວຍກະເບື້ອງດຽວບໍ?

ບັນຫານີ້ໄດ້ຖືກເອີ້ນວ່າບັນຫາ Ein Stein (ຈາກພາສາເຢຍລະມັນສໍາລັບ "ກ້ອນຫີນ") ແລະເກືອບ 50 ປີມັນຍັງຄົງບໍ່ໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂ. ຈົນຮອດເດືອນມີນາທີ່ຜ່ານມາ!

ການຄົ້ນພົບຂອງ Ein Stein

ໃນວັນທີ 20 ເດືອນມີນາ, ນັກວິທະຍາສາດ David Smith, Joseph Samuel Myers, Craig S. Kaplan ແລະ Chaim Goodman-Strauss ຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Cambridge, Waterloo ແລະ Arkansas ໄດ້ພິມເຜີຍແຜ່ວຽກງານ 'An aperiodic monotile' ເຊິ່ງພວກເຂົາໄດ້ອະທິບາຍເຖິງຮູບແບບທີ່ເປັນໄປໄດ້ຂອງການສະແຫວງຫາດັ່ງກ່າວ. - ຫຼັງ​ຈາກ​ກະ​ເບື້ອງ​ທີ່​ເຮັດ​ໃຫ້​ເກີດ​ເປັນ mosaic aperiodic ມີ​ສິ້ນ​ເປັນ​ເອ​ກະ​ລັກ​.

ກະເບື້ອງອະທິບາຍໂດຍ Smith, Myers, Kaplan ແລະ Goodman-Strauss

ກະເບື້ອງອະທິບາຍໂດຍ Smith, Myers, Kaplan ແລະ Goodman-Strauss

ດ້ວຍກະເບື້ອງດຽວນີ້, ເຊິ່ງໃນຄວາມຄິດເຫັນຂອງຂ້ອຍເບິ່ງຄືວ່າຄ້າຍຄືກັນກັບເສື້ອທີເຊີດ, ມັນສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ mosaics aperiodic ຄືກັບສິ່ງຕໍ່ໄປນີ້ສາມາດສ້າງໄດ້:

mosaic aperiodic ຂອງກະເບື້ອງ

mosaic aperiodic ຂອງກະເບື້ອງ

ຖ້າ​ຫາກ​ວ່າ​ທ່ານ​ຢາກ​ຮູ້​ສຶກ​ຢາກ​ເຫັນ​ກ່ຽວ​ກັບ​ຫົວ​ຂໍ້​, ທ່ານ​ສາ​ມາດ delve ເລິກ​ເຂົ້າ​ໄປ​ໃນ​ການ​ຄົ້ນ​ພົບ​ນີ້​ໃນ​ວິ​ດີ​ໂອ​ຕໍ່​ໄປ​ນີ້​,

ເຊິ່ງຜູ້ຄົ້ນພົບຂອງມັນເວົ້າກັບຜູ້ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງອື່ນໆໃນພື້ນທີ່, ລວມທັງລາງວັນໂນແບລດ້ານຟີຊິກສາດ Roger Penrose.

ຄະນິດສາດ ABCdario de las ແມ່ນພາກທີ່ເກີດຂື້ນຈາກການຮ່ວມມືກັບຄະນະກໍາມະການເຜີຍແຜ່ຂອງ Royal Spanish Mathematical Society (RSME).

ກ່ຽວກັບຜູ້ຂຽນ

Victor M. Manero

Víctor M. Manero (@pitimanero) ເປັນສາດສະດາຈານຢູ່ມະຫາວິທະຍາໄລ Zaragoza ແລະເປັນສະມາຊິກຂອງຄະນະກໍາມະການເຜີຍແຜ່ຂອງ Royal Spanish Mathematical Society (RSME).

Victor M.