本文转载自微信官方账号《把科学带回家》
还记得这个小商品市场和小学生经常玩的迷你彩色橡皮筋吗？
你以为只是女生扎头发的小玩意？
事实上，它现在已经成为一个拥有大量游戏的大企业。它的地位类似于拉皮版的乐高，有一段时间的知名度甚至比乐高还高。
重要的是，它是一种非常强大的拓扑结构，在量子力学中也有重要作用。
张煌和君彩虹织机织的衣服
这个看似不起眼的橡皮筋玩具叫彩虹织机，它的发明者是一位美籍华人汽车工程师。
张煌，马来西亚籍华人，主修机械工程。在做彩虹织机之前，他是日产的测试工程师。但在2010年，他的生活因为这些小橡皮筋而改变。
彩虹织机
当时，黄的两个女儿正在用这根橡皮筋做手镯。爸爸想加入两个女儿，却发现自己的手指太粗，插不进小圈子。于是，他用图钉做了一块木板，方便编织。他的两个女儿立刻爱上了父亲的发明。
彩虹织机厂
后来，张煌君拿出家里仅有的一万美元存款，找了一家中国工厂制造了一批彩虹织机。2011年开始卖，但一开始销量并不好，因为玩家不知道怎么用。
彩虹织布机编织的玩偶
在《卫报》的采访中，张煌君穿了一件彩虹织机编织的外套。
2013年，彩虹织机成为谷歌搜索次数最多的玩具，也被BBC评为世界上最著名的玩具。
威廉王子、凯特王妃、贝克汉姆、麦麦等名人都是彩虹织机的粉丝。彩虹织机流行起来后，黄干脆辞职，在自己的房子里开了一家彩虹织机公司。2014年彩虹针织机全球销量已经超过800万台，黄的“骏设计有限公司”估值也涨到了1.36亿美元。
如此好玩的玩具果然被禁了。
张煌和君彩虹织机织出的狗
说真的，为什么学校要禁止这种比ipad更容易上瘾的游戏？更重要的是，彩虹织机不仅是拓扑学的优秀教具，也是拓扑学的优秀教具。
这些学校的老师大概都不知道彩虹织机织出来的玩具在拓扑学上属于布伦尼安链。
数学家赫尔曼布鲁恩(Hermann Brunn)于1892年首次讨论了这种链条，因此这种项圈以他的名字命名。国内数学圈还没有给它一个正式的译名，我们不妨称之为Brun Chain，不要过度联想到它的发音。
在拓扑学的纽结理论中，单个环称为纽结。由两个或两个以上的环组成的不可分的结构称为链。
最简单的链是两个环嵌套在一起的Hopf链。
霍普夫链
奥林匹克五环和自行车链是由Hopf链组成的。Hopf链组成的结构有一个特点，就是去掉任何一个环都不能把链完全拆散。
但布伦链却不是这样。
在布伦链中，任何两个环实际上都是分开的。验证很简单。看下图。每个环实际上要么被压在另一个环的顶部，要么被压，但它不与任何环嵌套。
这就可以引出一个性质：布伦链是一种结构，只要消除或切断其中的任何一个环，所有的环都会散开。
很明显，彩虹织机织的是布伦链，因为任意两根橡皮筋都没有绑在一起。然而，Brun chain的性质意味着它有一个致命的弱点：只要彩虹织机编织的手链中的任何一根橡皮筋被剪断，整个手链就会散架。所以不要光着膀子穿彩虹编织背心。毕竟你不想用拓扑学跟警察解释橡皮筋可以做成衣服。
除了布伦链，还有布伦辫。例如，最常见的编织头发是Burun braid 3354。如果去掉任何一个，编发就会分崩离析。
不相信我？你看，只要把红蓝黑三根辫子中的任意一根抽出来，剩下的两根辫子其实是分开的。
链还有一个神奇的性质：在三环和倍数的情况下，环之间可以有无限多的交叉变体。例如，三个环可以具有以下变体3354
世界上很多图标和LOGO其实都是布伦链。比如建于6世纪的印度南部钦奈的Marundheeswarar神庙，有一条由三个圆环组成的16十字布伦链，代表湿婆神。
Marundheeswarar寺的布伦链图片来源：(doi):10.1007/s 12045-007-0049-7
说到布伦链，就不得不提一个特别有意思的布伦链——Borromean环。这个游戏没有官方翻译，我们不妨叫它菠萝蜜戒指。
波罗米环
菠萝蜜圈是布伦链的一种，也是最简单的布伦链。
菠萝蜜戒指是一个历史悠久的象征。阿富汗的文物，北欧神话，中世纪基督教的三位一体标志也有Polo Mian环的结构。IMU的会徽也是一枚菠萝蜜戒指。
国际数学联盟的会徽
菠萝蜜环有一个神奇的属性：如果任意两个环嵌套在一起，那么第三个环就会自动离开大家，退出这个三角关系。你可以用一个回形针做的戒指很容易地验证这一点。
菠萝蜜圈其实可以分解成女生的编发。如果把三头编发连在一起，就能变成菠萝蜜圈。
我知道有些小学生要问灵魂：这个剧有什么用？
布伦链的性质在化学中有重要的应用。在合成化学中，各种结和链都很难合成，具有布伦链结构的蛋白质也很少见。
历史上第一个成功合成菠萝蜜戒指的人是纽约大学的纳德里安西曼，这哥们用DNA做了一个。从此，DNA纳米技术诞生了。
纳德里安西曼制作的DNA菠萝蜜环示意图
图片来源：(doi)10.1038/386137b0
布伦链和量子力学还有一个神秘的交集。
1970年，俄罗斯物理学家维塔利埃菲莫夫(Vitaly Efimov)预言，三个玻色子(在量子力学中，粒子分为玻色子和费米子)可以形成稳定的量子束缚态，但其中两个相互不束缚，这类似于菠萝蜜环。
2006年，Efimov的预言被超低温铯原子气体证实，因此这一现象被命名为Efimov效应。这让物理学家沸腾了。有没有其他量子束缚态也是布伦链性质？
如果是这样，我们就有可能创造出各种世界上从未有过的新分子，新世界的大门就此开启。量子力学和拓扑学的交集有这么有趣吗？
——一个布伦链社交关系：麻将。
-你怎么证明麻将是布伦链？
-三分之一怎么样？
无标注图片来源网络。
动画的源和参考材料存储在graphite中：
https://shimo.im/docs/lJFbxvrPgmkGCD8M/
原标题：中国工程师发明的廉价玩具在谷歌热搜排名第一，还藏着量子世界的秘密。
来源：把科学带回家
编辑：米老猫
暂无讨论，说说你的看法吧
