第一堂課
「各位同學,我們今天來談談所謂的『空間』問題。」李教授放下手中的書本,從講桌上拿起一張A4薄紙:「請問這張紙有幾面?」
課堂上傳來一陣訕笑,並沒有人回答。
「答對了!這張紙有兩面。」
李教授這樣自問自答之後,又引來零零落落的笑聲。
「接下來請各位勞動一下尊手,跟我一起做。」
李教授把紙張壓放在黑板上,拿起筆在紙的兩端各畫了一個小點,分別寫上「A」和「 B」。
「請問從A到 B的最短距離是什麼?」李教授一本正經的問。
「教授,我們只是新鮮人,又不是低能兒,不要問這麼簡單的問題好嗎?」
有一個頭髮染成五顏六色的男生忍不住坐在位置上發言,一副不以為然的態度。
「哦?你覺得這個問題很簡單,不值一問?」
那學生搖搖頭,用手在面前一揮,不屑地說:「連小學生都答得出來,兩點之間最短的距離當然是一直線。」
大家都以笑聲來表示贊同。
「原來如此。有沒有人不同意的?」
教室一片沉默,學生們只是你看我,我看你,不知道教授葫蘆裡賣的是什麼藥。
李教授把紙張從黑板上移到眼前,對著那位學生說:「很抱歉,你答錯了。兩點間最短的距離應該是這樣才對…」
說著把紙張兩端往中間摺彎,使「A」和「B」兩點碰在一起。
「你作弊!你又沒說可以對摺。」那位學生不服氣地抗議道。
「難道我有說過不准對摺嗎?」李教授反問說。
「這…算了!我只是來試聽的,現在我決定不選修這堂課了。真沒趣…」
這位新新人類說著竟真離開座位,拂袖而去。
課堂上一陣嘩然…。
「這也是一次機會教育。學物理絕不能被自己的既有觀念束縛住了,否則你會花費很多時間在A到B的直線上。要有新發現?先掏空你腦中的成見!」李教授竟一點都不生氣,只是輕輕帶過。
大家都佩服他的超人氣度。
「各位同學別笑他笨,你們不見得高明多少。」
大家都不敢吭聲,怕成為下一個被開刀的對象。
「不信我再問一個問題,看誰答得出來。」
李教授此言一出,課堂內又恢復鴉雀無聲。
「請問,這張紙有幾面?」
問題才一出口,又是鬨堂大笑…
「教授,你沒搞錯吧?這算什麼問題?難道一張紙只有一面不成?」
「說得好!」李教授又發驚人之語:「信不信我把它變成一面?」
大家聽了都紛紛搖頭表示不相信。
李教授從抽屜裡取出一把剪刀和一瓶膠水,用剪刀把A到B之間剪成一長條形,然後再把B端扭轉一百八十度,再和A接黏在一起。
「信不信這個甜甜圈只有一面?」
有些人搖頭。
李教授把那圈紙遞給前排的女生:「美女,妳可以幫個小忙嗎?」
那名女生紅著臉點點頭。
「請把這紙的一面塗成紅色。謝謝!」李教授說。
那女生從手提包裡拿出一隻紅色麥克筆,開始用心塗了起來…
「趁這空檔,我來問個問題。」李教授說:「我們生活在三維空間,請問是那三維?」
「長、寬、高。」有人答腔。
李教授點點頭:「很好,很好!所以平面是屬於長乘寬的二維空間嘍?」
沒有人回答。但許多人不知不覺點點頭。
「既然是二維空間,長乘以寬,就不會有兩面吧?」李教授口出驚人之語。
大家都一臉茫然。
「咦?我明明只塗一面啊?怎麼會這樣…」
那位前排的女生忽然出聲,手裡不停把弄檢查著那個紙圈。
原來那個紙圈變成一個紅色的圈圈,己經找不到白色的部份。
「這不是妳的錯,不能怪妳。」李教授向她點點頭取回紙圈。
「這是個『麥比烏斯帶』(Mobius strip),麥比烏斯帶只有一面。你從紙上任何一點上往前走,到後來你會發現,已經走完了紙的兩面又回到了原點。所以要在麥比烏斯帶上把其中一面塗成紅色是不可能的。」
李教授把紙遞給那名女生說:「請妳傳下去。」
麥比烏斯帶在行間傳遞,拿到麥比烏斯帶的學生都嘖嘖稱奇…
「麥比烏斯帶告訴我們兩點:一、平面不一定是平坦的,也有可能扭曲。二、即使二維空間也能自成一個完整的宇宙,並不像我們想的一樣有兩面,且兩面老死不相往來。那麼試問我們賴以生存的三維空間呢?」
課堂內一時充滿了詭譎的氣氛。
「今天給各位的作業就是,請問三維空間是否也會扭曲?如何扭曲?請各位先去蒐集資料進行討論,下次上課前把結論做成報告交上來。別忘了在封面上打上系別和姓名。」
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