科学家手中的折纸艺术

罗伯特・朗在美国加州阿拉莫有一间宽敝的工作室，在他的众多用纸折出来的昆虫造型中，有长长触须的甲虫，身体蜿蜒曲折的暗褐色的蜈蚣，前肢高高抬起的螳螂，还有一只胖鼓鼓的知了，一只蝎子和一只黑色的马蝇。

这些纸折的生物是如此的栩栩如生，以至于来访的客人总是小心翼翼地，生怕踩着了它们。罗伯特・朗对折纸艺术已有多年的研究，他的这些作品代表着折纸艺术进入了一个崭新的境界，不再只限于传统的小鸟和小船之类。折纸手工，是一种用纸折叠出各种动物或者其他物品形象的艺术，在融入了新的数学理论和计算机技术之后，折纸艺术正在向着更高的技术水平和艺术境界发展。所有这些要感谢世界各地的一些数学家和科学家们，他们虽然人数不多，但这一研究队伍却正在日益壮大，在这些科学家中，也包括罗伯特・朗在内。科学家们相信，在这一古老的折纸艺术中，很可能蕴藏着许多领域中一些难题的一流解决方法，如自动化安全、空间科学、建筑学、机器人技术、制造业和医学科学等。

今年46岁的罗伯特・朗是美国航空航天局喷气推进实验室的激光物理学家和副研究员，是一位将折纸艺术技术化和计算机化的开拓者，他致力于研究折纸艺术背后所蕴含着的数学原理。美国折纸协会的简・波利希说道，“在折纸领域内，他是一个多才多艺的人，许多科学家当遇到需要解决某个难题时，往往会对折纸艺术感起兴趣来。”美国折纸协会在世界各地拥有1700名成员。罗伯特・朗的折纸艺术之所以让许多科学家感兴趣，是因为他将艺术和数学结合在了一起。

在罗伯特・朗构思创造的多达近500件复杂的折纸作品中，有的需要折叠数百次才能完成。如背壳上有花纹图案的海龟，羽毛上突现纹理的猛禽，有一千个鳞斑的响尾蛇，以及只有一粒爆米花大小的扁虱。他于1987年创作的一件杰作是与实物一样大小的15英寸高的黑森林布谷鸟钟（一种设计精巧的钟表，每到半点和整点，钟上方的小木门就会自动打开，并且出现一个会报时的布谷鸟，发出悦耳的“咕咕”叫声。），这个纸钟有钟摆，还有松果和鹿头装饰，这一折纸作品的复杂程度真的是匪夷所思，罗伯特・朗应邀在日本电视台现场折叠表演时，整整花了5个小时才完成。大多数折纸作品所需的道具只有一整张纸，既不切开，也不撕开。

罗伯特・朗写了8本关于折纸艺术的书，其中有的是和别人合著的，在这些书中，展示了他的一些折纸艺术作品，以及巴黎、纽约、东京、波士顿、西雅图和圣迭哥等地的传统折纸艺术。2004年，他以艺术家身份造访麻省理工学院，在那里停留了一个星期，他的折纸艺术讲座吸引了数学系和计算机系的许多学生，听者人头攒动，只容得众人站立听讲。去年9月，他还组织了在加州理工学院召开的第4届折纸手工国际会议。

麻省理工学院的电机工程师和计算机学科教授埃里克・德梅尼说道，“他的不同凡响之处在于，他对纸张和折叠技艺有一种特别敏锐的才智。当他在思考解决某一个问题时，通常都能在折叠一张纸的过程中找到解决之道。”德梅尼对各种折纸技艺也深有研究，并经常与朗合作。

罗伯特・朗从小就迷上了折纸，那时他的父亲吉姆是亚特兰大一家设备公司的销售经理，母亲卡罗琳在家主持家务，在他6岁那年，母亲给了这个早熟的孩子一本讲述折纸技艺的书。“我记得就是从那时开始的，”朗回忆道。“当时我觉得真的是太奇妙了，只要有一张纸，一些空闲时间，就能做出一些可爱的玩具来，所需要的材料随时都有，取之不尽。”

10岁的时候，根据书中介绍的范例，朗就能折叠出鼓翼欲飞的鸟儿，跃跃欲跳的青蛙。他说，“我开始琢磨折纸书中没有的一些东西，开始构思设计折叠自己的作品。”他锲而不舍地沉浸于这一爱好之中，当他从加州理工学院毕业的时候，获得了应用物理学的博士学位，还有在他手里得到复兴的折纸艺术。

上个世纪90年代时，朗开发出了一个叫做TreeMaker的计算机程序，用来进行更为繁复的设计，设计者可根据所构思的样式在屏幕上画出骨架模型，软件进行计算后，给出最有效率的折叠型式，接下来的第二个程序叫做ReferenceFinder，它可根据设计模型的需要确定每一步折叠方式的先后顺序。朗说，他在构思设计自己的折纸作品时，其实是很少使用这些计算机程序的，通常在突然有了某种构思的灵感，而自己又需要为一个特殊的模式设计一个基本框架的时候才会用得着那些计算机程序，计算机会给出好多种折叠方式供选择，再回过头来用笔和纸比比划划，然后动手折叠。

事实上，将科学与艺术结合起来了的复杂的折纸艺术，在解决一些与金属板材折叠结构有关的难题上，具有很大的潜力，如应用于太空技术中的太阳能电池板，机器人手臂的控制性能等。在医学上，有关的研究也正在进行之中，如开发一种新颖的可以折叠的血管支架，用以插入脆弱的动脉，一旦就位后又能扩展开来。

在德国，研究安全气袋的研究人员首先要模拟出气袋在被折叠时的形状，但他们的设计软件做不到这一点。而朗开发的计算法则能够让工程技术研究人员在模拟实验中折叠出气袋变形时的各种形状。朗还与加利福尼亚劳伦斯利弗莫尔国家实验室的工程技术人员探讨新一代太空望远镜的设计工作，其目标是将一个巨大的直径为328英尺的巨大望远镜置入地球轨道，其目的包括观察太阳系之外的行星。将如此一个庞然大物放入太空难度是很大的，航天飞机所能容纳的空间只有区区15英尺直径。朗为一个16英尺直径的望远镜原型设计了一个折叠方案，在运输过程中它可以折叠起来，一旦进入太空的预定位置后，就会像花朵一样绽放开来。

朗目前正在加紧编写第二本以数学方法精确设计折叠技巧的书，与此同时，他还在构思折叠一只巨大的无齿翼龙的折纸作品，光是它的翼展就长达16英尺，该作品将为加拿大的自然科学博物馆增添更多的光彩。他说，折纸艺术以一种传统技艺开始，融合了现代科学的折纸艺术将在各个科技领域内折射出它的光芒，其应用性可能性是无穷无尽的，只等待着人们去探索和开发。