不需要你盯着,不需要任何人盯着。
规则不写在纸上,而是长在砖的边缘上。
型状,就是命令。
这,才是非周期铺砌问题真正的内核。
而它最极端最让人头皮发麻的版本,就是那个所有人都绕不开的追问,
到底最少要用几种这样型状的砖,才能办到非周期铺砌?
这个问题,从1960年代王氏砖被提出算起,几代人围着它转。
最早,要逼出一种永远无法周期重复的拼法,得用上两万多种型状不同的砖。
后来一代代人往下压,几百种,几十种。
直到1974年,彭罗斯石破天惊般,仅仅只是用两种砖做到了非周期铺砌。
两种。
一种胖菱形,一种瘦菱形。
靠边缘的咬合规则,它们能铺满整个平面,却永远拼不出重复的花纹。
这是已经写进每一本教科书的里程碑之作。
从那以后,所有人都知道下一步该往哪走。
不就是从两块,到一块吗?
外行听到这儿,多半会觉得这是顺理成章的小进步。
都做到两块了,再省掉一块能有多难。
然而事实恰恰相反。
这里藏着一个最反直觉的地方。
砖的种类越少,反而越难,难到隔了半个世纪也没人找出来。
道理其实不绕。
两种砖之所以能锁死周期性,是因为它们互相制约。
胖菱形和瘦菱形必须按规则交替咬合,谁也离不开谁,正是这种你管着我我管着你的张力,把整张图案逼得无法重复。
可一旦只剩一种砖呢?
它就只能自己管自己。
一种型状,最怕的就是首尾相接,自我复制。
你把它复制一份,平移一段距离,严丝合缝地接上去,周期就出现了。
正方形会这样,正六边形会这样,地砖蜂巢,全是这样。
绝大多数你能想到的型状,只要能铺满平面,就一定能周期铺。
所以一块砖这个要求,本质上是在问一个近乎悖论的问题。
能不能设计出一种型状,它能铺满整个无限平面,却被自己的几何边界死死卡住,无论怎么拼,谁来拼,都绝对拼不出哪怕一丁点儿的重复?
它必须既合群到能填满每一寸空间,又孤僻到永远拒绝和自己的复制品对齐。
这就象要打造一把钥匙,它能打开世界上每一扇门,却在物理上注定无法被任何一扇门复制。
它得同时是万能的,又是独一无二的。
要把这两种互相矛盾的属性,同时塞进一块砖的几道凹凸边界里,难就难在这儿。
少了第二块砖来帮忙制约,所有的约束力,都得靠这一块砖自己的型状扛下来。
正因如此,这一步,一隔就是半个世纪。
顾南舟很清楚这半个世纪是什么概念。
他读博的时候,导师就提过这个问题,说这是能让人耗尽一生的坑。
他认识的几个同行,有人围着它转了二十年,发了一堆边角料的论文,最后喝多了才敢承认。
我赌它存在,但我这辈子大概是看不到了。
更多的人,连赌它存在都不敢说。
因为这个问题连方向都是模糊的。
没人知道那块砖到底存不存在。
万一你花十年证明了它不存在,那也算有交代。
可万一它明明存在,你却用十年得出了不存在的结论,那就是一场学术生涯的灾难。
所以多数聪明人选择绕开。
而眼前这个学生,用一支铅笔,几张A4纸,一个下午。
就把它画了出来。
还顺手柄为什么它必然非周期的骨架,当着十几个人的面,三步推完了。
顾南舟感到一阵荒谬的眩晕。
甚至下意识地想,是不是这孩子在哪本预印本上看过类似的构造,凭记忆默写了出来。
可这个念头刚冒出来就被他自己掐灭了。
如果真有这样一篇预印本,以这个领域的体量,早就传遍了,他不可能没听说。
更何况,记忆能默写出图形,默写不出那张局部邻域强迫表。
那张表是要在脑子里把每一种角度组合挨个推死,再分类归档才能列出来的。
那不是背的,那是算出来的。
他看着江临,问出了那句他自己都觉得问得多馀的话。
“同学,你清楚你自己刚才画出来的,究竟是什么东西吗?”
江临低下头,看着那块线条生硬的十三边