NUMBER 01-34:平面の充填と空間の充填

■1■「平面の充填」とは平面を任意の素材で隙間なく敷き詰めることであり、「空間の充填」とは同じく空間を隙間なく満たすことだ。2次元を充填する素材を円とし、3次元を充填する素材を球体とする。スペースが残るがそもそも面積や体積を想定しない点の代用なので、ここではそれについては言及しない。

■2■ここでまず2種類の6角数を考えてみよう。通常の6角数は6角形の一点から5方向に広がって行く(上図左)。もう1つは6角形の中心から水の波紋のように6方向に広がってていく。前者をただの<6角数>と呼び、後者を<波紋状6角数>と呼ぶ。後者が平面の全方向に広がり行き平面を満たしていく。

  第1項 第2項 第3項 第4項 第5項 第6項 第7項 第8項 第9項 第10項 第11項 第12項 第13項
6角数
12 18 24 30 36 42 48 54 60 63 66
累積6角数
15 28 45 66 91 120 153 190 231 276 325
波紋状6角数
12 18 24 30 36 42 48 54 60 63 66
累積波紋数
19 37 61 91 127 169 217 271 331 394 460

■3■次に空間充填のために、ベクトル平衡体の外殻数というものを考えてみよう。ベクトル平衡体の面14・点12・線24の総和は50であり、中心角は60度となっている。ベクトル平衡体は3と4あるいは正3角形と正方形の調和状態であり、立体としては正6面体と正8面体の中接球共有による平衡状態である。

■4■正6面体と正8面体からは原子番号6:炭素と8:酸素が連想させられ、また2者を繋ぐ数7からは、呼吸には直接関与しないが大気中の大半を占めている原子番号7:窒素を連想する。また6+8=14から原子番号14:珪素も想起される。正6面体とぴったり収まるベクトル平衡体の体積比は5:6である。

  殻の数 第n項までの総和


空間最密パッキング第1殻の12個と中心核

第0項    1    1 
第1項   12   13 
第2項   42   55 
第3項   92  147 
第4項  164  311 
第5項  252  563 
第6項  362  925 
第7項  492 1417 
第8項  642 2059 
第9項  812 2871 
第10項 1002 3873 
第11項 1212 5085 
第12項 1442 6527 
第13項 1692 8219 

■5■5:6の比からは太古のヤード83pとメートル法の1m=100pとの比率である。また正5角形12面と正6角形20面からなるバッキーボール(切頂20面体)や、5芒星と6芒星をも連想させられる。ベクトル平衡体の第n殻の総数は10n^2+2で表される。従って各殻のベクトル平衡体数は上のようになる。

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