建筑生破解60年数学悬案，制成「永远同一面朝上」的单稳四面体

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文章摘要

1966年，数学家约翰·康威和查德·盖伊提出了“均匀单稳态四面体”的构想，试图利用均匀材料制作一个无论如何放置都会翻到稳定一面的四面体。然而，经过多年研究，他们发现这种均匀单稳四面体并不存在。康威随后猜测，如果允许重量分配不均匀，这种四面体可能存在，但他并未发表任何证明。直到半个世纪后，建筑学者杰尔戈·阿尔马迪通过计算机辅助，成功证实了这一猜想，并制作出了实物。

阿尔马迪在多莫科斯的选修课上接触到了这个问题，并利用计算机穷举搜索大量可能的形状，最终找到了一个四面体四个顶点的坐标，当配备具体重量时，这个四面体就具有了单稳态性质。这一发现证明了康威的猜想是正确的。团队进一步探索发现，要让四面体实现单稳态，其三条相连的边必须构成钝角，且质心必须落在四个“加载区”之一。通过模拟和计算，团队设计了一个大部分是空心的四面体，由轻质的碳纤维框架构成，其中一小部分由碳化钨制成。经过精密制造，团队终于完成了模型，并成功验证了其单稳态性质。

这一成果不仅解决了60年的数学悬案，还为航空工作提供了新的思路，比如设计翻倒后能自动恢复正面的月球着陆器。阿尔马迪的“跨界”成功离不开计算机的辅助，正如网友所说，如果没有计算机帮忙搜索，或许这个问题还将持续下一个60年。目前，多莫斯科与阿尔马迪正致力于将这个成果迁移到航空工作中，为未来的航天器设计提供新的可能性。