視力出現問題的普拉託跟自己的侄子在一起玩吹起氣泡的遊戲。
普拉託雖然已經瞎了,但是大腦沒有停止過思考。
普拉託對侄子說:“一個孤立的懸浮氣泡,不考慮空氣流動或者重力、溫度場對液體分佈的影響,是球形的。”
侄子說:“如果許多泡泡漂浮在空中,很可能會發生兩個或多個氣泡相遇而合併的情形。”
普拉斯說:“那麼,兩個氣泡相遇其穩定構型是什麼樣的呢?三個呢?或者籠統地說,氣泡團簇的構型會是什麼樣的呢?”
侄子說:“若兩個氣泡是完全等同的,則它們相遇後的構型必定是對稱的,因此它們的邊界必然是一個平面,兩個泡泡各自的形狀關於這個平面成鏡面對稱。”
普拉託說:“兩個相同下氣泡好研究,但是不同的就難一些了。”
普拉託經過多年研究,得到了關於氣泡及其合併構型的許多重要結論,可總結為普拉託定理如下:
1.氣泡由完整光滑的曲面拼成;
2.氣泡的每一片膜都是常平均曲率曲面;
3.泡泡表面的邊界一定是由三表面相接構成的一條曲線(稱作普拉託邊界),其表面交角為120°,即夾角為 arccos(?1\/2)= 120°;
4.普拉託邊界之間相交一定是由四條邊界相交構成一個點,四條邊界線兩兩之間的交角都相同,等於正四面體的中心同各頂點連線所成的角,即夾角為arccos(?1\/3)= 109.47°。
普拉託對侄子說:“我的這些發現,我能感覺到,就是證明會麻煩些。”
侄子說:“如果兩個泡泡大小不相等,然後合起來,就不好計算其中的一些東西。”
普拉託說:“如果氣泡不相碰撞,就是一個簡單的球形。如果相碰就會形成一種邊界,這個邊界不適合我們去計算曲率,相當於是曲率很大的奇性。”
侄子說:“如果讓後面的數學家計算這個問題,就要去尋找各種邊界。我們頂多只能考慮兩個氣泡的壓力的對抗了。”
普拉託說:“這些問題難以證明,我能想象到後人需要用多麼細緻的洞察力才能去做這種工作。”
侄子說:“後人還會研究嗎?這個會有實際用途嗎?”
普拉託說:“難說,如果把原子比作氣泡,原子堆放在一起,不也是像氣泡那樣嗎?”
侄子突然想到:“我說你的那四個定理的角度如此耳熟,原來是氣泡和原子是共通的。那也是這麼說的話,我們如果研究原子的結構,只需要用氣泡來組建就可以了是吧?”
普拉託說:“沒錯,這樣更加一目瞭然。”