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2025-09-30
欧几里得几何中平面有三种正密铺,它们经常会以装饰图案的形式出现,阿尔罕布拉宫就是一个很好的例子。
1.多维度看全
如果我们要用瓷砖去铺一面墙,那么一共有多少种方式呢?实际上方式有很多,但是我们还需要为这个问题加上一些约束条件。首先,你手中所有的瓷砖必须是形状、大小完全相同的正多边形,它们的边长和角都相等。其次,这些瓷砖必须是边与边相连,紧挨在一起,而不能像墙上的砖块一样边与角相连,错开摆放。
这样一来,就只有三种可能了。你可以选用正三角形、正方形或是正六边形的瓷砖来铺墙。对于每一种形状的瓷砖而言,都有且只有一种铺法,没有其他可能。
如果你铺的墙面是一个平面,上述的内容是成立的。如果我们要铺的墙面是一个球面呢?在这种情况下,我们一共有五种铺法:有三种是用三角形瓷砖来铺的,一种是用正方形的,最后一种则是用五角形的。这两种情况之所以有区别,是因为球面几何和欧几里得几何存在不同。
最后,如果墙面是双曲表面(曲率为负),那么一共会有无穷多种正密铺。
2.关键点梳理
这些简单的事实是空间曲率的作用结果。曲率会对长度、角度和面积这类几何尺寸产生影响,这也不是什么令人吃惊的事情。更引人注目的是,这些几何空间内存在某些新类型的密铺方式,这也说明了这些几何空间之间存在根本区别。
密铺有更高维度的类似物。不妨想象将相同的几何单位堆摞在一起,搭成一个晶体:这其实也是在对空间进行正密铺式的分割。
参考阅读//(https://www.chuimin.cn)
No. 71 三角剖分,第146页
No. 75 曲率,第154页
No. 78 球面几何,第160页
No. 79 双曲几何,第162页
No. 81 瑟斯顿几何化定理,第166页
3.一分钟记忆
平面有三种正密铺,球面有五种,双曲空间有无穷多种。
正密铺所使用的瓷砖是正多边形的,这些瓷砖边对边,角并角,紧密贴合在一起。
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