從兒童玩具做起到世界頂級設計師，他把剪刀和摺紙玩出了新高度｜科學美圖

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今天介紹一個因為設計孩子的玩具而走紅，並把摺紙藝術帶入工程學的發明家的故事。

這位哈佛大學的學者名叫查克·霍伯曼（Chuck Hoberman），他是世界知名的建築師和設計師。

他最著名的作品——霍伯曼球（Hoberman』s sphere），是90年代最受歡迎的玩具之一。

霍伯曼畢生探尋的就是可變形物體，包括剛才講的玩具、各式各樣的建築設計，還有看起來很有意思的實驗室概念產品。

先來隨便感受一下他的設計作品。

這類物體的一大特徵就是，它們大都屬於剛性摺紙或可展結構，而且和幾何學密切相關。

在近20年里，摺紙受到了數學、工程學、醫學學科越來越多的重視。霍伯曼說，從數學上可以證明二維的紙張能夠被摺疊成任何三維形狀。這從理論上賦予了摺紙無窮的應用潛力。

什麼是剛性摺紙？

剛性摺紙是一類特殊的摺紙結構。對於剛性摺紙來說，沿著預定的摺痕摺疊，就可以實現在不同形態之間的連續運動。在這個過程中，變形的只有摺痕區域，而其他部位不發生扭曲或拉伸等變形。東南西北摺紙就是典型的剛性摺紙。

可展結構是什麼呢？

剪刀就是一種可展結構，霍伯曼球也是。

拿霍伯曼球來說，它是由400個塑料部件構成的，這些塑料組成了大大小小的五角形和三角形，還有6個互相交疊的環。就是用這400塊硬邦邦的塑料，霍伯曼造出了一個可以活動和變形的球體。

那麼，霍伯曼球具有什麼幾何性質呢？

實際上霍伯曼球並不是作為玩具誕生的。一開始，霍伯曼的目的是創造一個能改變大小的球體。

他從剪刀上找到了靈感。

他設計的樞軸結構有一個特殊的幾何性質，那就是當它摺疊的時候，幾個端點組成的夾角不變。利用這個性質，就可以創造出一個可以變大變小的可展球體。

最初，他用這個原理製造了一個360千克的裝飾物，這個裝置25年來一直懸掛在新澤西自由科學中心（New Jersey』s Liberty Science Center）里。正是這個會像煙花一樣綻放再收攏的圓球吸引了來科學館參觀的孩子的注意力。

新澤西自由科學中心的霍伯曼球

霍伯曼意識到了它的商業價值，從此霍伯曼球就從科學館的天花板上來到了美國小朋友的手中。

也因為霍伯曼球的走紅，霍伯曼球有了更多的工作邀約，並加入了哈佛大學 Wyss 生物啟發工程研究所。

比如，下面這個大型大型鋁製金屬簾就是他為2002年鹽湖城冬奧會設計的。

下面這個370平方米的變形屏幕是他為U2樂隊的 360° World Tour 世界巡迴演唱會設計的。

他最近的一個大項目是為亞特蘭大獵鷹隊（Atlanta Falcons）主場設計可摺疊屋頂。這個屋頂可以像人的瞳孔，或是照相機的光圈那樣按照指令打開閉合。

不過這些成就對於霍伯曼來說只是夢想的一小部分，他的終極目標是用被他稱為可展設計（transformable design）的理念取代我們日常生活中用幾次就丟的靜態設計。

因為，可展設計不但可以植入多種多樣的功能，還可以賦予空間以「生命」。

未來的建築或許就可以自行摺疊活動，構造靈活的工作空間。空曠的大廳可以被可展裝置瞬時分隔開來。

就拿傳統的帳篷來說，可展設計可以改良這種本來需要幾個小時才能搭建的臨時建築物。零部件都已事先連接好，只需把緊實的帳篷鬆綁，就可以讓它具有三維形態。

霍伯曼最近的研究目標是，讓大型可展設計實現自動化。

比如，下面這個機械臂可以對塑料片進行剪切，然後把它們拼起來。按下一個按鈕，整個塑料結構就可以被摺疊起來。

這些設計有一天可以被用在傢具、賑災救援、心臟手術支架、迷你機器人，或非侵入性醫療設備中。

《北京摺疊》里描繪的摺疊都市，離我們又近了一步。

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