ペンローズタイリング設定
ペンローズタイリングとは
ペンローズタイリングは、平面を非周期的に敷き詰めることができる特殊なタイリングパターンです。通常のタイル張りとは異なり、パターンは決して繰り返しません。
黄金比 φ = (1+√5)/2 ≈ 1.618
ペンローズタイリングには黄金比が至る所に現れます。タイルの辺の比率、分割比、出現頻度など、あらゆる場所でこの神秘的な数が顔を出します。
操作方法
- マウスドラッグ:タイリングパターンをパン(移動)
- スクロール:ズームイン/アウト
- スライダー:タイルサイズと分割レベルの調整
- カラーテーマ:様々な配色パターンを選択
タイルの種類(P3型)
太い菱形(Thick Rhombus)
角度:72°と108°
より頻繁に出現するタイプ
細い菱形(Thin Rhombus)
角度:36°と144°
黄金比の割合で出現
数学的性質:
- 5回対称性:正五角形と同じ回転対称性を持つ
- 非周期性:どの方向にも周期的な繰り返しがない
- 自己相似性:部分が全体と似た構造を持つ
- 準結晶構造:物理学の準結晶と同じ数学的構造
準結晶との関係
1984年、ダニエル・シェヒトマンは、ペンローズタイリングと同じ5回対称性を持つ結晶構造を発見しました。これは従来の結晶学の常識を覆す発見で、準結晶と名付けられました。この功績により、2011年にノーベル化学賞を受賞しています。
応用と影響
- 材料科学:準結晶材料の開発(フライパンのコーティングなど)
- 建築デザイン:イスラム建築の幾何学模様との関連
- 数学研究:非周期的構造の理論的研究
- アート:美術作品やデザインパターンとしての活用
発見の歴史
ロジャー・ペンローズは、宇宙物理学者として知られていますが、趣味で取り組んでいたタイリング問題で、この美しい非周期的パターンを発見しました。当初は純粋に数学的な興味から研究されていましたが、後に物理学や材料科学に革命をもたらすことになりました。