科學家手中的折紙藝術(shù)

　　羅伯特·朗在美國加州阿拉莫有一間寬敝的工作室，在他的眾多用紙折出來的昆蟲造型中，有長長觸須的甲蟲，身體蜿蜒曲折的暗褐色的蜈蚣，前肢高高抬起的螳螂，還有一只胖鼓鼓的知了，一只蝎子和一只黑色的馬蠅。
　　這些紙折的生物是如此的栩栩如生，以至于來訪的客人總是小心翼翼地，生怕踩著了它們。羅伯特·朗對折紙藝術(shù)已有多年的研究，他的這些作品代表著折紙藝術(shù)進入了一個嶄新的境界，不再只限于傳統(tǒng)的小鳥和小船之類。折紙手工，是一種用紙折疊出各種動物或者其他物品形象的藝術(shù)，在融入了新的數(shù)學理論和計算機技術(shù)之后，折紙藝術(shù)正在向著更高的技術(shù)水平和藝術(shù)境界發(fā)展。所有這些要感謝世界各地的一些數(shù)學家和科學家們，他們雖然人數(shù)不多，但這一研究隊伍卻正在日益壯大，在這些科學家中，也包括羅伯特·朗在內(nèi)。科學家們相信，在這一古老的折紙藝術(shù)中，很可能蘊藏著許多領(lǐng)域中一些難題的一流解決方法，如自動化安全、空間科學、建筑學、機器人技術(shù)、制造業(yè)和醫(yī)學科學等。
　　今年46歲的羅伯特·朗是美國航空航天局噴氣推進實驗室的激光物理學家和副研究員，是一位將折紙藝術(shù)技術(shù)化和計算機化的開拓者，他致力于研究折紙藝術(shù)背后所蘊含著的數(shù)學原理。美國折紙協(xié)會的簡·波利希說道，“在折紙領(lǐng)域內(nèi)，他是一個多才多藝的人，許多科學家當遇到需要解決某個難題時，往往會對折紙藝術(shù)感起興趣來。”美國折紙協(xié)會在世界各地擁有1700名成員。羅伯特·朗的折紙藝術(shù)之所以讓許多科學家感興趣，是因為他將藝術(shù)和數(shù)學結(jié)合在了一起。
　　在羅伯特·朗構(gòu)思創(chuàng)造的多達近500件復雜的折紙作品中，有的需要折疊數(shù)百次才能完成。如背殼上有花紋圖案的海龜，羽毛上突現(xiàn)紋理的猛禽，有一千個鱗斑的響尾蛇，以及只有一粒爆米花大小的扁虱。他于1987年創(chuàng)作的一件杰作是與實物一樣大小的15英寸高的黑森林布谷鳥鐘（一種設計精巧的鐘表，每到半點和整點，鐘上方的小木門就會自動打開，并且出現(xiàn)一個會報時的布谷鳥，發(fā)出悅耳的“咕咕”叫聲。），這個紙鐘有鐘擺，還有松果和鹿頭裝飾，這一折紙作品的復雜程度真的是匪夷所思，羅伯特·朗應邀在日本電視臺現(xiàn)場折疊表演時，整整花了5個小時才完成。大多數(shù)折紙作品所需的道具只有一整張紙，既不切開，也不撕開。
　　羅伯特·朗寫了8本關(guān)于折紙藝術(shù)的書，其中有的是和別人合著的，在這些書中，展示了他的一些折紙藝術(shù)作品，以及巴黎、紐約、東京、波士頓、西雅圖和圣迭哥等地的傳統(tǒng)折紙藝術(shù)。2004年，他以藝術(shù)家身份造訪麻省理工學院，在那里停留了一個星期，他的折紙藝術(shù)講座吸引了數(shù)學系和計算機系的許多學生，聽者人頭攢動，只容得眾人站立聽講。去年9月，他還組織了在加州理工學院召開的第4屆折紙手工國際會議。
　　麻省理工學院的電機工程師和計算機學科教授埃里克·德梅尼說道，“他的不同凡響之處在于，他對紙張和折疊技藝有一種特別敏銳的才智。當他在思考解決某一個問題時，通常都能在折疊一張紙的過程中找到解決之道。”德梅尼對各種折紙技藝也深有研究，并經(jīng)常與朗合作。
　　羅伯特·朗從小就迷上了折紙，那時他的父親吉姆是亞特蘭大一家設備公司的銷售經(jīng)理，母親卡羅琳在家主持家務，在他6歲那年，母親給了這個早熟的孩子一本講述折紙技藝的書。“我記得就是從那時開始的，”朗回憶道。“當時我覺得真的是太奇妙了，只要有一張紙，一些空閑時間，就能做出一些可愛的玩具來，所需要的材料隨時都有，取之不盡。”
　　10歲的時候，根據(jù)書中介紹的范例，朗就能折疊出鼓翼欲飛的鳥兒，躍躍欲跳的青蛙。他說，“我開始琢磨折紙書中沒有的一些東西，開始構(gòu)思設計折疊自己的作品。”他鍥而不舍地沉浸于這一愛好之中，當他從加州理工學院畢業(yè)的時候，獲得了應用物理學的博士學位，還有在他手里得到復興的折紙藝術(shù)。
　　上個世紀90年代時，朗開發(fā)出了一個叫做TreeMaker的計算機程序，用來進行更為繁復的設計，設計者可根據(jù)所構(gòu)思的樣式在屏幕上畫出骨架模型，軟件進行計算后，給出最有效率的折疊型式，接下來的第二個程序叫做ReferenceFinder，它可根據(jù)設計模型的需要確定每一步折疊方式的先后順序。朗說，他在構(gòu)思設計自己的折紙作品時，其實是很少使用這些計算機程序的，通常在突然有了某種構(gòu)思的靈感，而自己又需要為一個特殊的模式設計一個基本框架的時候才會用得著那些計算機程序，計算機會給出好多種折疊方式供選擇，再回過頭來用筆和紙比比劃劃，然后動手折疊。
　　事實上，將科學與藝術(shù)結(jié)合起來了的復雜的折紙藝術(shù)，在解決一些與金屬板材折疊結(jié)構(gòu)有關(guān)的難題上，具有很大的潛力，如應用于太空技術(shù)中的太陽能電池板，機器人手臂的控制性能等。在醫(yī)學上，有關(guān)的研究也正在進行之中，如開發(fā)一種新穎的可以折疊的血管支架，用以插入脆弱的動脈，一旦就位后又能擴展開來。
　　在德國，研究安全氣袋的研究人員首先要模擬出氣袋在被折疊時的形狀，但他們的設計軟件做不到這一點。而朗開發(fā)的計算法則能夠讓工程技術(shù)研究人員在模擬實驗中折疊出氣袋變形時的各種形狀。朗還與加利福尼亞勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的工程技術(shù)人員探討新一代太空望遠鏡的設計工作，其目標是將一個巨大的直徑為328英尺的巨大望遠鏡置入地球軌道，其目的包括觀察太陽系之外的行星。將如此一個龐然大物放入太空難度是很大的，航天飛機所能容納的空間只有區(qū)區(qū)15英尺直徑。朗為一個16英尺直徑的望遠鏡原型設計了一個折疊方案，在運輸過程中它可以折疊起來，一旦進入太空的預定位置后，就會像花朵一樣綻放開來。
　　朗目前正在加緊編寫第二本以數(shù)學方法精確設計折疊技巧的書，與此同時，他還在構(gòu)思折疊一只巨大的無齒翼龍的折紙作品，光是它的翼展就長達16英尺，該作品將為加拿大的自然科學博物館增添更多的光彩。他說，折紙藝術(shù)以一種傳統(tǒng)技藝開始，融合了現(xiàn)代科學的折紙藝術(shù)將在各個科技領(lǐng)域內(nèi)折射出它的光芒，其應用性可能性是無窮無盡的，只等待著人們?nèi)ヌ剿骱烷_發(fā)。