圖/三娃
圖/三娃
文/檸檬
我們知道在二維平面中,只要符合所有頂角相等、所有邊長相等,就可以稱作正多邊形。那麼,如果是三維空間呢?那就更簡單了,只要該凸多面體的每個面都是全等的正多邊形,則可以被稱為正多面體,這樣想來,三維空間中應該存在著很多正多面體吧?這樣想可能要失望了,三維空間存在的正多面體僅有正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體和正二十面體5種。
等邊等角 對稱等面
咦?為什麼條件愈簡單,能夠符合的卻愈少呢?事實上,早在古希臘時代,古希臘哲學家柏拉圖(Plato)的朋友特埃特圖斯(Theaetetus)就已經告訴柏拉圖,正多面體總共只有正四面體、正六面體、正八面體、正十二面體和正二十面體5個。柏拉圖當時對這5個完美對稱的立體讚歎不已,並將這些正多面體記載在自己的著作《蒂邁歐斯》(Timaeus)中,而後此5個正多面體也被稱為柏拉圖立體。但柏拉圖或是特埃特圖斯都未曾提及為什麼只有5個正多面體,也未提及是否會有第6個正多面體的可能性。直到歐幾里得在其著作《幾何原本》第13冊中闡述了建構柏拉圖立體的方法,並證明沒有其它正多面體的存在。
古希臘哲學家普遍認為宇宙中4個基本元素為「水」、「火」、「土」和「氣」。而柏拉圖以正多面體賦予宇宙中的基本元素具體形象。他認為火的熱會令人感到刺痛,就像尖銳的正四面體;空氣的細密結構較為滑順,就像正八面體;而水能夠四處流動,隨載器而改變形狀,應該是由許多小球組成就像正二十面體;而土是最安定的元素,就像穩固的正六面體一般;而最後一個正十二面體,柏拉圖並未給予特別的象徵元素。
生活周遭 有多面體
雖然古希臘哲學家、數學家、天文家賦予柏拉圖立體不同的意義,但是對於現在的我們來說,認真看來卻像神話一般,沒有太多實際的感覺。那麼這些正多面體對我們有什麼意義呢?當然有,當我們在玩遊戲的時候,最常出現的第一個步驟就是擲骰子啦,骰子就是正六面體,日常我們食用的食鹽結晶體也是正六面體唷。
如果我們將正多面體更廣泛的應用,均勻截去頂角,例如「截角二十面體」就是均勻切掉正二十面體的每個頂角,就會得到一個標準的足球表面雛形,在大家腳下踢著的足球的確是這樣來的,而且還是由阿基米德發明出來的唷。阿基米德在柏拉圖立體的基石下,經過截角、截半或截邊,衍生了「阿基米德立體」共13種多面體,足球的雛形便是由此誕生的。這個小故事告訴我們,不管多微小的發明或創作,只要我們站在巨人們的肩膀上,有一天或許也可以發明或發現影響時代的作品唷!