Seri Nishimoto：以剪刀單元構築可變形曲面的數學藝術

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Seri Nishimoto：以剪刀單元構築可變形曲面的數學藝術

在 2025 年於荷蘭舉辦的 Bridges 數學與藝術國際會議中，來自日本的建築與數學藝術創作者 Seri Nishimoto 展出了一件極具結構創新與視覺張力的作品：「Curved Surface by Repetition of a Single Type of Scissors（以單一剪刀單元重複構成的曲面）」。此外，她亦發表了相關論文，探討這類結構的幾何條件與設計原理。

▍藝術作品介紹

作品名稱：Curved Surface by Repetition of a Single Type of Scissors
尺寸：35.0 x 40.0 x 40.0 cm
材質：聚丙烯片、黃銅鉚釘、塑膠螺絲
創作年份：2025

剪刀單元曲面
剪刀單元重複拼接形成的立體曲面結構（示意圖，來源：Bridges 2025 Gallery）

這件作品是利用臂長比為 4:7 的剪刀單元（scissors unit）作為模組，重複拼接形成一個能夠變形的立體曲面。儘管這類單元在平面中拼接會導致 過度約束（overconstrained），理論上無法自由變形，但在使用具彈性的材料、並允許結構「脫平面」變形的條件下，整體系統可以透過平面度量改變實現 1 自由度（1-DOF） 的動態展開。

即便所有模組完全相同，若排列得當，整體仍可展開成非平凡的三維曲面結構。

▍學術報告摘要

報告名稱：Transformable Surface Mechanism with Single Scissors Units
作者：Seri Nishimoto, Maya Kraft, Tomohiro Tachi
收錄於：Bridges 2025 Proceedings, pp. 535–538

本論文進一步探討：如何將相同的剪刀單元，以特定方式組成二維圖樣，使其整體可以變形成三維曲面。重點包括：

  • 分析剪刀單元在平面上拼接時的角度變化與結構條件
  • 提出設計原則，使結構可於不同角度開合，產生連續變形
  • 展示幾種實體設計範例與機構展開過程

這項研究不僅富含幾何美學，也具有潛在應用於柔性建築、折疊結構設計與空間展開機構等領域的可能性。

▍藝術與數學的交織

Seri Nishimoto 的創作風格極具辨識度——她結合建築構造的理性與傳統工藝的細膩，透過幾何與材料科學實踐「可變形的結構藝術」。她的作品不只是雕塑，更是一種「數學機構」的實驗。

在這件剪刀單元曲面作品中，我們看見：

  • 模組重複所帶來的結構秩序與節奏感
  • 脫平面變形所展現的曲面流動性
  • 機械與藝術的融合所體現的未來感美學

這是數學不再只停留在紙上、程式中，而是直接「被摺起、被鉚接、被展開」的實踐證明。

📚 延伸閱讀

若您也對這類可變形結構藝術有興趣，不妨動手製作一個剪刀單元模組，親自體會幾何的驚奇轉變！

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