科學遊戲 方塊之謎

文/許良榮 |2017.06.07
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科學遊戲 方塊之謎 圖一 圖/許良榮
科學遊戲 方塊之謎 圖二 圖/許良榮
科學遊戲 方塊之謎 圖三 圖/許良榮
科學遊戲 方塊之謎 圖四 圖/許良榮
科學遊戲 方塊之謎 圖五 圖/許良榮
科學遊戲 方塊之謎 圖六 圖/許良榮

文/許良榮

如圖一所示,四個方塊中間有一個缺口,但是轉一轉之後,神奇的事情發生了!中間的缺口竟然莫名其妙的消失了(如圖二),這是怎麼一回事呢?

器材:

西卡紙、尺、剪刀。

製作過程:

取一正方形西卡紙,以鉛筆畫出對角線,交叉點就是中心點(圖三虛線)。再以量角器和尺,畫一通過中心點,斜角為八十五度的直線(圖三紅色線)。以相同的方法再畫出角度一樣的橫線,結果如圖四(與圖二的形狀與構造相同)。用剪刀或美工刀順著紅色線剪裁,就得到四個一樣大小的小方塊。

這四個小方塊就可以排成圖一、圖二的變化。

原理:

如同在《玩出創意2:48個酷炫科學魔術》一書中介紹的〈消失的小妖精〉,這些會形成困惑的謎題被稱為 confuzzle(confusing puzzle)。由於四個小方塊的大小、角度都一樣,而且每個小方塊都有兩個直角。如圖五,兩條斜線(紅色線)交叉於中央點,因此中央點的四條線段長度都一樣(A線段)。大正方形的邊長=B+C,而且A+A(斜邊長)>B+C(邊長)。

每個小方塊旋轉一百八十度後,成為圖六,中央多出一個小正方形空間。此時邊長=A+A,換言之,圖六的正方形邊長大於圖五的邊長!這也是為什麼圖六會比圖五多出一個小正方形的空間的原因。

由此可知,其實圖一、圖二的大正方形的邊長並不一樣,只是差異很小,肉眼不易察覺。實驗時,可以想一想以下問題:

一、為什麼圖五中紅色的四條線段(A)是等長?而且AA之間的夾角是90度?

二、如果圖三的二條線段不是設計成95°、85°(右斜5°),而是80°、100°(右斜10°),或是右斜角度愈大,對於操作的效果有何差別?

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