千金榆
Carpinus cordata,樺木科

●中型(15~25m)闊葉樹。●樹干筆直,具有溝槽,樹皮為灰綠色。●葉子互相交錯,邊緣為鋸齒狀,有葉脈,長4~9cm。●花為柔荑花序,與葉子同時出現;果實為成束的翅果,在秋天成熟。

Carpinus betulus(歐洲千金榆)
枯葉地毯
還有什么比一張枯葉地毯更具裝飾性呢?這正是一種新型地毯的設計師們所想的:一塊模仿秋天森林地面的地毯……這個想法的起因是,在大自然中,同一個圖案的隨意重復或者重疊能夠形成一種“有組織的混亂”——而這種混亂是極具美感的。因此,這里所說的地毯展現出不同圖案的隨意組合;當某一塊用舊了,無論哪一塊都能替換那一塊,這樣可以減少消耗并減低生產成本。

折紙和太陽翼

要使太陽翼完美展開,沒有比千金榆葉子更好的模型了。
誰不曾在折疊地圖時失去耐心,誰不曾夢想過一張只要一個動作就可展開、折起的省事的地圖呢?不過,當日本的三浦公亮教授關注這個問題時,他并不是要為徒步者提供便利,而是為了去征服宇宙。自1970年起,這位航空專家就對折紙藝術產生了極大熱忱。他的目的就是:設計一種能讓航天器的太陽翼在大氣外無損耗地展開的折疊模式。
然而,這樣一種理想的折疊方法已存在于大自然中。某些昆蟲,比如瓢蟲,能毫不費力地迅速展開翅膀,而在展開之前,它們的翅膀是折疊在鞘翅下的保護性甲殼中的。不過,最具參考意義的模型其實是千金榆的葉子,它的嫩葉包裹在葉芽中時,是折疊起來的,并準備好在外層包裹打開時平展。即便在這時它還沒有達到最終的大小,但它已經比包裹它的葉芽長得多、寬得多了。千金榆葉子的折疊方式合乎相對簡單但高效的幾何原理。它的葉脈很清晰,圍繞一條中軸以V形平行排列,對應了折疊的峰線和谷線。這些角度讓葉子在橫向和豎向都能折疊。
在三浦公亮之后,許多工程師也同樣開始關注折紙的藝術——在一片千金榆葉子的幫助下。而“Miura-Ori(三浦折疊)”的發明者為它注冊了專利,它最出色的特點就是折紙的面積能夠減少到它疊起之后一個方塊的大小。
這種折疊技術已經被用于航空航天工業,如設計太陽翼——為衛星提供能量的太陽能電池帆板:這些巨大而脆弱的板在運輸過程中必須折疊起來。另外,這種著名的折疊方法還找到了別的用途,尤其在制圖學中……然而——不幸的是——上面說到的那種地圖還沒能為人所用。
一片千金榆葉子和一把雨傘的區別是什么?
當我們打開一把雨傘時,雨傘的布會繃緊,維持這個結構的力是巨大的。只要其中的一根金屬條折斷,雨傘就無法繼續使用了。千金榆葉子模型的優越性由此凸顯出來,這種葉子能夠沿著葉脈周圍的脈絡不帶力地展開。一旦展開,葉子就保持平坦,而且并不因此失去了柔韌性;尤其是它的V形葉脈,使它能夠順承風向,承受盡可能少的壓力。這種特質吸引了折疊型光生伏打電池的設計者們的關注。