还记得小商品市场和小学生常常玩的这种迷你彩色橡皮筋吗？
你以为它只是女孩子扎头发的小工具？
实际上它现在变成了一个玩法超多的大买卖，地位类似于皮条版的乐高，在一段韶光里其热度乃至比乐高还要高。
主要的是，它是一种非常厉害的拓扑构造，在量子力学里也有主要的地位。
黄章竣和彩虹织机织出来的衣服
这种看起来很不起眼的橡皮筋玩具叫做彩虹织机，它的发明人是一位美国华裔汽车工程师。
马来西亚华裔黄章竣本科学的是机器工程学，在做彩虹织机之前这天产汽车 Nissan 的测试工程师。但在2010年，他的人生由于这些小橡皮筋发生了变革。
彩虹织机
当时，黄章竣的两个女儿在用这种橡皮筋制作手环，老爹想要加入两个女儿，但是创造自己的手指太粗不好插入小圈圈。于是，他制作了一个带图钉的木板，方便编织。他的两个女儿立时爱上了老爹的发明。
彩虹织机作品
后来，黄章竣把家里仅有的1万美金存款拿出来，找中国工厂制造了一批彩虹织机。2011年，他开始卖，但是一开始销量不好，由于玩家不知道怎么用。
彩虹织机织的娃娃
在《卫报》的采访中，黄章竣穿着彩虹织机织的外套。
2013年，彩虹织机成了谷歌中被搜索最多次的玩具，也被 BBC 评为天下上最著名的玩具。
威廉王子、凯特王妃、贝克汉姆、麦粒等名人都是彩虹织机的粉丝。彩虹织机走红后，黄章竣干脆辞职，在密歇根州自家屋子里开了一家彩虹织机公司。2014年，彩虹编织机已经在环球热销超过800万台，黄章竣的“俊设计有限公司”估值也升到了1.36亿美元。
这样好玩的玩具，果真不出所料被禁了。
黄章竣和彩虹织机织的狗狗
讲真，这种比 ipad 还上瘾的游戏，学校为毛要禁止？更何况，彩虹织机不仅磨炼小手不伤小眼，还是一种精良的拓扑学教具。
这些学校的老师八成不知道，彩虹织机编织出来的玩具，都属于拓扑学中的Brunnian link。
数学家 Hermann Brunn 最早在1892年谈论了这种链，以是这个套环就用他的名字命名了。海内数学界还没有给它正式的译名，以是我们不如叫它布伦链吧，不要由于它的发音而过度遐想。
在拓扑学的纽结理论里，一个单身的环就叫做纽结。两个及以上的环组成的不能分离的构造叫做链。
最大略的链是2个环套在一起的 Hopf 链。
Hopf 链
奥运五环还有自行车链便是由 Hopf 链组成的。Hopf 链构成的构造有一个特点，那便是拆掉个中任何一个环，都不能把链条完备打散。
但是布伦链却不是这样。
在布伦链里，任意两个环实际上都是分离的。要验证很大略。看下图，每个环实际上要么压在另一个环上方，要么被压着，但并没有和任何一个环套在一起。
这一点可以导出一个性子：布伦链是只要肃清或剪掉个中任何一个环，所有环都会散开的构造。
很显然，彩虹织机织的便是一种布伦链，由于任意两根橡皮筋都没有套在一起。而布伦链的性子意味着它有一个致命弱点：只要剪断彩虹织机织出来的手环中的任意一条橡皮筋，全体手环就会散架。以是不要光膀穿彩虹机织背心啊，毕竟你不想向警察用拓扑学强行阐明一地的橡皮筋也可以做成衣服。
除了有布伦链，还有布伦辫子。比如最普通的麻花辫便是一种布伦辫子——只要抽掉任何一根，麻花辫就会散架。
不信？你看，只要把红蓝黑任何一根辫子抽掉，剩下的两根辫子实际上便是分开的。
布伦链还有一个神奇的性子：在3个环及倍数的情形下，环之间可以形成无穷多种交叉的变式。比如3个环可以有下面这些变种——
天下上的许多图标和 LOGO 实际上便是布伦链。比如印度南部钦奈的建于6世纪的 Marundheeswarar 神庙里就有一个由3个环构成的16个交叉的布伦链，它代表的是湿婆。
Marundheeswarar 神庙里的布伦链 图片来源：（DOI）:10.1007/s12045-007-0049-7
说到布伦链，就不得不提一提一种特殊有趣的布伦链——Borromean rings。这玩儿也没有官方译名，我们不如叫它菠萝蜜环。
Borromean rings
菠萝蜜环便是一种布伦链，它也是最大略的布伦链。
菠萝蜜环是一个历史悠久的符号。阿富汗的文物、北欧神话，还有中世纪基督教的三位一体标记同样也有波洛密安环的构造。当代国际数学联合会（IMU）的会标也是一个菠萝蜜环。
国际数学联合会（IMU）的会标
菠萝蜜环有一个神奇的性子：如果把个中任意两个环套在一起，那么第三个环就会自动离开大家退出这场三角关系。你可以用回形针做的环轻易验证这一点。
菠萝蜜环实在也可以分解为女孩子的麻花辫哦。麻花辫的3个头连在一起的话，就可以变成菠萝蜜环。
我知道有些小学生要发出灵魂之问了：这玩儿有什么用？
布伦链的性子在化学中有主要运用。在合成化学里，各式各样的结和链是很难合成的，而有布伦链构造的蛋白质也很罕见。
史上第一个成功合成出菠萝蜜环的是纽约大学的纳德里安·西曼（Ned Seeman），这个哥们儿用 DNA 硬造了一个出来。自此，DNA纳米学出身。
纳德里安·西曼（Ned Seeman）制造的 DNA 菠萝蜜环示意图
图片来源：（doi）10.1038/386137b0
而布伦链和量子力学也有神秘的交集。
1970年，俄国物理学家 Vitaly Efimov 预测，3个玻色子（量子力学中，粒子分为玻色子与费米子）可以形成一个稳定的量子束缚态，但是个中两两却不相互束缚，这和菠萝蜜环很像有木有。
2006年，Efimov 的预测被超低温铯原子气证明，因此这个征象就被命名为埃菲莫夫效应（The Efimov effect）。这使物理学家们沸腾了，有没有其他量子束缚态也是布伦链性子的呢？
如果是这样，我们就有可能创造各种天下上从没有过的新分子，新天下的大门就会被打开。量子力学和拓扑学的交叉这么好玩的吗？
- 一种布伦链社会关系：麻将。
- 如何证明麻将是布伦链式的？
- 三缺一试试？
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动图来源和参考资料储存于石墨：
https://shimo.im/docs/lJFbxvrPgmkGCD8M/
原题目：华裔工程师发明的廉价玩具上了谷歌热搜第一，它还藏着量子天下的秘密
来源：把科学带回家
编辑：米老猫