Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Jucării, trucuri și teasere - lucruri pe care nu le puteți face

Faceți cititorii să se bucure de lucrurile care sunt utile în moduri inovatoare sau pur și simplu ciudate. Unele dintre aceste idei grozave funcționează bine și ajung la paginile acestei reviste. Unii nu lucrează în lumea reală. Iar unele idei sunt înșelătoare.

Pentru o schimbare a ritmului, după ce am neglijat recent aceste "teasere" în aceste pagini, am pus niște gânduri în lucruri pe care pur și simplu nu le puteți face, indiferent cât de inteligenți sunteți și tu. Încă mai există oameni care se gândesc: "Totul este posibil, dacă reușiți să faceți acest lucru suficient". Permiteți-mi să distrug această noțiune naivă.

Natura se comportă în conformitate cu legile fundamentale. Putem descoperi unele dintre acestea și le exprimăm în limbajul universal al matematicii, ridicându-le în starea "legilor" naturii. Legile lui Newton, legile de conservare și, cel mai important, legile geometriei descriu modul în care funcționează natura. Există motive întemeiate să presupunem că toate legile naturii apar din limitările geometriei universului. Când am formulat și am testat temeinic o lege despre felul în care funcționează natura și sunt siguri că nu contravine altor legi cunoscute, aceeași lege ne spune și cum natura nu funcționează.

Un alt lucru diabolic despre natură este legătura dintre legile de bază ale fizicii - nu puteți încălca unul dintre ele fără a încălca multe altele. Natura ne împiedică să încălcăm oricare dintre legile sale fundamentale, acelea care sunt atât de bine testate încât probabil vor supraviețui oricăror progrese viitoare în domeniul științei.

Proiecte inutile

Poți tăia un triunghi dintr-o bucată de hârtie plată, care are exact aceleași laturi, dar unghiuri inegale? Idee grozavă, spui tu. Aceasta ar încălca legile geometriei euclidane și știm că vecinătatea noastră din univers supune geometria euclidiană cel puțin la precizia pe care suntem capabili să o măsuram.

Puteți să creați o traseu de mers pe jos care să fie în jos până la capăt - în ambele sensuri, în sensul acelor de ceasornic sau în sens contrar acelor de ceasornic? Este o glumă veche: "Când eram copil, a trebuit să merg 2 mile spre și de la școală în fiecare zi, în sus și în ambele sensuri." Râdem pentru că știm că este imposibil. Acest lucru spune ceva despre legile care funcționează în jurul căilor închise. Inventatorii de mașini perpetuu-ar trebui să ia acest lucru în serios.

Ai putea sa taie din lemn un cub cu 7 fete? Aceasta încalcă definiția logică a unui cub. E ca și cum ai face un triunghi cu 4 laturi. Dar o sferă cu o suprafață de numai 4 ori mai mare decât pătratul razei sale este o altă clasă de imposibilitate, una care nu este doar un paradox logic, ci o încălcare a unei proprietăți geometrice a lumii reale.

Încercați să puneți 3 ouă autentice de găină într-o cutie de lemn și să închideți capacul. Când îl redeschideți, găsiți 4 ouă de găină, care, atunci când sunt sparte, se dovedesc a fi perfect autentice. Nu există trucuri în cutie, nici o mînă de mînă. Un truc bun dacă ai putea să o faci, dar natura nu merge așa.

Imposibilități aparente

Figura A: Prin iluzia ambiguității culorii și profunzimii, aceste șaibe par imposibil de legate.

Figura B: Inspirat de lumea fără mecanică cuantică a mecanicii cuantice, dinții de culori simplifică ușurința de a alege iluzia.

Încă de când meseriașii au făcut modele de vase de navigație în interiorul sticlelor de sticlă, oamenii au încântat să facă artefacte "aparent imposibile". Piersica din sticla de piersici este un exemplu. Gâtul sticlei este prea mic pentru o piersică, dar doar pentru ramura și flora polenizată a unui piersic. Timpul în soarele de vară face restul.

Puteți cumpăra sticle cu gât mici cu un pachet complet de cărți de joc în interior, încă sigilate cu eticheta fiscală. Misterul modului în care a fost făcut ar fi răspunsul urmărindu-i pe cineva să facă un lucru minuțios, dar apoi obiectul final ar părea mai puțin fascinant.

Și, bineînțeles, sticlele mici, cu o monedă autentică înăuntru, sticlă a fost suflată în jurul monedei. Căutați "impossible bottle" pe Wikipedia.

Iluziile vizuale sunt de obicei reprezentări artistice în două dimensiuni, lucruri care nu sunt posibile în spațiul tridimensional. Figura A este una din ale mele. La o privire neașteptată, se pare că descriu 2 șaibe plate intercalate, dar apoi observați că interblocarea ar fi imposibilă dacă șaibele erau într-adevăr plate. Si chiar si mai rau, fiecare masina de spalat se auto-contrazice in imaginea sa, profitand de ambiguitatea adancimii marginilor apropiate si de departe ale elipse. Fețele și marginile colorate dau jocul departe - fețele din față par să se conecteze cu marginile posterioare ale fiecărei șaibe.

Multe imagini de iluzie, redate pe o suprafață plană, reușesc prin ambiguități artistice de perspectivă. Iluzia ar fi distrusă dacă ar fi reprezentată dintr-un unghi diferit. Unii artiști inteligenți fac sculpturi care par a fi lucruri cu totul diferite când sunt văzute din diferite unghiuri, iar următorul pas este sculpturile care par a fi iluzii diferite atunci când sunt văzute din diferite unghiuri.

Gears sunt utile pentru cei care fac mașini, dar frecare plictisitoare este vreodată prezentă. Acest lucru mi-a inspirat proiectarea sistemului cu 3 trepte de viteză în figura B. În ceea ce privește plasa cu roți dințate, dinții roților dințate sunt transformați într-o stare cuantică nedeterminată unde nu sunt nici aici, nici acolo și este imposibil să se determine ce unealtă aparțin. Este bine cunoscut faptul că nu există fricțiune în mecanica cuantică, deci aceste unelte trebuie să fie perfect eficiente. Cel puțin asta e teoria mea. Am colorat fețele dinților pentru a vă face mai ușor să înțelegeți principiul. Speram ca cineva mai calificat decât mine să producă o versiune animată care să arate rotirea roților dințate, iar dinții de viteză morfând în locul în care se află. Este o provocare!

Adesea, particularitățile geometrice ale perspectivei izometrice sunt trucurile care fac aceste imagini de iluzie uluitoare. O perspectivă izometrică elimină punctele de dispariție din perspectiva fotografică, astfel încât liniile paralele rămân paralele și nu converg în imagine. Desenele tehnice folosesc această tehnică, astfel încât nu există nici o reducere a dimensiunii cu distanța și toate dimensiunile pot fi măsurate cu o riglă pe o pagină plană.

Deci, ar putea fi fotografiată o astfel de iluzie? Explorarea mea experimentală a unui triunghi imposibil din Legos (prezentată în figura C) a fost realizată cu o cameră digitală și cu niște lentile simple aranjate într-un sistem telecentric, ceea ce face realitatea în perspectivă izometrică.

Observați modul în care marginea din afară a plăcii de bază verde pare mai mare decât marginea apropiată. Cu toate acestea, măsurarea atentă a imaginii, folosind o riglă, arată că nu este. Dacă aceasta ar fi o perspectivă fotografică clasică, marginea de departe ar fi mai scurtă în imagine.

Puteți să faceți astfel de fotografii singuri. Pentru a afla mai multe, consultați articolul meu despre sistemele de lentile telecentrice la makezine.com/go/telecentric.

Pot astfel de imagini să lucreze în fotografie 3D stereo? Nu am făcut-o încă, dar ar putea fi posibil să folosiți și alte câteva înșelări. Pot fi redate iluziile artistice obișnuite în 3D? Unii pot. Pentru exemple, consultați makezine.com/go/3dphoto.

Nu trebuie să uităm că acestea sunt doar linii și culori pe o pagină netedă. Creierii noștri, din experiența noastră lungă, ne condiționează să le interpretăm ca și cum ar fi obiecte familiare, cum ar fi șaibe, unelte și blocuri dreptunghiulare.

Ne putem imagina multe lucruri pe care natura nu ne permite să le facem; tocmai nu știm întotdeauna ce anume sunt. Dar, uneori, natura ne-a spus deja tot ce trebuie să ajungem la concluzia că este imposibil și că urmărirea lor ar fi inutilă. Unele lucruri pot fi falsificate cu iluzii înșelătoare. Și unele lucruri, ca o monedă plată cu 3 capete, vor dura mult mai mult pentru a obține. Ca pentru totdeauna.

Vă provoc să vă încercați mâna la aceste imposibilități și să le faceți un pas mai departe. Dacă faceți acest lucru, trimiteți-mi prin e-mail ideile și răspunsurile dvs. ([protejate prin e-mail]) și le voi adăuga pe site-ul meu.

Figura C: O iluzie a triunghiului imposibil de Lego, împușcată cu lentile aranjate într-un sistem telecentric: o lentilă cu diametru de 6 "cu o cameră digitală ieftină la punctul său focal.

Figura D: Iluzia a revelat.

Acțiune

Lasa Un Comentariu