【等距螺旋的七個實驗】實驗一
實驗一:從射線到直線,阿基米德螺旋的再認識
【等距螺旋的七個實驗】
若將螺旋看做是直線運動與圓周運動的疊加,每個旋轉週期,直線上移動相同的距離,這樣得到的螺旋曲線可以統稱為等距螺旋。
當直線穿過圓心時,形成的螺旋即為阿基米德螺旋。
【運動形式】
傳統的阿基米德螺旋描述了動點從一個原點出發,沿直線運動,同時直線繞原點旋轉時,動點所形成的軌跡。
實際上阿基米德螺旋並不是完整的直線運動,而是射線運動。如果按照直線運動的方式來記錄軌跡,則可以得到下面的結果。
旋轉可以分為順時針與逆時針,對於同樣的直線運動,不同的旋轉方向所產生的軌跡將是下面的情況。
【對稱特性】
從上面的圖形可以看到,阿基米德螺旋順時針旋轉、逆時針旋轉所形成的軌跡是完全對稱的,這是阿基米德螺旋所特有的對稱特性。如果直線運動改為從右向左,得到的軌跡仍然是與上圖相同。
【公式分析】
阿基米德的一般公式為: ,該公式中未能體現出運動速度的變化對曲線的影響。傳統的理解:認為勻速直線運動與勻速圓周運動相結合,可以得到阿基米德螺旋。
實際上當直線速度與圓周速度 統一增大一倍時,螺旋的形狀是完全相同的。因此,等速螺旋的稱法是不恰當的,對於等距螺旋來說,用等速度比來形容更為恰當。後面的實驗中,我們將揭曉等距螺旋的通用公式,從公式中將可以看到引入速度比的情況下,能夠更加準確的對等距螺旋進行描述。
======以下屬於主觀臆測部分======
“從哪裡來,到哪裡去”永遠是哲學世界裡一個難以回答的問題。在等距螺旋的世界裡,這個問題比較好回答,我們從哪裡來,就將回到哪裡去。每一個旋轉週期中,順時針外擴的螺旋、都會與逆進針外擴的螺旋相交,而它們可以是同一種運動形式下連續形成的軌跡。如果我們是從無限遠的某個地方沿著螺旋軌跡而來,那麼也必將沿著螺旋軌跡回到那個無限遠的地方(前提條件是生命的跨度足夠的長)。
《金剛經》中提到“如來者,無所從來,亦無所去,故名如來”。如果我們站在螺旋軌跡上的一點,我們即不能分辨是順時針還是逆時針在旋轉,同時也不能分辨出是向左還是向右的直線運動,因為各種運動方向,在阿基米德螺旋中形成的螺旋結構是相同的。從這個意義上來說,螺旋是一種運動所產生的軌跡,不能用來直接區分運動的方向。因為,可以看到,順時針旋轉 加 從左向右運動,軌跡 等於 逆時針旋轉 加 從右向左運動。
【軟體下載】
等距螺旋實驗演示軟體:
https://pan.baidu.com/s/1d7KeVKclptXuvuGI5XMFBA