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千金榆

Carpinus cordata,桦木科

●中型(15~25m)阔叶树。●树干笔直,具有沟槽,树皮为灰绿色。●叶子互相交错,边缘为锯齿状,有叶脉,长4~9cm。●花为柔荑花序,与叶子同时出现;果实为成束的翅果,在秋天成熟。

Carpinus betulus(欧洲千金榆)

枯叶地毯

还有什么比一张枯叶地毯更具装饰性呢?这正是一种新型地毯的设计师们所想的:一块模仿秋天森林地面的地毯……这个想法的起因是,在大自然中,同一个图案的随意重复或者重叠能够形成一种“有组织的混乱”——而这种混乱是极具美感的。因此,这里所说的地毯展现出不同图案的随意组合;当某一块用旧了,无论哪一块都能替换那一块,这样可以减少消耗并减低生产成本。

折纸和太阳翼

要使太阳翼完美展开,没有比千金榆叶子更好的模型了。

谁不曾在折叠地图时失去耐心,谁不曾梦想过一张只要一个动作就可展开、折起的省事的地图呢?不过,当日本的三浦公亮教授关注这个问题时,他并不是要为徒步者提供便利,而是为了去征服宇宙。自1970年起,这位航空专家就对折纸艺术产生了极大热忱。他的目的就是:设计一种能让航天器的太阳翼在大气外无损耗地展开的折叠模式。

然而,这样一种理想的折叠方法已存在于大自然中。某些昆虫,比如瓢虫,能毫不费力地迅速展开翅膀,而在展开之前,它们的翅膀是折叠在鞘翅下的保护性甲壳中的。不过,最具参考意义的模型其实是千金榆的叶子,它的嫩叶包裹在叶芽中时,是折叠起来的,并准备好在外层包裹打开时平展。即便在这时它还没有达到最终的大小,但它已经比包裹它的叶芽长得多、宽得多了。千金榆叶子的折叠方式合乎相对简单但高效的几何原理。它的叶脉很清晰,围绕一条中轴以V形平行排列,对应了折叠的峰线和谷线。这些角度让叶子在横向和竖向都能折叠。

在三浦公亮之后,许多工程师也同样开始关注折纸的艺术——在一片千金榆叶子的帮助下。而“Miura-Ori(三浦折叠)”的发明者为它注册了专利,它最出色的特点就是折纸的面积能够减少到它叠起之后一个方块的大小。

这种折叠技术已经被用于航空航天工业,如设计太阳翼——为卫星提供能量的太阳能电池帆板:这些巨大而脆弱的板在运输过程中必须折叠起来。另外,这种著名的折叠方法还找到了别的用途,尤其在制图学中……然而——不幸的是——上面说到的那种地图还没能为人所用。

一片千金榆叶子和一把雨伞的区别是什么?

当我们打开一把雨伞时,雨伞的布会绷紧,维持这个结构的力是巨大的。只要其中的一根金属条折断,雨伞就无法继续使用了。千金榆叶子模型的优越性由此凸显出来,这种叶子能够沿着叶脉周围的脉络不带力地展开。一旦展开,叶子就保持平坦,而且并不因此失去了柔韧性;尤其是它的V形叶脉,使它能够顺承风向,承受尽可能少的压力。这种特质吸引了折叠型光生伏打电池的设计者们的关注。