#007 ベクトル平衡体を正20面体に変形する


ベクトル平衡体は本体12本と内部補強12本の24本で製作できる

■1■「時の蕾」は内部に大いに稼働する「時の種」を内包するが、その最外層は固定して変動しない菱形12面体だ。菱形12面体を面点変換すると、その双対立体であるベクトル平衡体になる。菱形12面体の要素は点14、線24、面12であり、ベクトル平衡体のそれは点12、線24、面14であり、面と点が反転している。

■2■正6面体と正8面体の3軸直交を超えて、正12面体と正20面体の5重回転対称性にはみ出して行こうと言っても、それだけでは何をどうしたらいいのか分からない、ただの言葉の文字列に過ぎない。ここではベクトル平衡体にさらに直交3軸を加えることで、直交3軸をはみ出していく過程を見てみよう。
  
 
           真ん中が正6面体と正8面体の相貫体の形状である

■3■正6面体と正8面体は双対立体だ。正6面体の面心を繋ぐと正8面体になり、正8面体の面心を繋ぐと正6面体になる。これを面点変換と表現する。ここには頂点と面心を交互に連結する軸が7本ある。またこの2立体は線数が共に12であり、面点変換ごとに線心を中心に90度回転する対称軸が6本ある。

■4■正6面体と正8面体は重心とこの(7+6=)13本の回転対称軸を重ねると、それぞれの面点変換の間に互いの線が線心で直交して、正6面体と正8面体の相貫体を作る位置がある。この相貫体の頂点をつなぐと菱形12面体となる。そしてこの12ある菱形面の対角線の比は1:√2となる。


正6面体・正8面体の系は(3+4+6=)13本の回転対称軸がある

■4■正6面体と正8面体はこの(7+6=)13本の回転対称軸を重ねると、面点変換と面点変換の間に相貫体を作る位置がある。そこでの2立体の線は直交し、線長比は1:√2になる。この正6面体と正8面体の相貫体の頂点をつなぐと菱形12面体となる。従って菱形12面体各面の対角線比は1:√2となる。

■5■正6面体と正8面体は辺長比が1:√2の時、互いの12本の線心で直交して相貫体になる。この正6面体と正8面体の相貫体の頂点を繋ぐと菱形12面体となる。従って菱形12面体各面の対角線比は1:√2となる。またこの相貫体の正3角錐8つと正4角錐6つを全て切り取ると、ベクトル平衡体になる。


ベクトル平衡体に3角錐を8つ付けると2倍体の正8面体になる

■6■ベクトル平衡体の線数は12だが、この本数だけで綿棒多面体を作っても8面ある正3角形部は変らないが6面ある正方形部は重力によって歪み変形する。ところでベクトル平衡体はその名前の由来通り、立体の辺長と重心と頂点の距離が等しいので、内部に12本入れ込んで補強することで歪まず自立する。

■7■前にプラトン立体の各面の外と内に正多角錐を付ける、正反ダ・ヴィンチの星という形体を見てみた。ベクトル平衡体はプラトン立体ではないが、この正反ダ・ヴィンチの星と同様の操作を考えることは可能だ。先ず反ダ・ヴィンチの星的操作と、内部に補強したベクトル平衡体とは同じ操作だと分かる。


ベクトル平衡体の正方形を正3角形2つに分割すると正20面体になる

■8■次に外側補強を見てみよう。先ず正4角錐を6つ付けると、2倍体の正8面体になることが分かる。次に正3角錐(正4面体)を8つ付けると、変形した星形8面体あるいは星形に歪んだ正6面体のような形になる。これに似た形状は後日見ていく事になるが、今回はこれを直交3軸を示すガイド枠とする。

■9■この形状のままベクトル平衡体の6つある正方形面を、それぞれ1本ずつ綿棒話入れ込んで正3角形に変形2分割してみよう。枠があるので変形できる。ルールはただ1つ、入れ込む頂点には必ず7本の綿棒が集まるようにすること。これは結果として6面に3軸直交方向に2本ずつ入れ込むことになる。


正20面体の30本の線は3軸直交の6本が5セットからなる

■10■その後、外部側からの補強でもあった正3角錐8つを取り外してみよう。結果としてベクトル平衡体にさらに直交3軸の6本綿棒を補強することで、5重回転対称性を有する正20面体へと変形していることが分かるだろう。

20231201 Friday