Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Игрушки, хитрости и тизеры - вещи, которые вы не можете сделать

Заставьте читателей любить делать вещи, которые полезны инновационными или просто странными способами. Некоторые из этих замечательных идей хорошо работают и достигают страниц этого журнала. Некоторые просто не работают в реальном мире. И некоторые идеи совершенно ошибочны.

Для изменения темпа, недавно пренебрегая «тизерами» на этих страницах, я задумался над вещами, которые вы просто не можете сделать, какими бы умными и гениальными вы не были. Есть еще люди, которые думают: «Все возможно, если вы достаточно повозитесь». Позвольте мне разрушить это наивное представление.

Природа ведет себя в соответствии с фундаментальными законами. Мы можем обнаружить некоторые из них и выразить их на универсальном языке математики, подняв их до статуса «законов» природы. Законы Ньютона, законы сохранения и, самое главное, законы геометрии описывают, как работает природа. Есть веские основания полагать, что все законы природы проистекают из ограничений геометрии вселенной. Когда мы сформулировали и тщательно протестировали закон о том, как работает природа, и уверены, что он не противоречит другим известным законам, тот же самый закон также говорит нам, как природа не работает.

Другая дьявольская вещь о природе - насколько взаимосвязаны ее основные законы физики - вы не можете нарушить один из них, не нарушив многие другие. Природа блокирует нас от нарушения любого из ее фундаментальных законов, тех, которые настолько тщательно проверены, что они, вероятно, переживут любые будущие достижения науки.

Бесполезные проекты

Можете ли вы вырезать треугольник из плоского листа бумаги, который имеет ровные стороны, но неравные углы? Глупая идея, говорите вы. Это нарушило бы законы евклидовой геометрии, и мы знаем, что наша окрестность вселенной подчиняется евклидовой геометрии, по крайней мере, с той точностью, которую мы способны измерить.

Можете ли вы спроектировать пешеходную дорожку, которая идет вниз по кругу - в любом направлении, по часовой стрелке или против часовой стрелки? Это старая шутка: «Когда я был ребенком, мне приходилось каждый день преодолевать 2 мили до школы и обратно, в обоих направлениях». Мы смеемся, потому что знаем, что это невозможно. Это говорит кое-что о законах, которые действуют вокруг закрытых путей. Изобретатели вечных двигателей должны относиться к этому серьезно.

Не могли бы вы вырезать из дерева куб с 7 гранями? Это нарушает логическое определение куба. Это все равно что сделать четырехсторонний треугольник. Но сфера, площадь поверхности которой всего в 4 раза превышает площадь ее радиуса, является еще одним классом невозможности, который является не просто логическим парадоксом, но нарушением геометрического свойства реального мира.

Попробуйте положить 3 настоящих куриных яйца в деревянную коробку и закрыть крышку. Когда вы снова откроете его, вы обнаружите 4 куриных яйца, которые, если их разбить, окажутся совершенно подлинными. Никаких уловок в коробке, ловкости рук. Хороший трюк, если бы вы могли это сделать, но природа так не работает.

Видимые Невозможности

Рис. A: Благодаря иллюзии неоднозначности цвета и глубины эти шайбы кажутся невероятно связанными.

Рис. B: Вдохновленные миром квантовой механики без трения, цветные зубья зубчатого колеса облегчают выбор иллюзии.

С тех пор, как ремесленники делали деревянные модели парусных кораблей внутри стеклянных бутылок, люди с удовольствием делали «кажущиеся невозможными» артефакты. Персик внутри стеклянной бутылки персикового бренди является одним из примеров. Горлышко бутылки слишком мало для персика, но как раз для ветки и цветения персикового дерева. Время в летнее солнце делает все остальное.

Вы можете купить бутылки с маленькими горлышками с полной колодой игральных карт, все еще запечатанной налоговой этикеткой. На вопрос о том, как это было сделано, можно было бы ответить, наблюдая, как кто-то старательно делает это, но тогда готовый объект будет казаться менее увлекательным.

И, конечно же, есть крошечные бутылки с подлинной монетой внутри, бутылка раздувалась вокруг монеты. Ищите «невозможную бутылку» в Википедии.

Визуальные иллюзии - это обычно двухмерные художественные изображения вещей, невозможные в трехмерном пространстве. Рисунок А является одним из моих. На первый взгляд кажется, что две плоские шайбы сцеплены друг с другом, но затем вы заметите, что блокировка была бы невозможна, если бы шайбы были действительно плоскими. И что еще хуже, каждая шайба сама по себе противоречива в своем описании, пользуясь глубинной двусмысленностью ближних и дальних краев эллипсов. Цветные грани и края дают игру - передние грани, кажется, соединяются с задними краями каждой шайбы.

Многие иллюзорные картины, сделанные на плоской поверхности, сменяются такими художественными неясностями перспективы. Иллюзия была бы разрушена, если изображать под другим углом. Некоторые умные художники делают скульптуры, которые кажутся совершенно разными вещами, если смотреть под разными углами, и следующий шаг - это скульптуры, которые кажутся разными иллюзиями, если смотреть под разными углами.

Механизмы полезны для тех, кто делает машины, но неприятное трение присутствует всегда. Это вдохновило меня на разработку системы с тремя передачами на рисунке B. По мере того, как шестерни зацепляются, зубья шестерни трансформируются в неопределенное квантовое состояние, где их нет ни здесь, ни там, и невозможно определить, к какой передаче они принадлежат. Хорошо известно, что в квантовой механике нет трения, поэтому эти механизмы должны быть совершенно эффективными. По крайней мере, это моя теория. Я покрасил грани зубов, чтобы вам было легче понять принцип. Я надеялся, что кто-то более опытный, чем я, мог бы создать анимированную версию, показывающую вращение зубчатых колес и зубья зубчатых колес, где они сцепляются. Это вызов!

Зачастую геометрические особенности изометрической перспективы - вот та хитрость, которая делает эти иллюзорные картины непонятными. Изометрическая перспектива удаляет исчезающие точки фотографической перспективы, так что параллельные линии остаются параллельными и не сходятся на снимке. Инженерные чертежи используют эту технику, поэтому с расстоянием не уменьшается размер, и все размеры можно измерять линейкой на плоской странице.

Так можно ли сфотографировать такую ​​иллюзию? Мой экспериментальный снимок невозможного треугольника, сделанного из Legos (показан на рисунке C), был выполнен с помощью цифровой камеры и нескольких простых линз, расположенных в телецентрической системе, которая отображает реальность в изометрической перспективе.

Обратите внимание, что дальний край зеленой базовой пластины кажется больше ближнего края. Тем не менее, тщательное измерение изображения с использованием линейки показывает, что это не так. Если бы это была классическая фотографическая перспектива, дальний край был бы короче на картинке.

Вы можете сделать такие снимки самостоятельно. Чтобы узнать больше, см. Мою статью о телецентрических системах линз на makezine.com/go/telecentric.

Могут ли такие картинки работать в стереофотографии 3D-графики? Я еще не сделал этого, но это может быть возможно, используя некоторые другие обманы. Можно ли визуализировать обычные художественные иллюзии в 3D? Некоторые могут. Для примеров см. Makezine.com/go/3dphoto.

Мы не должны забывать, что это только линии и цвет на плоской странице. Наш мозг, исходя из многолетнего опыта, заставляет нас истолковывать их так, как если бы они были знакомыми объектами, такими как шайбы, шестерни и прямоугольные блоки.

Мы можем вообразить много вещей, которые природа не позволяет нам делать; мы просто не всегда заранее знаем, кто они. Но иногда природа уже сказала нам все, что нам нужно, чтобы заключить, что они невозможны, и преследовать их было бы бесполезно. Некоторые вещи могут быть подделаны обманчивыми иллюзиями. А некоторые вещи, такие как плоская монета с 3-мя головами, потребуют значительно больше времени для достижения. Как навсегда.

Я призываю вас попробовать свои силы в этих невозможностях и сделать еще один шаг вперед. Если вы это сделаете, напишите мне свои идеи и ответы ([электронная почта защищена]), и я добавлю их на свой веб-сайт.

Рис. С: иллюзия невозможного треугольника Лего, снятая с помощью линз, расположенных в телецентрической системе: увеличительный объектив диаметром 6 дюймов с недорогой цифровой камерой в фокусе.

Рис. D: Иллюзия раскрылась.

Поделиться

Оставить комментарий