数学桥
解密数学桥是剑桥大学一座著名建筑,在叙述中既被视为建筑技艺的杰作,也被视为一道数学难题,几代学生都曾试图破解。它的名声传出剑桥,源于荣有莹极为节省材料的设计——她的388枚钉子模型赢得了约瑟夫·拉莫尔爵士设下的挑战;后来,这一模型的1:250比例模型曾矗立在N大学校址,直至被日军轰炸摧毁。
结构与数学问题
据描述,这座桥由7177根木料构成,每根尺寸各不相同,并有10299个切平面。因此,若要用钉子连接每一个平面,至少需要10299枚钉子。叙述将这种看似需要大量紧固件的情况,与桥梁标志性的建造原理作了对比——牛顿把钉子扔进卡姆河,建造时仅凭重力使桥体保持稳固。这座建筑的巧妙之处,在于它由许多各不相同的构件组成,却没有钉子将它们固定在一起。 多年来,剑桥大学数学系的学生一直试图通过在纸上绘制精确复制图来破解这座桥的秘密。有些设计需要一千多枚钉子;只有少数设计将钉子数降到这一门槛以下。荣有莹之前,最接近目标的是一位冰岛人,其设计需要561枚钉子。因此,这场竞赛使这座桥不再只是一处地标——它将桥梁建造变成了一项可衡量的挑战,钉子数的每次减少都代表着更节省材料的方案。
荣有莹的设计与挑战
时任牛顿数学学会会长的约瑟夫·拉莫尔爵士承诺,任何人只要能哪怕少用一枚钉子,改进561枚钉子的设计,就能获得剑桥大学数学博士学位。荣有莹的模型仅需388枚钉子。她的成果大幅超越了已有基准,并为她赢得了一份剑桥大学博士学位证书。 这项成就也是荣有莹学生时代经历的一部分。她在剑桥读到第五年、年仅二十二岁时设计了桥梁模型。颁奖仪式上,她曾与一位导师用意大利语交谈;这发生在她展现出掌握七种语言的能力之后,既体现了她在数学上的卓越,也展现了她不同寻常的语言才能。
从剑桥到N大学校址
1913年夏天,约瑟夫·拉莫尔爵士带着荣有莹设计的388枚钉子模型访问中国。这座按1:250比例制作的模型建在N大学校址的校园内。它的存在使这所大学更加闻名,也将剑桥的一处数学地标与这所由利利数学学院发展而来的学府联系起来。因此,在这段叙述中,数学桥的影响不仅来自原桥,也来自这座便于携带的模型,以及它为荣有莹的母校带来的认可。
毁毁与遗产
1943年10月,日军轰炸将N大学校址夷为平地。约瑟夫·拉莫尔爵士带到这所大学的1:250比例数学桥模型也在大火中被毁。荣有莹早在二十九年前便已去世,也就是拉莫尔1913年访问的次年;她去世时还不到四十岁。模型被毁,结束了这一物件在N大学校址的实体历史;而叙述则通过设计精确的钉子数量、剑桥的挑战,以及模型提升大学声望的作用,保留了它的重要意义。
