往背心上印图案的机器(校门口小卖部的廉价玩具，竟然暗藏量子世界的秘密？)
Posted
篇首语：也许就是那么一颗不甘服输的心带着我奋斗下去!本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了往背心上印图案的机器(校门口小卖部的廉价玩具，竟然暗藏量子世界的秘密？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
往背心上印图案的机器(校门口小卖部的廉价玩具，竟然暗藏量子世界的秘密？)
本文转载自公众号“把科学带回家”
还记得小商品市场和小学生经常玩的这种迷你彩色橡皮筋吗？
你以为它只是女孩子扎头发的小工具？
实际上它现在变成了一个玩法超多的大生意，地位类似于皮条版的乐高，在一段时间里其热度甚至比乐高还要高。
重要的是，它是一种非常厉害的拓扑结构，在量子力学里也有重要的地位。
黄章竣和彩虹织机织出来的衣服
这种看起来很不起眼的橡皮筋玩具叫做彩虹织机，它的发明人是一位美国华裔汽车工程师。
马来西亚华裔黄章竣本科学的是机械工程学，在做彩虹织机之前是日产汽车 Nissan 的测试工程师。但在2010年，他的人生因为这些小橡皮筋发生了变化。
彩虹织机
当时，黄章竣的两个女儿在用这种橡皮筋制作手环，老爹想要加入两个女儿，但是发现自己的手指太粗不好插入小圈圈。于是，他制作了一个带图钉的木板，方便编织。他的两个女儿马上爱上了老爹的发明。
彩虹织机作品
后来，黄章竣把家里仅有的1万美金存款拿出来，找中国工厂制造了一批彩虹织机。2011年，他开始卖，但是一开始销量不好，因为玩家不知道怎么用。
彩虹织机织的娃娃
在《卫报》的采访中，黄章竣穿着彩虹织机织的外套。
2013年，彩虹织机成了谷歌中被搜索最多次的玩具，也被 BBC 评为世界上最著名的玩具。
威廉王子、凯特王妃、贝克汉姆、麦粒等名人都是彩虹织机的粉丝。彩虹织机走红后，黄章竣干脆辞职，在密歇根州自家屋子里开了一家彩虹织机公司。2014年，彩虹编织机已经在全球热销超过800万台，黄章竣的“俊设计有限公司”估值也升到了1.36亿美元。
这样好玩的玩具，果然不出所料被禁了。
黄章竣和彩虹织机织的狗狗
讲真，这种比 ipad 还上瘾的游戏，学校为毛要禁止？更何况，彩虹织机不仅锻炼小手不伤小眼，还是一种优秀的拓扑学教具。
这些学校的老师八成不知道，彩虹织机编织出来的玩具，都属于拓扑学中的Brunnian link。
数学家 Hermann Brunn 最早在1892年讨论了这种链，所以这个套环就用他的名字命名了。国内数学界还没有给它正式的译名，所以我们不如叫它布伦链吧，不要因为它的发音而过度联想。
在拓扑学的纽结理论里，一个单身的环就叫做纽结。两个及以上的环组成的不能分离的结构叫做链。
最简单的链是2个环套在一起的 Hopf 链。
Hopf 链
奥运五环还有自行车链就是由 Hopf 链组成的。Hopf 链构成的结构有一个特点，那就是拆掉其中任何一个环，都不能把链条完全打散。
但是布伦链却不是这样。
在布伦链里，任意两个环实际上都是分离的。要验证很简单。看下图，每个环实际上要么压在另一个环上方，要么被压着，但并没有和任何一个环套在一起。
这一点可以导出一个性质：布伦链是只要消除或剪掉其中任何一个环，所有环都会散开的结构。
很显然，彩虹织机织的就是一种布伦链，因为任意两根橡皮筋都没有套在一起。而布伦链的性质意味着它有一个致命弱点：只要剪断彩虹织机织出来的手环中的任意一条橡皮筋，整个手环就会散架。所以不要光膀穿彩虹机织背心啊，毕竟你不想向警察用拓扑学强行解释一地的橡皮筋也可以做成衣服。
除了有布伦链，还有布伦辫子。比如最普通的麻花辫就是一种布伦辫子——只要抽掉任何一根，麻花辫就会散架。
不信？你看，只要把红蓝黑任何一根辫子抽掉，剩下的两根辫子实际上就是分开的。
布伦链还有一个神奇的性质：在3个环及倍数的情况下，环之间可以形成无穷多种交叉的变式。比如3个环可以有下面这些变种——
世界上的许多图标和 LOGO 实际上就是布伦链。比如印度南部钦奈的建于6世纪的 Marundheeswarar 神庙里就有一个由3个环构成的16个交叉的布伦链，它代表的是湿婆。
Marundheeswarar 神庙里的布伦链 图片来源：（DOI）:10.1007/s12045-007-0049-7
说到布伦链，就不得不提一提一种特别有趣的布伦链——Borromean rings。这玩儿也没有官方译名，我们不如叫它菠萝蜜环。
Borromean rings
菠萝蜜环就是一种布伦链，它也是最简单的布伦链。
菠萝蜜环是一个历史悠久的符号。阿富汗的文物、北欧神话，还有中世纪基督教的三位一体标记同样也有波洛密安环的结构。现代国际数学联合会（IMU）的会标也是一个菠萝蜜环。
国际数学联合会（IMU）的会标
菠萝蜜环有一个神奇的性质：如果把其中任意两个环套在一起，那么第三个环就会自动离开大家退出这场三角关系。你可以用回形针做的环轻易验证这一点。
菠萝蜜环其实也可以分解为女孩子的麻花辫哦。麻花辫的3个头连在一起的话，就可以变成菠萝蜜环。
我知道有些小学生要发出灵魂之问了：这玩儿有什么用？
布伦链的性质在化学中有重要应用。在合成化学里，各式各样的结和链是很难合成的，而有布伦链结构的蛋白质也很罕见。
史上第一个成功合成出菠萝蜜环的是纽约大学的纳德里安·西曼（Ned Seeman），这个哥们儿用 DNA 硬造了一个出来。自此，DNA纳米学诞生。
纳德里安·西曼（Ned Seeman）制造的 DNA 菠萝蜜环示意图
图片来源：（doi）10.1038/386137b0
而布伦链和量子力学也有神秘的交集。
1970年，俄国物理学家 Vitaly Efimov 预测，3个玻色子（量子力学中，粒子分为玻色子与费米子）可以形成一个稳定的量子束缚态，但是其中两两却不互相束缚，这和菠萝蜜环很像有木有。
2006年，Efimov 的预测被超低温铯原子气证实，因此这个现象就被命名为埃菲莫夫效应（The Efimov effect）。这使物理学家们沸腾了，有没有其他量子束缚态也是布伦链性质的呢？
如果是这样，我们就有可能创造各种世界上从没有过的新分子，新世界的大门就会被打开。量子力学和拓扑学的交叉这么好玩的吗？
- 一种布伦链社会关系：麻将。
- 如何证明麻将是布伦链式的？
- 三缺一试试？
无标注图片来源网络。
动图来源和参考资料储存于石墨：
https://shimo.im/docs/lJFbxvrPgmkGCD8M/
原题目：华裔工程师发明的廉价玩具上了谷歌热搜第一，它还藏着量子世界的秘密
来源：把科学带回家
编辑：米老猫
相关参考
往衣服上印图案的机器叫什么(试衣服太麻烦？沃尔玛新增虚拟试穿功能 可轻松换装)
每次逛街买衣服的时候，不少人都会产生“一件件试衣服真的好麻烦”这样的烦恼，屡次试衣服不仅会使人感到疲劳，还颇为浪费时间。9月20日，CNMO了解到，沃尔玛近日宣布，将启动虚拟试衣技术“BeYourOwnModel（成为你自己...
往毛绒玩具上印字的机器(北京公园文创又上新，你pick哪款？)
北海公园的“二十四节气”文创联票；玉渊潭公园的“玉渊潭小樱”北冰洋汽水；颐和园的“皇家年货礼盒”……伴随一次次脑洞大开，市属公园文创品牌种类由2016年的304种增至2020年初的5400种，产品销售额从2015年的不足400万...
当我们看到在咖啡上一个个可爱的图案，或者喜欢的明星照片，如今已经变成我们咖啡上面的拉花，漂浮在美美的食物的表面，内心是不是会有些激动和欣喜呢，相比我们都会为这手艺赞一下。最早咖啡拉花机的概念始于2008年...
往鞋上印图案的机器(耐克研制机器人仅45分钟就能使时尚球鞋焕然一新)
耐克公司在英国伦敦耐克城推出一个叫做“机器人模拟耐用实验室(B.I.L.L.)”的新型机器人，用于清洁和修理鞋子。 新浪科技讯北京时间9月16日上午消息，据报道，无论是你感觉最舒适的运动鞋，还是最时尚的球鞋，我...
快速往茶杯上印照片机器(国行首测 融资1亿做3D打印机Form3怎么样)
在3D打印领域有这样一家初创企业，它的创始成员有过硬的教育和技术背景，它设立第二年就引爆市场，一夜蹿红；成立九年来屡获资本青睐，融资超过1亿美元，令无数创业家艳羡不已；估值达到10亿美元（截至2018年8月消息）...
怎么在水杯上印图案(DIYSKU业务精进：如何选择最合适的马克杯转印方式？)
马克杯热转印原理可以从2种马克杯热转印机看出来，基本上都是通过加热、加压的原则，并加以优化，提升工作效率及产能。以下DIYSKU就介绍2种马克杯热转印机，帮你更了解马克杯热转印原理，并快速上手马克杯热转印机。本...
玩具移印机(工业设计：3C数码产品常用的表面处理工艺（上）)
...层溶解转移，基本流程为：1、膜的印刷：在高分子薄膜上印上各种不同图案；2、喷底漆：许多材质必须涂上一层附着剂，如金属、陶瓷等，若要转印不同的图案，必须使用不同的底色，如木纹基本使用棕色、咖啡色、土黄色等...
玩具移印机(工业设计：3C数码产品常用的表面处理工艺（上）)
...层溶解转移，基本流程为：1、膜的印刷：在高分子薄膜上印上各种不同图案；2、喷底漆：许多材质必须涂上一层附着剂，如金属、陶瓷等，若要转印不同的图案，必须使用不同的底色，如木纹基本使用棕色、咖啡色、土黄色等...
玩具移印机(工业设计：3C数码产品常用的表面处理工艺（上）)
...层溶解转移，基本流程为：1、膜的印刷：在高分子薄膜上印上各种不同图案；2、喷底漆：许多材质必须涂上一层附着剂，如金属、陶瓷等，若要转印不同的图案，必须使用不同的底色，如木纹基本使用棕色、咖啡色、土黄色等...
往衣服上绣图案的机器(白墨烫画打印机怎么烫印衣服｜烫画怎么烫在衣服上？)
...的呢？首先我们来了解一下烫画工艺的流程：先把需要的图案打印到转印膜上，再经过抖粉机撒粉、抖粉、烘干后，就可以使用烫压机把图案直接烫印在衣服上啦。那么怎么把图案烫印在衣服上呢？烫印的步骤是怎么样的呢？跟...