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2026-03-09 09:50:06| 人氣40| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

祖母教我的數學課 第三章 綁住虛空的繩結

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「幾何學不只是紙上的圖形,它是一種將鬆散的混亂,構建成堅固秩序的力量。」

如果說祖母大腦的算數過程是軟體,那麼她的雙手,就是展現幾何天賦的硬體。

在雜貨店的邊牆上,堆滿了要回收的空瓶。那是啤酒、米酒、紹興酒瓶組成的玻璃森林。公賣局的回收制度,使得這些瓶子都有身價,會不斷地如鮭魚一樣回流到他們的出生地重複使用。

回收的瓶子代表一枚枚硬幣--雖然瓶子的身價沒有兩塊錢面額那麼高,但它代表一種生計錙銖必較的年代。在那個資源回收還不是稱為環保,但是這樣有誘因的設計確實是高明。

但,要把它們換成錢之前,得先把它們收回來,整理好。

就今日的眼光來看,客人自己拿回來不就好了。事實上這大有問題。祖父母對附近的鄰居幾乎不收押瓶費,也就是說,售後還帶有回收空瓶的義務(客人)與服務(祖父母到府)---現在應該沒有這種信任感了吧? 

又,用車載著空塑膠箱去回收不就好了? 實際上是祖母去收酒瓶不會有車可用。那要怎麼收回來? 

由於附近還有其他雜貨店,他們的作法是會在瓶子標籤蓋上自家印章作識別以利回收,但我家賣出的瓶子從來不作標示,祖母說過,信任客人不會拿去別的地方。是的,如果有客人拿我家買的酒瓶去他人那退瓶,中間就可以"套利"了(arbitrage) 。

這幾年我常常在路邊看見亂丟的酒瓶,訝異現在已經沒有回收制度了嗎? 結果出乎我意料之外,賣出酒時的確是加入瓶子費用的,但回收瓶子(拿回押瓶費兩元)這件事,已經許多人都不作了。

 

十二支瓶子的難題

收瓶子,或回到店裡後的整理是像魔術一樣的技術。

想像一下這個場景:你有兩隻手,面前有十二支圓柱形的玻璃瓶。沒有塑膠籃,沒有紙箱,只有一捲紅色的塑膠繩。你要如何一次把這十二支瓶子提起,而且要走過顛簸的石子路,卻保證它們不會滑落、不會互撞破碎?

對當時年幼的我來說,簡直是不可能的任務。我頂多一手抓兩支瓶子,一次拿四支就是極限了。(話說”一手啤酒”是六罐,a pack of beer是來自於啤酒商的包裝方式。)

gienˊ danˋ,你看好了。」祖母總是這樣說著海陸腔的簡單。

紅色塑膠繩的魔術

她從牆上取下那捲紅色的塑膠繩——那是以前綁豬肉、綁喜餅常見的那種廉價紅繩。她拉出長長的一段,拿鐮刀或剪刀剪斷一節,這一節可不簡單,祖母會用她的手肘大概量出一段後反覆用該段去比對拉出來的繩段(用數學的語言就是如果一段是一尺,那她取十段就是十尺) (單位長,不可共量性)

接下來的動作,快得像是在織毛衣,又像是在結手印。

她先將十二支瓶子排成緊密的陣列(通常是 3x4 或交錯的蜂巢狀堆疊)。然後,紅繩像條靈蛇,在瓶頸之間穿梭。

左繞、右穿、打個圈、拉緊。

再繞、再穿、再打個結。

空氣中傳來玻璃輕微碰撞的清脆聲響,那是好聽的「鏘、鏘」聲,而不是危險的碎裂聲。

隨著她手腕的每一次翻轉,原本鬆散、各自為政的十二支瓶子,開始產生了某種奇妙的連結。那條柔軟的紅繩,彷彿變成了鋼筋,從瓶口到瓶身,將它們鎖定在一起。

最後,祖母在中央打了一個結實的「活結」,以此為提把。

「拿去。」她指著那捆瓶子。

我半信半疑地伸出一根手指,勾住那個紅色提把,用力一提。

奇蹟發生了。十二支瓶子像是一個堅固的整體(Rigid Body),穩穩地離地而起。它們緊緊依偎著彼此,沒有一支滑落,甚至連晃動都沒有。那個結構之穩固,彷彿它們原本就是長在一起的。

(示意圖取自網路新聞的照片)

 

拓樸學家的視角

多年後,當我接觸到拓樸學 (Topology)紐結理論 (Knot Theory),腦海中第一個浮現的畫面,竟是祖母那一手捆酒瓶的技藝。

在數學家眼裡,繩結不只是為了綁東西,它探討的是維度與空間的糾纏關係,這裡用的維度一詞是直觀上的一維(線)二維(平面)三維(立體空間)這些整數形式,也就是人在自然界能感知的空間感,也許加上時間就稱為四維。 

另外數學領域用豪斯多夫維數(Hausdorff dimension)描述不規則、碎片化的集合體。資料分析以屬性與質性定義維度,比如說google analytics 這類的軟體。

 

一條一維的線(繩子),如何在三維空間中以”穿過 (Under)”與”跨過 (Over)”的操作,去限制物體的自由度 (Degrees of Freedom)?

我的祖母當然不懂什麼是自由度。她知道,要把瓶子綁緊鎖住,它們才不會亂動。

她那一連串眼花撩亂的動作,其實是在構建一個拓樸結構(點與線的連接方式)。每一個繩圈都恰到好處地卡住瓶頸的凸緣(Flange)——力學上的”施力點”。繩子的張力被完美地分散到每一支瓶子上,利用繩子綁住瓶子,達成了力學平衡的範例。

偉大的數學家如沃恩·瓊斯 (Vaughan Jones) 或物理學家 愛德華·威滕 (Edward Witten),他們研究紐結與量子場論的關係,甚至為此獲得了費爾茲獎。他們的理論解釋了宇宙中微小粒子的糾纏關係。

而在嘉里村的邊緣,這位不識字的客家老太太,用一條塑膠紅繩,展示了同樣深邃的真理:只要結構正確,柔軟的線條也能產生足夠的結構力量。

 

那個綁法還不是只有一種,我看過祖母展示不同長度的繩子如何分開使用在同一組瓶子裡,或者三支,六支,不同數目的酒瓶,她都能把酒瓶"團結在一起"。



被綁緊的生活

祖母綁的不只是酒瓶,還有她自己。

從今日社會強調兩性平權上來看,祖母在她的一生中或許曾經有不少次的思想過渡,有些是挑戰,有些她應該是默默承受了。那是子女的教養與婚姻,原生家庭,以及與祖父一輩子的相處。

從童養媳到協助經商,兩人曾經以南北貨發家,又因貨物沈船事件家道中落。面對時代變動、不對稱社會地位以及許許多多繁雜事務,我祖母的生活其實就像那一地散落的空瓶,隨時可能破碎、失控。

但她沒有讓她的家散掉。

她用智慧、忍耐、精打細算,像那條紅繩一樣,把散亂的日子、把子女們,孫子輩,緊緊地綁在一起。她把自己變成了結構的核心,承受了所有的張力,讓我們能像個堅固的整體,被穩穩地提起來,度過一次又一次的難關。(另外一個故事)

想著那捆酒瓶,我能夠理解與類推的是,

數學裡的結 (Knot),在課本上是幾何圖形;但在真實生活裡,那個 Bond,黏綁在一起的,就是我的家。

 

台長: 葉諼/bee/彭弼聲

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