かず6年(その1)

福西です。
1/25の記録(その1)です。

先週、U君が「『メビウスの輪』の立体版ってあるの?」という、ずばりの質問があったので、この日はそれを実際作ってみることにしました。

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(この日は、「4次元だから…」とか「4次元ならそれができる…」とかいう日常耳慣れない言葉が飛び交いました^^)

<作り方>
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まず、筒を用意します。そして筒の中に筒を通して、最後に筒の内側と外側とを貼り付ければ完成。でも、3次元の世界だと、筒の中には筒は通せない(壁がぶつかる)ので、そこは「4次元を通って」という解釈で、本当は存在しない穴を開けます。

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筒の中に筒を通します(この穴は、四次元を通ることを意味します)。そして最後に上で筒の縁を裏返して、内側(白)と外側(紫)とをはり合わせれば、壷が完成。長靴みたいですね。

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さて、ここからがマジック。この壷をメビウスの輪の時と同じように、壷の容器の部分を、真っ二つにじょきじょき切っていきます。するとどうなるでしょうか…?
「普通の紙に戻るんとちがう?」「いやきっとこれと同じ壷が二つできるんや」「そうか! きっとそうやな」
さてさて…あれれ? そうこうするうちに、何やら2つの破片が出てきましたが、これを丁寧に広げてみると…。

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「おお~!」「これって、どっちもメビウスの輪や!」
二人とも心を動かされたようです。さっそく、二人にも作ってもらいました。(紙だと破れやすいので、材質を変えてみました)

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K君は傘入れのビニールで作成。
「先を、引っ張り出して…」「裏返してとめる…と。これ透明やから分かりやすいぞ」と、どうやら気に入ってくれたようです(^^)

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U君は、すべり止めマットで。
「ここらへんに、穴を開けて…」「わあ、手が吸い込まれる~」 

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「持ってるで」「あ! ありがとう」

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K君の『クラインの壷』完成。「サイコロを中でころがしてみよう」

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U君のも完成。それぞれで実験。

さてサイコロを使って確認したところ、サイコロは最初の壷の入り口を「外側」(白い面でくるんだ穴)から入って、最後に壷の入り口の「内側」(紫の面でくるんだ袋小路)」に出てきました。場所的には同じスタート地点に戻ってきたわけですが、その時、世界の表と裏が違います(これがポイントです)。

このことは、実はメビウスの輪でも起こっていて、表側のスタート地点から出発して一周してくるとスタート地点の裏側に来るのと同じ現象だ、という説明をしました。

「そうか。だってメビウスの輪も、作るときに色の違う面をはり合わせてるもんなあ。これ(壷)だってそうだったし。入り口と出口を裏返してはってたから、同じことが起こったんや」と、口々に言うK君とU君。二人の頭の中で、何やらぴかっと「見えた」ようです。

#ちなみに『幾何学』というのは、「それが『何』であるかを『幾』(み)る学問」のことです。(また「『それ』が分かった!」時の喜びを「形相悦」というそうで、K君とU君の味わったのもまさにそれだったでしょう)

この壷(クラインの壷といいます)を切ると、メビウスの輪が2つできたということは、逆に平べったいメビウスの輪を重ねることで膨らませ、立体的にすると、壷ができあがる、と言うわけです。つまりこれがメビウスの輪の立体版である、と確認できました。

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二人が作っている頃、私はみかんの網で…うーん、しょぼいできです^^;