義大利麵的300種幾何造型,如何開啟建築師和數學家們的靈感?

義大利麵的300種幾何造型,如何開啟建築師和數學家們的靈感?

太初有無,天地未分,卻說有一坨會飛行的義大利麵條怪物,不知怎地喝得酩酊大醉,豪情高漲之餘就創造了宇宙,此怪名為『飛面大神』,乃是世間唯一的真神,真神最喜歡做的事情,除了diss智能設計論,就是自己來設計這個世界……

好了,所有飛面神教的信徒們,看到這裡一定會興奮得搓搓手,是時候講講義大利麵了。

平面設計師Caz Hildebrand和名廚Jacob Kenedy在2010年合作推出過一本非常酷的書,義大利麵的幾何》《The Geometry of Pasta》,裡面收入有77種義大利麵的黑白插圖。

The Geometry of Pasta

事實上,他們在調研的時候一共找到了1200種義大利麵的名字,但發現有不少隻是在不同地區的不同叫法而已,有一些面食的名字來源於文化經驗,如Dischi volanti《飛碟》,有一些則來源於工業用詞,包括Eliche《螺釘》和Fusilli《主軸》,還有的非常詭異,如Strozzapreti《扼殺牧師》。

最終經兩人一起鑒定,應該總共有300種相對獨立的造型,而維基百科給出的是130種。

像是下面的這幾種,你可能都吃過,不過你應該沒有想過,如果把它們用幾何圖案表達出來會是這樣的。

最常見的通心粉《Macaroni》也可以擺出性冷淡的風格來,細麵條《Vermicelli》熨直了就拿來搭成錯落有致,還有螺旋面《Fusil Ji》被圍成了一個放射狀……看著這些圖,你會很恍惚這到底是一本烹飪書還是一本設計型錄

不過《義大利麵的幾何》如假包換是一本配有豐富食譜的廚房用書,大廚Jacob Kenedy還為此追溯了一些70年代的菜式。

他的理念是不同幾何形狀的面食所適合的醬汁及調味料都是不同的,所以需要讓烹制的人對這些有所理解才能做出最美味的食物來。

而在兩年後,兩位來自倫敦的建築師Marco Guarnieri和George L. Legendre,則專心地研究了這些麵條、面片、面卷、面皮……的幾何與數學,推出了一本《義大利麵設計》《Pasta by Design 》,標題裡的『設計』,指的是用幾何建模的方式來搞定。

Pasta by Design

這本書收入了92種義大利麵的拓撲結構,每種都配了生成這個形狀的解析方程,說明其曲線、角度的三維圖像和一張實體照片。

兩位作者的靈感來自生物世界中的系統發育學研究,根據不同面食的特征,提取出了它們的數學模型,甚至還給它們建立了演化樹

可以說是非常有想法了

無獨有偶,有一位數學博主Steve Kass,在2010年的時候也在博客上po出過幾個他為義大利麵所作的微積分方程,據他在文章中介紹,自己是受到了加州大學聖地亞哥分校的數學助教Chris Tiee的啟發,後者在課堂中留給學生的小測試,就是讓他們把參數方程與義大利麵形狀進行匹配,這讓Kass也躍躍欲試,想要復習一下自己的微積分。

下面是Kass為一種貝殼面《Conchiglie Rigati》和一種彎曲通心粉《Cavatappi》找到的微分方程,以後你在吃到它們的時候可以拿出來復習一下。

而據George L. Legendre和Steve Kass等義大利麵信徒說,只要給他們一個形狀,就一定能寫出公式來,這不由得讓我們驚嘆,飛面大神還真是一位全知全能者,至少在數學界,已經通曉一切了……

2017年,飛面大神還進一步指導了麻省理工的幾位研究者的工作,讓他們做出了可自行折疊的神奇義大利麵。

王雯《音譯》和姚寧《音譯》等人此前一直在研究各種材料對水分的反應,通過一種能改變材料對濕度的響應的細菌,來操控其收縮和膨脹,然後他們有一天就福至心靈,想到了去做義大利麵——用明膠和淀粉片配制麵團,做成薄片,當這些薄片浸入水中時,就會變形扭曲成三維結構,一些常見的義大利麵形式都能夠用這種方式做出來。

不僅僅是好玩,這個研究的現實意義體現在兩個方面:除了可以降低運輸損耗之外,還可以讓造面變得更加民主化,充分調動每個人的創作天性

研究團隊整合了一個數據庫,其中有纖維素圖案及其能產生的所有結構的尺寸,以及專門開發的轉換計算模型

這樣,通過在線界面,用戶就能夠上去設計自己想要面食結構了。

看著可編程義大利麵的這段可剛可柔、可咸可甜的表演,我們已經對飛面大神的法力湧出了如江水般的崇拜,並忍不住憧憬,他下一次到底會給世界帶來什麼樣的驚喜。

References

The Geometry and Topology of Pasta

http://www.geometryofpasta.com

https://www.npr.org/templates/story/story.php?

storyId=129997818

https://www.technologyreview.com/s/612157/use-your-noodle

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