

……您或许已被这个奇异的物体所吸引。这是一项已有十余年历史的工作。在数学板块,我将很快推出一个关于当代数学热点主题的介绍:球面的内外翻转。事实上,正如您将在本节中了解到的,我们可以将球面从内到外翻转,同时保持其切平面的连续性,但前提是允许球面自我穿越。我在20世纪70年代参与了这一探索,并首次给出了清晰易读的图形描述(《科学美国人》法文版,1979年1月)。然而,在此条件下,如果球面可以翻转,立方体同样可以做到。立方体的翻转方法尚未被发明,这仍是一个研究课题。也许你们中有些人能找到实现这一变换的线索。无论如何,上述物体是该变换的核心模型。我将提供一份展开图,使您能够制作它并将其摆放在桌面上。在这样的“核心模型”中,立方体处于半翻转状态。假设其表面原本外侧为绿色,内侧为黄色。经过一系列曲面片的自相交变换后,立方体呈现出这种“四耳”构型,即伯纳德·莫兰(Bernard Morin)“开放核心模型”的多面体版本。

……因此,这个立方体展示了原本外部的一部分(绿色的“耳朵”)以及经过这些变换后新出现的部分(黄色的“耳朵”,对应于物体的内部)。字母D表示模型的自交点,字母Q表示四重交点(四个曲面片相交之处)。我们知道,存在无穷多种连续变形,可以将我们的绿色立方体变换为这个具有四重对称性的物体。这些变形仅仅是将外部为绿色的球面变换为四耳模型(两个绿色耳和两个黄色耳)的无穷多种变形的多面体版本。剩下的任务是找到并发明最简单的中间步骤,使面、顶点和棱的数量最少。这是一个颇具趣味的研究课题。
……顺便指出,这也证明了立方体可以像球面一样实现内外翻转(立方体不过是球面的多面体版本)。事实上,对于拥有上述变换序列的人而言,只需让模型绕其对称轴旋转90°,然后逆向执行该序列,即可得到一个……黄色的立方体。
