趣题:五维立方体截面

本文分两部分,第一部分是关于五维立方体截面谜题,第二部分是对一类四维多胞体性质的探讨。我们要解决五维空间中的问题,但主要还是以四维空间中的讨论为主。

part 1

先来一道只涉及四维(不涉及五维)的题热热身吧:

我们知道,正方体可以被斜着截出正六边形截面,它与正方体所有面都相交;推广到四维,我们希望超立方体也可以被“斜着”截出一种截胞(胞指三维的“面”,下同),它与超立方体所有八个面(立方体胞)都相交,当然符合要求的“斜着”截的方法很多,我们要一种最“对称”的截法,即选垂直于体(最长)对角线的过超立方体体心的截面,这样能满足于所有面都相交的要求吗?会截出什么图形?如果截面不过超立方体体心,我们又可能得到哪些形状的截面?

Read More

双曲空间——数学艺术

来自英文维基百科

《维度数学漫步》第二集截图

在前面讲解《维度数学漫步》的系列文章中,我曾经提到过影片中出现的一个圆盘图案,它是《维度数学漫步》第二集《三维空间》中的那个房间里的装饰。这一集的讲述者是埃舍尔(Escher),那个圆盘图案和那些蜥蜴都是他的作品。影片着重讲述的是那些二维蜥蜴的一只从他的画里面逃出来,它该如何向它的二维同伴们解释三维空间存在的故事。而那个作为装饰的圆盘图案只是一晃而过,其实这个图案和四维空间一样精彩:它就是双曲空间中的双曲镶嵌。
网上能搜到很多关于埃舍尔的这些画,但里面具体的数学内容却几乎没有提及到。下面我们就主要说说双曲镶嵌的数学含义,然后我们自己怎么来画一幅这样的画——用电脑画——在线演示在这里!(附双曲镶嵌版熊猫表情!),当然你足够NB也可以像埃舍尔那样手绘!

Read More

用Hutton32玩转数字电路(二):逻辑器件

上篇文章介绍了怎样在Hutton32中搭建与或非门,下面我们就用它们的组合来做一些有趣的事情吧。(比如一个完全平方数计算器!)

异或、同或门

A异或B就是不同为1,相同为0。逻辑表达式为 (A & ~B) | (~A & B)。但注意这里需要两个非门,而非门的体积大和延迟长,所以我们化简一下表达式得到只用一个非门实现异或:(A | B) & ~(A & B);同或也类似:~(A | B) | (A & B)。

有基本的逻辑门我们就能够制作各种组合逻辑、时序逻辑电路了!下面是我做的一些器件:

锁存器

Read More

用Hutton32玩转数字电路(一):逻辑门

  最近看到有人用Minecraft里面的红石电路制作出了计算器,还有一篇神文:《基于Minecraft实现的计算机工程》,视频在此,好像还能算浮点数、三角函数。我对红石不是太了解,那能不能用Hutton32做一个呢?经过不断尝试现在我的成果时能做出一个简单的加减法计算器和Ascii码显示阵列。
加减法计算器 Ascii码显示阵

什么是Hutton32?

Read More

缺电子星球Vs富电子星球

  在大熊座方向,距地球几十光年处的M82雪茄星系边缘,有一个孤独的恒星系统。这个恒星系统中除了位于中心的恒星外,还有两颗绕着恒星公转的行星,一颗叫缺电子星球,是暗绿色的,另一颗叫富电子星球,是银白色的。它们的公转轨道几乎重合,甚至它们的公转周期也几乎相同,这就导致了它们公转时永远位于中心的恒星的两侧,永远无法“碰面”。
它们并不真正缺电子,因为它们都不带电,这两颗星球上的质子数是等于电子数的,然而组成它们的化学物质确有强烈的得失电子的欲望。这两颗星球还有个名字——氧化剂星球和还原剂星球。
  这两个星球表面都有液态物质。缺电子星球表面被暗绿色的高锰酸酐的海洋所覆盖,大气中含有大量氟气和氧气、五氧化二氮、三氧化硫二氧化氖等气体。海洋中混有少量浓硫酸和$MnO_3^+$,海洋中零星分布着高锰酸钾、重铬酸钾岛屿,而海底则蕴含着高铁酸盐、高氯酸盐、超氧化物等矿物。而富电子星球则有着银色的钾钠合金的海洋,海洋中含少量铯、铷、钫、汞、镁、烷基钠、烷基锂,海底沉积着大量的钠块、单质铯、焦炭、氢化钠、四氢锂铝礁石,星球内部有着液态镁铝合金构成的内核,大气主要成分为氩气、“单质”铵和极少的氢气,硅烷、短链烃。
然而,一次偶然间,有一个大质量“光粒”(或“质量点”)从仙女座附近的椭圆星系M32方向以近似光速的速度飞过M82雪茄星系, 这个恒星系统中两颗行星的轨道受到了微弱影响,它们轨道周期发生了微小偏差而错位,轨道相位差减小,彼此慢慢靠近。终于在过了两千多万个时间颗粒后,两个星球进入了互相的引力范围,它们将在不到10个时间节点的时间内相撞!这是两颗星球无法改变的最后的宿命。

Read More

反演地球

  这是一个特殊的世界。在这个世界里你同样头顶着蓝天,脚踏着土地,看起来并没有什么不同——但这个世界却又完全不同。你之所以现在没有察觉出任何异样,是因为这个世界的任何局部都和我们熟知的世界看起来是相同的。

  然而,其实这个世界的每一个局部,甚至每一个分子、每一寸真空的性质都与我们熟知的世界完全不同。因为这个世界中真空都是具有质量的!且真空的密度最大,气体的密度次之,液体密度更小,固体的密度最小,刚好和我们的世界相反。这些古怪的性质并不妨碍你站在这个世界的土地上。因为你仍然受重力,但你所受到的“重力”其实是来自空气的“浮力”——因为其实你在一个星球的内部!

Read More

四维空间(八):参观四维国

注意,这篇文章中的有些内容纯属想象,里面有很多漏洞,不要当真。

大概内容

  • 天体力学
  • 地理及交通
  • 常见建筑、物品及文字
  • 机械运动
  • 四维空间中的电磁场

  我们对四维几何体已经有了比较全面的了解。现在试想有一天你被邀请去参观四维国,并了解他们的文化与科学技术这会是怎样的一番体验?
在浩瀚的四维宇宙中,零星散布着一些星系。你要参观的那个星球就在某一个星系当中。那个星球是一个超球,它也绕着一颗恒星旋转。

Read More

自我描述的代码(in javascript)

  自我描述的代码(Quine)就是程序运行时可以打印自己的源代码。网上有很多C语言、C#版的,我准备写一个javascript版本的。

题外话:eval函数/无限递归

  javascript是解释型语言,它有一个很牛的函数eval():它能把接受到的字符串当成javascript代码执行。我想出了这段代码:

1
s="eval(s)";eval(s);

  我们可以在任何浏览器上做这个实验:在地址栏输入javascript:s="eval(s)";eval(s);即可。(快试试吧。。)

Read More