旋轉的重置按鈕可能會改變我們控制它們的方式。 是否有可能在不費力地逐步逆轉每一個動作的情況下,取消一個複雜的旋轉?令人驚訝的是,答案是肯定的。 數學家讓-皮埃爾·艾克曼(日內瓦大學)和茨維·圖斯提(韓國UNIST)最近證明,幾乎任何物體——無論是旋轉的陀螺、翻滾的衛星、扭曲的蛋白質,甚至是打亂的魔方——都有一個隱藏的“重置按鈕”來調整其方向。 你可以不必逐步逆向撤銷運動,而是可以將整個原始旋轉序列按某個常數因子縮放(使每次轉動都按相同比例變大或變小),執行一次縮放版本,然後再執行一次——這樣物體就會完美地回到其起始方向。兩個相同運動的縮放副本就足以完全抹去它。 這感覺非常違反直覺。我們習慣於認為三維空間中的旋轉不會交換,唯一安全的回家方式是精確地逆向追溯你的路徑。然而,這一新結果揭示了一種先前未知的幾何對稱性:某些縮放因子將旋轉群轉變為一種具有內建“雙重和取消”特性的東西。 這一發現適用於任何在三維空間中運動的剛體,並可能簡化機器人技術中的算法(用於重新定向機器人手臂而不需追蹤每一個先前的動作)、計算機圖形學、分子動力學模擬、航天器姿態控制,甚至一些量子力學中的問題。 簡而言之,自然隱藏了一個非常簡單的技巧:有時候,撤銷複雜旋轉舞蹈的最快方法不是向後走過每一步,而是執行同一舞蹈的放大(或縮小)版本兩次。 ["在旋轉空間中行走時,當雙倍和縮放時返回家園。" 物理評論快報,2025]