首页 -> 2004年第3期
最美的形状——圆和球
作者：佚 名
主持人：雨田
对现代绘画颇有影响的法国画家塞尚说过，画家要用圆柱体、球体和圆锥体来表示自然。绘画大师毕加索的画正是这些几何球形的奇妙运用。
圆是最常见的平面曲线之一，圆沿着它的直径旋转一周就形成了一个球。球是最常见的立体形状之一。
早先，人们就曾想像组成万物的原子是圆的。随着科学技术的发展，现代人可以用电子显微镜看到各种不同元素的原子，它们的确是圆的。
我国的“红绸舞”非常好看，其实，演员的一招一式，手和脚所画出来的曲线大多是圆弧线。
人类很早就知道圆，就会画圆、制作圆形的器皿。从考古发掘中发现，出土的公元前2000年的陶器大多是圆形的，有的上面还有圆形的图案。
那么，在三四千年以前，古人是怎样画圆的呢？难道古代人也有圆规吗？其实，找一枝树杈或一根藤条就可以画圆，这恐怕是世界上最原始的圆规了。
圆是最对称的平面图形，每一条直径都是它的对称轴，因此它有无数根对称轴。圆周上的每一点到圆心的距离都相等。自古以来，人类就把车轮做成圆形的，就是利用了圆的这个特性。车身是固定在轴上的，而车轴则位于车轮的圆心处。这样，车轮在不停地转动，车身却始终沿着水平方向前进，车辆行驶起来不但又快又平稳，而且省力。
把各种各样的盖子做成圆形的，也是利用了圆的对称特性。如果把饼干桶的盖做成正方形的，假设正方形的边长等于1，由勾股定理可以算出，正方形的对角线必然大于1，如果一不留神，盖子就会顺着对角线的方向掉进饼干桶里，由于口比较小，盖子掉进去还不好往外拿。圆形的盖子由于盖子边缘每一点到盖子中心的距离都相等，永远不会掉进桶里。
球还在美学和建筑学中占有重要地位。
近几十年来，球形的穹窿建筑在世界各地被广泛采用。这种建筑建设时间短、用料省、坚固美观。
1957年，美国夏威夷交响乐队要在火奴鲁鲁演出。票早已售完，第二天就要演出了，可是剧场连个影子还没有，场地上只堆放着许多金属杆件。观众都猜测，演出一定是在露天进行。但是，奇迹出现了。仅用了22个小时，一座直径44米的巨大的球形音乐厅便矗立在人们的面前。两个小时后，音乐会按时开始了。
穹窿建筑的“穹窿”是指圆球形的顶，它是用短而细的杆件构成的。严格地说，穹窿并不是一个的球体，而是由许多个多边形平面组合而成，杆件的点都在球面上，实际上是一个球的内接多面体。
穹窿建筑是由美国建筑师富勒于1948年首先建成的。穹窿建筑也叫做网格球顶。富勒最重要的贡献在于他看到了多面体、球与建筑之间的联系，并把它应用在网格球顶。由于网格球顶的结构更接近于球，它的性质也更接近球的性质，具有同体积下表面积最小的特点，因此，网格球顶建筑比其他形式的建筑要节省建筑材料。又由于网格球顶在拼接时用了很多三角形，而三角形具有稳定性，所以，网格球顶建筑又有结实可靠的特点。
在所有形状的容器当中，制作球形容器是用料最节省的。也就是说，用同样多的材料，做成球形容器装的东西最多。我们日常用的锅、碗、瓢、盆，都是球形的一部分，我们习惯把它们叫做圆形。为什么要做成圆形呢？一个重要原因就是为了节省原材料。另外，做成圆形的容器还有运输方便、便于存放、不易损坏等优点。
小时候玩过吹泡泡吗？用一根塑料管蘸一点肥皂水，用嘴轻轻一吹，一个球形的肥皂泡就飞起来了。
为什么吹出来的肥皂泡都是球形的呢？这是因为肥皂水有表面张力，这种张力总是把肥皂泡的表面收缩成最小。肥皂泡呈球形表明，在体积一定的各种形状的物体中，球形的表面积最小。
把粮仓建成球形，不仅节省修建粮仓的材料、粮食装得多，而且进出粮食方便、通气好、容易清底。出于相同的原因，煤气储气罐也做成巨大的球形。
纪塔娜女神的智慧
在非洲，流传着这样一个古老的神话传说：一位非洲酋长想考验一下纪塔娜女神的智慧，主动提出要赠给女神一块土地。
纪塔娜女神问：“酋长要给我多少土地？”
酋长笑了笑，拿出一张小小的灰鼠皮，说：“我要赠给您的土地，是可以用这张灰鼠皮围起来的，您自己去随便围吧！”酋长心想，一张小小的小灰鼠皮，你能围出多大一块土地？
纪塔娜女神接过灰鼠皮，先用剪刀把灰鼠皮剪成很细很细的小皮条，再把这些小皮条连接起来，成为一条很长的皮绳。纪塔娜女神的这一招把酋长惊得目瞪口呆：用这么长的绳子可以围出一块很大的土地呀！
纪塔娜女神并不着急去围土地，而是先去找一段合适的海岸线。她以海岸线为基础围出一个很大的半圆，得到了一块很大的土地。
纪塔娜女神为什么要围成半圆呢？
原来，用一定长度的绳子来围出一块土地，数围成圆形的面积最大。纪塔娜女神又巧妙地利用了海岸线，围出一个很大的半圆，使得围出的土地面积最大。酋长非常佩服纪塔娜女神的智慧。
（选自《探索形状奥秘》）