莫比乌斯带（莫比乌斯带原理）

莫比乌斯带，又译梅比斯环、莫比乌斯环或麦比乌斯带，是一种只有一个面和一条边界的曲面，也是一种重要的拓扑学结构。它是由德国数学家、天文学家莫比乌斯和约翰·李斯丁在1858年独立发现的。这个结构可以用一个纸带旋转半圈再把两端粘上之后轻而易举地制作出来。

普通纸带具有两个面（即双侧曲面），一个正面，一个反面，两个面可以涂成不同的颜色；而这样的纸带只有一个面（即单侧曲面），一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。这种纸带被称为“莫比乌斯带”（也就是说，它的曲面从两个减少到只有一个）。

公元1858年，两名德国数学家莫比乌斯和Johann Benedict Listing分别发现，一个扭转180度后再两头粘接起来的纸条，具有魔术般的性质。与普通纸带具有两个面(双侧曲面)不同，这样的纸带只有一个面(单侧曲面)，一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘！这一神奇的单面纸带被称为“莫比乌斯带”(Möbius strip)。

作为一种典型的拓扑图形，莫比乌斯带引起了许多科学家的研究兴趣，并在生活和生产中有了一些应用。例如，动力机械的皮带就可以做成“莫比乌斯带”状，这样皮带就不会只磨损一面了。此外，莫比乌斯带也是艺术家眼中的经典造型。

科学家认为，当具有可展表面(developable surface)的莫比乌斯带被折成之后，它要尽力达到具有最小弹性能量的状态。从20世纪30年代开始，一个关于莫比乌斯带的力学问题就始终困扰着科学家，即如何预测它的三维空间结构。在新的研究中，来自英国伦敦大学学院的非线性动力学家Gert van der Heijden和Eugene Starostin利用一组20年未发表的数学方程，解开了这一长达75年的难题。

奥古斯特·费迪南德·莫比乌斯（Mobius，August Ferdinand）

【介绍】德国数学家，天文学家 。1790 年11月17日生于瑙姆堡附近的舒尔普福塔，1868年9月26日卒于莱比锡。1809 年入莱比锡大学学习法律，后转攻数学、物理和天文。1814 年获博士学位，1816年任副教授，1829年当选为柏林科学院通讯院士，1844年任莱比锡大学天文与高等力学教授。

麦比乌斯的科学贡献涉及天文和数学两大领域。他领导建立了莱比锡大学天文台并任台长。因发表《关于行星掩星的计算》而获得天文学家的赞誉，此外还著有《天文学原理》和《天体力学基础》等天文学著作。在数学方面，麦比乌斯发展了射影几何学的代数方法。他在其主要著作《重心计算》中 ，独立于 J. 普吕克等人而创立了代数射影几何的基本概念——齐次坐标。在同一著作中他还揭示了对偶原理与配极之间的关系，并对交比概念给出了完善的处理。麦比乌斯最为人知的数学发现是后来以他的名字命名的单侧曲面——麦比乌斯带。此外，麦比乌斯对拓扑学球面三角等其他数学分支也有重要贡献。

莫比乌斯带也叫莫比乌斯环；是天文学家莫比乌斯和约翰•李斯丁在1858年独立发现的。这个结构很简单，用一个纸带旋转半圈再把两端粘上后就行了。

莫比乌斯环很奇妙，原先纸带有两个面，而它只有一个面。沿着原先莫比乌斯环中间剪开，将会形成一个比原先莫比乌斯环大一倍，具有正反两面的环，而不是形成两个莫比乌斯环或其他形式的环。

此外，莫比乌斯环在数学中是一种拓扑学结构，在空间，边界证明中有重要的作用。

莫比乌斯带的由来：

公元1858年，德国数学家莫比乌斯（Mobius，1790～1868）和约翰·李斯丁发现：把一根纸条扭转180°后，两头再粘接起来做成的纸带圈，具有魔术般的性质。

普通纸带具有两个面（即双侧曲面），一个正面，一个反面，两个面可以涂成不同的颜色；而这样的纸带只有一个面（即单侧曲面），一只小虫可以爬遍整个曲面而不必跨过它的边缘。这种纸带被称为“莫比乌斯带”（也就是说，它的曲面从两个减少到只有一个）。

拓扑变换

莫比乌斯带是一种拓展图形，它们在图形被弯曲、拉大、缩小或任意的变形下保持不变，只要在变形过程中不使原来不同的点重合为同一个点，又不产生新点。换句话说，这种变换的条件是：在原来图形的点与变换了图形的点之间存在着一一对应的关系，并且邻近的点还是邻近的点。这样的变换叫做拓扑变换。

拓扑有一个形象说法——橡皮几何学。因为如果图形都是用橡皮做成的，就能把许多图形进行拓扑变换。例如一个橡皮圈能变形成一个圆圈或一个方圈。但是一个橡皮圈不能由拓扑变换成为一个阿拉伯数字8。因为不把圈上的两个点重合在一起，圈就不会变成8，“莫比乌斯带”正好满足了上述要求。

说起世界上最奇妙的图形，那么莫比乌斯带定能名列前茅。

“成功就是99%的汗水与1%的灵感。”而莫比乌斯带的发现就是一个奇迹。在19世纪的一天，一位名叫莫比乌斯的人正在屋子中苦思冥想，他在想世界上有没有只有一个面的环。他百思不得其解，为了放松心情，他准备出去转转。漫步在玉米地中，莫比乌斯的身体得到了放松，大脑却还在飞速旋转。他随手拿起一片宽大的玉米叶子，随手将一端旋转180度，将两头对接起来。这时，奇迹发生了———这个环只有一个面了！莫比乌斯欣喜若狂。一个伟大的发现，就此产生了。

莫比乌斯带有很多神奇的地方：他只有一个面；将它沿着二等分线才开，会变成一个更大的莫比乌斯带；将它沿着三等分线裁开，会得到一个大圆套小圆……

  无独有偶。莫比乌斯带是一个二维的图形。而在我们所生活的三维空间世界，也有类似的存在，那就是克莱因瓶，是一个通过计算机模拟出来的虚拟架构。他只有一个面，内即使外，外即使内。

关于莫比乌斯带，还有许多神奇的地方。而我们熟悉的黑洞就与这个莫比乌斯带有些联系。在黑洞内，时间就成为了一个死结，一个莫比乌斯环，在不断的轮回。

莫比乌斯带太奇妙了！

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