摺紙戰士, 數之秘技

漫畫《摺紙戰士》是台灣人周顯宗出品, 但與日本的眾多精靈對戰漫畫都是同一個模子出來, 可謂乏善足陳:

宇宙分為人界與精靈界。 一個人用紙摺出的東西, 可以用棈靈的力量變成道具, 例如武器。 黑暗勢力要利用這神奇的摺紙統治世界, 而正義的摺紙戰士奮力對抗。

電視版在2005年已經拍完。 但翌年12月, Roger C. Alperin 及 Robert J. Lang 證明了存在一個只屬於數學領域的超現實摺紙世界!

摺紙, 這裡只用一張正方紙來摺, 過程不許剪開, 英文稱為(pure) origami。是的, 又是日本人把中國的傳統技藝發揚光大。更要緊的是, 日本數學家及摺紙家藤田文章(1924-2005)及羽鳥 公士郎成功提出一套『摺紙數學』系統! 摺紙數學與電腦的出現, 使得超級複雜的摺紙造型得以出現。

這套摺紙數學系統, 包括七條"摺紙公理":

O1：給定兩點 P1 與 P2，存在唯一摺線通過此兩點。

O2：給定兩點 P1 與 P2，存在唯一的摺線把 P1 摺到 P2 上。

O3：給定兩線 l1 與 l2，存在唯一的摺線把 l1 摺到 l2 上。

O4：給定點 P1 與線 l1，存在唯一的摺線垂直於 l1 並通過 P1。

O5：給定兩點 P1 與 P2 以及線 l1，存在摺線把 P1 摺到 l1 上並通過P2

O6：給定兩點 P1 與 P2 以及兩線 l1 與 l2，存在摺線把 P1 摺到 l1 上並把 P2 摺到 l2 上。

O7：給定點 P 與兩線 l1 與 l2，存在垂直於 l2 的摺線且把 P 摺到 l1 上。

可不可以把這系統再增大呢? Robert J. Lang 證明了這系統已經是完備, 即所有現實可摺的方法, 都已包含在這系統內。

理論上, 摺紙可以解決所有二維方程的解, 即可以(接近)摺出圓形、橢圓、拋物線等, 卻只可以解決一部分三維方程的解。 Robert J. Lang 及 Roger C. Alperin提出, 為可限制在平常的摺紙法? 雖然在現實裡, 因為一張紙不能穿過自身, 所以不可能同時摺二下, 三下, 四下.... 但在數學上, 沒甚麼不可能的理由。他倆在2006年的One-, Two-, and Multi-Fold Origami Axioms證實了, 超現實的摺紙法可以無限的接近任何曲線。

是的, 在《摺紙戰士》電視版有很多古怪的造型, 但卻是精靈的力量變出來, 不是摺出來。若周顯宗知道數學有超現實摺紙, 他可會有較創新的念頭? 或者不再需要精靈?

順帶一提, Robert J. Lang是一位工程學家兼職業摺紙藝術家。 真的, 他有靠摺紙賺錢的。 能夠遊走於數學與藝術之間, 甚至把兩者結合, 絕對是區區的一位偶象!