虚实形变三维时空几何学及其机构 谌桂生 谌畅

基础科学：前沿科技《虚实形变拓扑几何学及其机构》的基础部分   

我们通过 40 多年长期的探索与研发，从宏观到微观，从物质到生物，从数理化、拓扑几何学易经太极原理到新创的动态几何机构原理等，互相结合在一起，进行广度和深度的，全面地“交相融合”。终于发现了大自然中的一种新哲理、新物理、新系统性的“虚实与形变”的数理几何学及其新机构的物生“虚实共性”：探索《广义虚实论》、《相对虚实论》，与《虚实数理几何方圆论》.我们开创了“物生单元体机构”系列。其基本特性：“虚实组合”、“虚实形变”与“动静时空”的新功能、新概念，新原理。首先，开启虚实形变三维时空几何学及其机构与应用。

<一>.开创一种基础科学：类分子、类细胞机构，即物生单元体机构。

（1）我们按照物生“虚实共性”新原理，虚实结构组合与虚实结构形变的新概念、新原理，已经组合成多项固态或能进行虚实形变的动态单元体或单元体机构，称为“类分子”、“类细胞”机构。它们还可互相或多层次地再进行继续组合，组成各种形体或形变机构。并具有许多新的特殊的功能和特征。我们已经制成了多层次、多种多样的物生单元体机构系列。并已有多项专利授权，基础性发明专利《万能单元体机构》说明书中的“类分子”、“类细胞”机构系列。这是基础科学与原始技术的又一次重要的颠覆性的改变与科技前沿新领域的开创，在此基础之上，才有后续的多种新学科新技术”交相融合”的出现。都能进行技术转让或合作开发。

﹙2﹚例如：先人用固态砖，用来造房、金字塔、长城；柔性的棉花、蚕丝可用来纺纱织布。而我们制作出来的“类分子”或“类细胞”机构，不需要来用砂浆连接进行砌筑组合，而自身就能结合在一起，并且还可以具有独特的刚、柔、弹、塑兼备的新的虚实动态形变功能和组合特征，只要自体本身一种基本规则的虚实几何形体，就能够互相进行结合在一起，并且都可无限地进行自我组合， 即具有“一种形体，万能组合”；“一种组合，万能形变”的功能和特征。

（3）又例如：门捷列夫周期表中的多种元素及其相互关系。碳分子、金刚石、石墨、石墨烯、碳 60、纳米管等，其特征与我们新创的《动态形变几何机构》中的基本金刚单元体机构，可互相融合成为一个体系的特征，将展现出各种拓扑同胚、同伦的重要连续组合功能，变量和不变量的互相协同融合和形变流形的重要特征。广泛地、多方向、多层次地进行理论与实践相结合。为此，我们长期进行探索研发。终于开创了实实在在的理论与实践密切结合，数、理、化“机”交相融合为一体系的，“物生单元体机构”系列。

<二>开启具有基础科学“虚实组合”与“虚实形变”全新功能的《动态形变几何学》与《动态形变几何机构》，高度交相融合的新机构。

﹙1﹚刚开始研发时，我们发现并制作出了“固体”《第四类形状》三个基本形体，72、92、122“等边凸多面体”，是“戈德堡多面体”立体形状前面三个最新基本形。并且比戈德堡多面体早发现三十多年。（有样品）。当时为了攻克有关难题，重点进行突破。我们改变方法，另找途径，发现并采用了独特的类分子、类细胞机构及“硬件二组合”的方法，进行多项颠覆的改变与创新，从固体形态的多面体，首次开创为“动态形变的多面体机构”和动态形变几何新学科。参见发明专利《动态形变几何机构》说明书［0099］至［0118］）等。

﹙2﹚我们采用一种“硬件二组合”的“万能单元体机构”为载体，进行“虚实形变组合”。按照我们新创的动态形变几何学的新规则，新规律或新定义的规则，组合出“动态形变几何机构”，类分子、类细胞机构的基本形﹙型﹚。该机构的众多“基本形”正好可以当成为动态形变几何学的“教学模型和科教仪”。我们已经按序按层次分别组合了最主要的三十六套“虚实形变单元体机构基本形﹙型﹚”和形变时所自动产生的“七十二种极限形变的基本形态”。这些机构模型“虚实互变”的“动态极限图形”正好与“柏拉图多面体”、“阿基米德多面体”和“开普勒多面体”图形的理论、形态形状完全一致，并且还能够使“一种标准型（形）体”，变成为另“一种标准型（形）体”，并且还能显示出其它若干重要的形变特征。

( 3 )如上所说的数理几何方圆论，是指在我国古代商高定律，与在古代希腊数学家毕达哥拉斯的勾股定律的基础上，按照我们发现的“虚实”共性的新原理，找到并制作出了“虚实形变勾股几何体”，实现《虚实形变勾股方圆几何学及其机构》。由此，我们就得到了重要的关键的历史性的重要突破，于是就能承上启下，层层往上推进，打开了“虚实形变、动静时空”的“数理化机”高度交相融合的科技前沿的新类型虚实形变机构。

﹙4﹚如柏拉图多面体，第一组的“虚实自变系列，第二组的虚实互变系列和第三组的虚实互换系列”。都可以进行“连动、连变和连控”。组成各式各样的三维立体形变机构。紧接着阿基米德的半正多面体，开普勒的菱形多面体，进行独自与相互的三维、三维时空的自变、互变、与互换，并都可以交相融合。

﹙5﹚进一步的还可以进行“实变、虚变和稳变”，“稳控和稳动”。从形变临界的转换线，到 0.618 的“黄金分割”的受控、受力、体形最优体形变化区域分界线；直到形变极限。这样，我们就颠覆性的创新出了“动态形变几何学”及“动态形变几何机构”的立体“五形七变”，开启“伸缩母线”和“伸缩母线杆”为基础基本的动态形变几何机构。

﹙6﹚当“动态形变几何学”中的“正多面体”或“半正多面体”所进行的“动态形变”，变到临界转换瞬间状态时，或变形到形体极限状态时，

就完全同形于已知的“柏拉图多面体”，“阿基米德多面体”，与“开普勒多面体”的标准形体状态或新的几何学模型的特殊瞬间状态]。开启三维立体走进动态形变三维时空的虚实组合与虚实形变的范畴。

﹙7﹚我们制作的模型、形变仪的动态形变的演变、演示出来的“形变状态”让人见了，很容易了解其空间形变的概念，且耳目一新。基础性数理几何与新机构交相融合的发明专利《动态形变几何机构》说明书中的规律、规则就是动态形变几何学的基本原理。《动态形变几何学》和《动态形变几何机构》，及其中的各系列机构，都可以交相融合，一同进行理论和技术开发。这是一种从来未出现过的，从物理、数理几何到新机构组合自成“一条龙”，“一个体系”的“基础科学新领域”和“前沿科技《动态形变几何学》及其机构”。实现了“数、理、化、机”四项基础科学和原始技术高度的交相融合并自成体系。

﹙8﹚主要基础科学新概念、新原理与新特征：我们所制作出来的“类分子”、“类细胞”机构，与新创的动态形变几何学及其机构相融合，所说的“硬件二组合”就是“虚实”组合，“虚实”形变，动态形变几何学新规律新规则的几何“1+1”，几何“1+N”的“可无限组合”，具有“可无限形变”功能与特征。首先从虚实平面组合；到第一系列的立体“线、体、面”的三维虚实形变。比如“金箍棒”能变长变短，变大变小。我们新制做出来的更具多功能的，“动态形变多棱多凌柱体机构，就能变长短，是属于“一维单元体机构”的“伸缩母线”；同时还能变大小，是属于“二维、三维单元体机构”的“膨缩母面”或“膨缩母体”；这些多棱多凌柱体形变机构称为“线性三维立体互变基本形﹙型﹚”具体的形变状态中为虚实互变基本“五形”（杆、棒、体、饼、片）；而“动态形变几何学”则能变为基本“七态”（线态、杆态、棒态、体态、饼态、片态、面态），比较一下，不难看出，动态形变几何学与动态形变几何机构的根本区别，就在于动态形变的首尾的“极限状态”的不同（机构的动态形变达不到极限的为“线”或为“面”的状态，所以实物形体只可以为基本五形，动态形变几何学在理论中就可以形成极限线或极限面。基本形为七态。这是最基本的“第一种类型”。动态形变几何学及其机构的虚实组合形式可多种、多样、多系列，虚实形变状态瞬时变化可连续、连控、连变，真是像“孙悟空”一样，可“变化多端”。参见本发明专利说明书中的各种动态形变机构中的第一、二、三系列的详细表达。我们制作的各种教学模型和样机样品，都是能“翻跟头”，或“摇身一变”可快速进行演示。﹙注：不同的是：孙悟空是小说中的人妖变化，而我们开创的则是按照新的动态形变几何的规律规则或定义进行整体机构的有序变化。﹚

﹙9﹚再例如，鲁班的榫卯结构建筑的是固态三维组合的稳定结构体，而我们能做成固态稳定的新结构体之外，还能做成虚实组合形变结构体，例如各种伸缩母线、膨缩母面、射线轴、贯通射线轴四交线通、七交线通。十三交线通等。并且都能进行连动、连控、稳动与稳控、形变或静固稳定状态的结构体。这些都是《动态几何学及其机构》。继续向更高层次提升。

〈三〉．进一步开创基础科学“虚实形变”与“静动时空”的物理数理几何前沿科技：《虚实形变拓扑几何学及其机构》是动态形变几何机构学及其机构的高层次部分。

﹙1﹚动态形变几何学及其机构的主要范围是单维组合线性伸缩基本型，二维组合平动平面收展基本型和三维立体组合膨缩基本型。将这些基本型再进行新的结构组合，或互相组合，就能组合成为“虚实形变拓扑几何学”及机构了。组合的范围更广，层次更高。从几何“1+1”、“1+N”的新规则、新规律，引入多维虚实形变、动静时空”，“分形组合、始末循环”的新概念、新原理，新的组合方法，再把“抽象的拓扑几何”变化并提升到“实际应用的拓扑同胚、同伦、同族的虚实形变体或动态流形体”。拓扑学中的等边多面体欧拉公式 V+F-E=2 适应于“虚实形变的拓扑几何学及其机构”，并得到了向前扩展和提升。这又是一次从未出现过的颠覆性的改变与基础创新。

﹙2﹚虚实形变拓扑几何学及其机构交相融合的发明专利：《三维组合稳动机骨机械机构》，虽然结构简单适用、灵活、受力好，用途广泛。而且是基础科学新原理，新几何学，新机构学，新功能，新特征集于一身。这又是一项实用性功能性很强的新机构，用途广泛。可进行技术转让或合作开发。

〈四〉多种新学科的交相融合与“共性”科技，物生单元体机构体系。

﹙1﹚在如上类分子、类细胞机构的基础上，进行虚实组合，产生虚实形变，与动静时空，从物理虚实“共性”到虚实形变拓扑几何学，再组合成刚柔弹塑性能兼备的物生单元体机构，例如：新开创的基本原理和应用性能广泛的发明专利：《一种虚实组合规则的形变单元体机构》系列，具有很强的代表性，它们前后呼应，互相支持、互相促进、互相验证自成体系：即《物生单元体机构体系》。制作出各种肌动机构（肌肉式机构），肌骨机械机构；柔性自适应膨缩机械手，机械嘴，机器生物和机器人硬件新机构。

﹙2﹚物生单元体机构体系即虚实形变三维时空几何学及其机构的技术特征：物生机构系列的发明，将开启新的刚柔弹塑伸缩技术，膨缩技术，吻接收放技术，稳动技术，动态形变几何机构技术，虚实形变拓扑几何机构技术，肌动机构与肌骨机械机构技术，自适应膨缩机械手、机械嘴，物生机器人技术，快速自由对接技术、集散技术捕捉技术、驱离技术等；还将开发出许多有关形变与膨缩功能的新工艺，这些都将于国内外首创并领先开发。

我们将现有几何学的“数形”概念，提升到“数形机变”的新概念、新原理、新技术、新机构相融合的新高度。由三维几何学及机构，走进三维时空几何学及其机构与应用。

〈五〉本项基础科学从物理，数理化机。

动态形变几何学的新发现，物生单元体机构系列的新发明与多种新科学的交叉融合。我们已经获得十多项专利，动态几何及模型获专家组认证。各项技术获各种金、银、铜奖和其它技术奖三十多项。各项优秀论文一等奖十多项，还有动态形变几何学新教材已备好。三十多套的，教学模型和科教仪已做好并已获得由中科院专家，名校大学教授组团论证。从理论到实践，从论文到样品样机，从物理“共性”到数理几何学的新规律、新规则到新的定义，从几何学到模型演示再到新机构，再到机构的体系。40 多年的长期组团研发与探索，基础已经打牢，“动态形变几何学”的基础科学理论和物生单元体机构体系的多项发明专利可同时系统地一起进行基础理论公开和前沿新技术开发。

近年来，又获得中国管理科学院在学术委员会的课题立项，在中国未来研究会的团体组团，在多次中国科学家论坛会上获多项优秀论文一等奖等，在第五届中国﹙上海﹚国际发明创新展览会获金奖等。基础科学新领域，原始技术新空间，物生单元体机构体系，首先以动态形变几何学及其机构进行重点开发与应用。

可提供：附件 1 至 9（各相关论文，技术资料，相关专利文件，PPT，商业计划书，新几何学分级教材，教学模型，样品，样机及相关技术资料）。

                                   北京功顺达仿生科技有限公司

                                         谌桂生 谌畅

                                                 2023 年 5 月8

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