纽约数学博物馆(简称MoMath)，成立于2012年，坐落于纽约市曼哈顿区，占地2层，总面积约1800平方米，是北美唯一一家专注于数学主题的博物馆。该馆的使命是激发公众的好奇心，提升人们对数学的理解和认知以及阐述数学的发展性、创造性、人文性和审美性。

MoMath以简洁、有趣、易懂的方式，成功地将抽象数学具象化、趣味化、生动化，让数学变得触手可及，观众在玩耍中学习数学规律、激发数学思维。在这里，数学学习变成了一场充满创意和探索的有趣游戏。

滑车演示最速降线

想象一个小球从高处沿滑梯滑落至低处的场景，这条滑梯应该是什么形状，才能使小球以最快速度下降?这正是最速降线问题，最早由伽利略于1630年提出，曾困扰众多数学家和物理学家。

解决最速降线问题的核心在于把看似复杂的物理现象抽象化，用数学模型来演示和分析。为了让观众亲身体验解答这一经典问题，MoMath设计了名为“伽利略的轨道”的互动展品。观众能自行设计滑车的下降路径并测试其速度。当观众释放小滑车时，会触发感应计时装置，小滑车通过终点时停止计时，显示屏会实时显示小车的运行时间和当日最快纪录。展品后方的大屏幕展示了“伽利略的轨道”的二维图像，其中最快路径用红色标出，最短路径则用蓝色表示，观众可以通过调节轨道来寻找最速路径。

展品的设计人员巧妙地设置了挑战模式，这不仅是一种娱乐方式，更为观众创造了深入思考和实践的环境。

首先，设计人员没有直接给出答案，而是给观众操作自由。他们精心设计了10个可调节位点，允许观众改变轨道形状。设计“计时挑战”，观众可以与自己或同伴“比试”，这让观众保持较高的兴奋状态，提高了学习乐趣。

此外，展品将单人操作和人际互动巧妙融合，通过鼓励观众共同设计独特的轨道形状，不仅提升了体验乐趣，也促进了观众之间的交流和合作。最终，这一系列精心设计的元素，使观众体验了从提出假设、设计实验、开展实验到验证结论的科学探究全过程。

方轮车骑行演绎数学原理

将数学理论巧妙地应用于日常生活，往往会带来意想不到的体验。即使对数学不太感兴趣的人，也很难抵挡骑行方形轮子自行车的诱惑。

方轮车是MoMath的标志性展品之一，观众可以骑上它，在一个高低起伏的圆周轨道上畅快地行驶。两辆不同尺寸的方轮车，分别适合成人与儿童使用。两车会在轨道上相向而行并在某一点相遇，方便两位骑行者交流与互动。

方轮车的轨道刻面采用悬链线的形状，这是一条链条或绳索在两端自然下垂时所呈现的特殊几何形态。在这种独特设计的轨道上，方轮车能够平稳地前进和后退。

方轮车的初步概念源于数学家格森·罗宾逊的创意。根据他的设计，美国旧金山探索馆首次制作了一个方轮车的小型模型，展示了方轮如何在倒悬链线轨道上滚动。1990年左右，数学家斯坦·瓦根在参观探索馆时被这一展品所吸引，随后制作了一辆全尺寸的方轮车，并为其设计了专门的轨道。MoMath在瓦根的基础上做了改进，通过反复设计、测试和优化，最终创造出这个富有趣味性和互动性的圆周倒悬链线轨道方轮车展品。

这个展品吸引了众多观众，向他们展示了创意解决问题的数学思考方式：轮子的设计并不必须局限于传统的形状。基于悬链线原理，只要为不同形状的轮子设计合适的轨道，它们就可以顺利运行。

MoMath不仅是一座数学的殿堂，更是激发思考、探索创新的灵感圣地。在MoMath，数学的乐趣是无穷的。

(魏飞系中国科技馆展品技术部工程师，莫小丹系中国科技馆科研管理部助理研究员)

来源: 中国科学技术馆