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Topologie

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Topologie eines Knotens

Dieses kleine Kunstwerk hat mich jahrelang begleitet und gerade in letzter Zeit immer auffordernder angeschaut. Und jetzt weiß ich warum: Der Knoten ist geplatzt. Denn ich habe erkannt, dass es sich bei dem grazilen Gebilde um die Form eines ganz alltäglichen Gegenstands handelt – um die versteifte Form eines einfachen Knotens, dessen beiden Enden verknüpft wurden. Knüpft man nämlich einen Knoten aus flexiblen, aber steifen Material, so entsteht topologisch gesehen dasselbe Gebilde.
Vermutlich wurde ich durch ein kürzlich wiedergesehenes Bild Eschers sensibilisiert, das einen solchen Knoten in etwas anderer Form zeigt.
Das Besondere an meinem Knoten ist, dass er aus einem Steinblock herausgearbeitet wurde, ohne das je die verknüpfende Bewegung ausgeübt wurde, die üblicherweise zum vertrauten Knoten führt. Als Kind muss man sie mühselig erlernen (ich erinnere mich noch daran) und später macht man ihn „im Schlaf“. Vielleicht ist uns durch diese Routine, die faszinierende Struktur abhanden gekommen, die gewissermaßen die Seele dieses Gebildes ausmacht.

Ach ja: Die Geradenabschnitte in meinem Steinknoten sind der Standfestigkeit geschuldet.

Ein aufrechter Knoten

Dieses Kunstwerk, das ich fast völlig abgeschnitten von der größeren Öffentlichkeit in einem ostfriesischen Garten entdeckte, ist rein topologisch gesehen ein Knoten, so wie er beispielsweise von Maurits Cornelis Escher in mehreren 2D-Versionen geschaffen wurde. Knüpft man nämlich einen einfachen Knoten in ein normales Band und vereinigt die beiden losen Enden miteinander, so kommt man zu einem solchen Gebilde. Natürlich sieht es dann nicht so gut aus, weil es völlig schlaff und unaufgerichtet daherkommt, aber es zeigt uns im Vergleich zum Kunstwerk auf dem Foto, dass die Grundidee oft ganz einfach und alltäglich ist. Sicherlich war dies dem Künstler bewusst.

Wandelpilz – vom Kreis zum Stern

Dieser Herbst scheint ein Pilzherbst zu sein. In einem Maße, wie ich es selten erlebt habe, kommen diese weder zu den Pflanzen noch zu den Tieren gehörenden Wesen aus ihrer Deckung hervor und erfreuen viele Menschen entweder in ästhetischer oder kulinarischer Hinsicht. Weiterlesen

Zur Physik des Schuheschnürens -Kombinatorik und Physik von Knoten und Schleifen

H. Joachim Schlichting. Physik in unserer Zeit 2 (2019), S. 78 – 81

Beim Schnüren von Schuhen kommt es zu einem physikalisch interessanten Zusammenspiel eines Flaschenzugs als Zugkraftverstärker und topologisch optimierten Reibungskräften, durch welche die jeweilige Schnürung mit wenigen Handgriffen durch Knoten fixiert und auch wieder geöffnet werden kann. Allerdings führt auch das Gehen selbst zum Öffnen der Knoten.

Knoten spielen in verschiedenen Bereich der aktuellen Physik eine zunehmend wichtige Rolle. Dabei wird oft auf Anschauungen zurückgegriffen, die im makroskopischen Bereich gewonnen werden, etwa beim Schnüren der Schuhe. Die dabei erlernten und rein intuitiv angewandten Techniken sind selbst ein interessanter Gegenstand der Physik und lohnen etwas genauer betrachtet zu werden. Sowohl dem Schnüren der Schuhe, dem Binden der Schleifen und dem notorischen Versagen der Schleife beim Laufen liegt ein subtiles Zusammenspiel zwischen topologischen, dynamischen und materialtechnischen Aspekten zugrunde… (bei Interesse vollständigen Text beim Autor anfordern).

PDF: Zur Physik des Schuheschnürens

 

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