紐約數學(xué)博物館(簡(jiǎn)稱(chēng)MoMath)，成立于2012年刃傻，坐落于紐約市曼哈頓區，占地2層，總面積約1800平方米，是北美唯一一家專(zhuān)注于數學(xué)主題的博物館。該館的使命是激發(fā)公眾的好奇心，提升人們對數學(xué)的理解和認知以及闡述數學(xué)的發(fā)展性咕宿、創(chuàng )造性、人文性和審美性。
MoMath以簡(jiǎn)潔、有趣、易懂的方式世怖，成功地將抽象數學(xué)具象化、趣味化仆葡、生動(dòng)化，讓數學(xué)變得觸手可及，觀(guān)眾在玩耍中學(xué)習數學(xué)規律、激發(fā)數學(xué)思維。在這里裸影，數學(xué)學(xué)習變成了一場(chǎng)充滿(mǎn)創(chuàng )意和探索的有趣游戲约落。
滑車(chē)演示最速降線(xiàn)
想象一個(gè)小球從高處沿滑梯滑落至低處的場(chǎng)景，這條滑梯應該是什么形狀卡围，才能使小球以最快速度下降?這正是最速降線(xiàn)問(wèn)題，最早由伽利略于1630年提出使宽，曾困擾眾多數學(xué)家和物理學(xué)家。
解決最速降線(xiàn)問(wèn)題的核心在于把看似復雜的物理現象抽象化康震，用數學(xué)模型來(lái)演示和分析。為了讓觀(guān)眾親身體驗解答這一經(jīng)典問(wèn)題健吃，MoMath設計了名為“伽利略的軌道”的互動(dòng)展品。觀(guān)眾能自行設計滑車(chē)的下降路徑并測試其速度嵌施。當觀(guān)眾釋放小滑車(chē)時(shí)，會(huì )觸發(fā)感應計時(shí)裝置，小滑車(chē)通過(guò)終點(diǎn)時(shí)停止計時(shí)，顯示屏會(huì )實(shí)時(shí)顯示小車(chē)的運行時(shí)間和當日最快紀錄鹅士。展品后方的大屏幕展示了“伽利略的軌道”的二維圖像，其中最快路徑用紅色標出，最短路徑則用藍色表示，觀(guān)眾可以通過(guò)調節軌道來(lái)尋找最速路徑。
展品的設計人員巧妙地設置了挑戰模式，這不僅是一種娛樂(lè )方式，更為觀(guān)眾創(chuàng )造了深入思考和實(shí)踐的環(huán)境泌奏。
首先，設計人員沒(méi)有直接給出答案告希，而是給觀(guān)眾操作自由。他們精心設計了10個(gè)可調節位點(diǎn)，允許觀(guān)眾改變軌道形狀澡谊。設計“計時(shí)挑戰”，觀(guān)眾可以與自己或同伴“比試”，這讓觀(guān)眾保持較高的興奮狀態(tài)，提高了學(xué)習樂(lè )趣。
此外陷立，展品將單人操作和人際互動(dòng)巧妙融合，通過(guò)鼓勵觀(guān)眾共同設計獨特的軌道形狀，不僅提升了體驗樂(lè )趣析戳，也促進(jìn)了觀(guān)眾之間的交流和合作。最終，這一系列精心設計的元素沛锦，使觀(guān)眾體驗了從提出假設、設計實(shí)驗、開(kāi)展實(shí)驗到驗證結論的科學(xué)探究全過(guò)程叭光。
方輪車(chē)騎行演繹數學(xué)原理
將數學(xué)理論巧妙地應用于日常生活伦够，往往會(huì )帶來(lái)意想不到的體驗。即使對數學(xué)不太感興趣的人，也很難抵擋騎行方形輪子自行車(chē)的誘惑。
方輪車(chē)是MoMath的標志性展品之一，觀(guān)眾可以騎上它，在一個(gè)高低起伏的圓周軌道上暢快地行駛腻窒。兩輛不同尺寸的方輪車(chē)，分別適合成人與兒童使用。兩車(chē)會(huì )在軌道上相向而行并在某一點(diǎn)相遇蕾久，方便兩位騎行者交流與互動(dòng)。
方輪車(chē)的軌道刻面采用懸鏈線(xiàn)的形狀琼梆，這是一條鏈條或繩索在兩端自然下垂時(shí)所呈現的特殊幾何形態(tài)。在這種獨特設計的軌道上傀蓉，方輪車(chē)能夠平穩地前進(jìn)和后退。
方輪車(chē)的初步概念源于數學(xué)家格森·羅賓遜的創(chuàng )意钳舵。根據他的設計绍丹，美國舊金山探索館首次制作了一個(gè)方輪車(chē)的小型模型，展示了方輪如何在倒懸鏈線(xiàn)軌道上滾動(dòng)。1990年左右非春，數學(xué)家斯坦·瓦根在參觀(guān)探索館時(shí)被這一展品所吸引，隨后制作了一輛全尺寸的方輪車(chē)，并為其設計了專(zhuān)門(mén)的軌道绒掩。MoMath在瓦根的基礎上做了改進(jìn)，通過(guò)反復設計、測試和優(yōu)化毛咸，最終創(chuàng )造出這個(gè)富有趣味性和互動(dòng)性的圓周倒懸鏈線(xiàn)軌道方輪車(chē)展品。
這個(gè)展品吸引了眾多觀(guān)眾，向他們展示了創(chuàng )意解決問(wèn)題的數學(xué)思考方式：輪子的設計并不必須局限于傳統的形狀。基于懸鏈線(xiàn)原理，只要為不同形狀的輪子設計合適的軌道的谷，它們就可以順利運行。
MoMath不僅是一座數學(xué)的殿堂，更是激發(fā)思考、探索創(chuàng )新的靈感圣地囱酪。在MoMath，數學(xué)的樂(lè )趣是無(wú)窮的。
(魏飛系中國科技館展品技術(shù)部工程師皂州，莫小丹系中國科技館科研管理部助理研究員)
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