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世界で最も対称的なオブジェクト

ヘアカットを試みたことがある場合は、正確に対称なものを作成することがいかに難しいかを知っています。対称性を非常に高く評価しているのは、それを達成するのが本当に難しいからです。

人間がこれまでに作った最も対称的な 5 つのオブジェクトと、それらを作成するのが非常に困難だった理由を次に示します。

Gravity Probe B クォーツ ジャイロスコープ ローター

2004 年、重力プローブ B (GP-B) は、一般相対性理論のテストを目的として、デルタ II ロケットで宇宙に打ち上げられました。地球を周回する衛星には、一般相対性理論によって予測される 2 つの現象、時空の湾曲 (測地効果) と大きな物体による時空の歪み (フレーム ドラッグ) を測定できる一連のジャイロスコープが含まれていました。これらを測定するために、ジャイロスコープは信じられないほど正確でなければなりませんでした。 1 時間ごとに 1 億分の 1 度よりも大きくずれると、実験が台無しになります。比較のために、潜水艦や軍用機で使用される標準的なジャイロスコープは、1,000 万倍以上精度が低くなります。

このような正確なジャイロスコープを構築するための鍵は、完全に対称的なローターを作成することでした。これは、ジャイロスコープが向きを維持できるようにする高速回転要素です。これらのローターは完全にバランスがとれていて、内部も完全に均質でなければなりませんでした。 GP-B チームは、ブラジルで成長し、ドイツで焼かれた純粋な石英ブロックからこれらの小さな球体を作りました。各ジャイロスコープの表面はほぼ完全に球形で、わずか 1000 万分の 3 インチしか離れていません。

ギネス世界記録によると、これらはこれまでに作られた最も丸いオブジェクトです。球に取り組んだスタンフォードのチームは、中性子星だけがより球形であると言います。

アボガドロ プロジェクト シリコン キログラム

グラビティ プローブ B の真の唯一の競争相手は、完全な球体に関して言えば、まもなく 1 キログラムを定義するボールです。この球体はアボガドロ プロジェクトの成果であり、その原材料だけで 100 万ドル以上の費用がかかります。目標は、国際プロトタイプ キログラム (IPK) に取って代わり、置き換えることです。キログラムは、国際単位系 (基本的にはメートル法) の最後の単位であり、物理的な原理ではなく、物理的な物体 (プラチナ イリジウム合金で作られたシリンダー) によって定義されています。そのシリンダーは現在、パリ郊外の温度管理された保管庫の 3 つのネストされたベル ジャーの下に置かれています。

問題は、現在の IPK が他の国で保持されている 40 個の同様のシリンダーと比較して、わずかに重量が減っていることです。これは、定義に使用されるオブジェクトの重大な欠陥です。 質量の単位。そのため、アボガドロ プロジェクトは、完全にシリコン 28 原子でできたソフトボール サイズのほぼ完全な球体を 2 つ作成しました。それらは、かつて核兵器の製造に使用されていた古いソビエトの遠心分離機を使用して、ロシアで精製されたシリコン28でできています。その後、精製されたシリコンはドイツに出荷され、そこで結晶に成長しました。

結果として得られる球体は、完全な円形からわずか 25 ナノメートル離れており、遅かれ早かれ GP-B 球体をそのタイトルからぶつけるでしょう。 「私たちの球体を地球のサイズに拡大すると、滑らかさには約 12 ~ 15 ミリメートルの小さなさざ波が見られ、丸みにはわずか 3 ~ 5 メートルの変化が見られるでしょう」とマスター眼鏡技師の Achim 氏は述べています。オーストラリアのCommonwealth Scientific and Industrial Research OrganizationのLeistner。

球体が完成したので、さまざまな国の研究者が球体に含まれる原子の正確な数を識別して、正確に 1 キログラムの質量が何であるかについて普遍的な合意を得ようとします。

ライ群E8

物理世界の厄介な現実がなければ、数学者は信じられないほど対称的な構造を想像することができました。たとえば、リー群 E8 は、理論上の 57 次元のオブジェクトに適用される 248 の異なる対称形のセットです。この構造は 1800 年代後半に理論化されましたが、英国とドイツの研究者が現実世界で E8 を表す物理システムを作成できたと発表したのはつい最近のことでした。

E8 対称性を確認するために、研究者はコバルトとニオブで作られた結晶を絶対零度に近い温度まで冷却しました。次に、その結​​晶に磁場をかけ、その磁場の強さを増すと、その中の電子のスピンがパターンを形成し、E8 構造に付着していることを示しました。このパターンの発生を見ることは、非常に対称的なものを構築する能力を示唆するだけでなく、電子がどのように組織化されるかを決定する量子世界に隠された対称性があることも示唆しています.

タージ・マハル

ほとんどの人は、GP-B 球体またはシリコン 28 キログラム球体と相互作用することはありません。しかし、インドに旅行に行けば、驚くほど対称的な構造と相互作用することができます。タージ・マハルは、皇帝シャー・ジャハーンが出産中に亡くなった妻マハルを埋葬するための霊廟として建てられました。ジャハンは建物が調和の取れた関係を表現することを望んでおり、建築家に左右対称のものを設計するように依頼しました。その結果、大規模な計画から装飾の細部に至るまで、左右対称の細部を含む建物が完成しました。

タージ マハルは建物の対称性の重要な例としてよく引用されますが、多くの建築家が設計で対称性を顕著に使用しているため、これまでに建設された最も対称的な建物を特定することは困難です。実際、何年もの間、数学と建築は本質的に同じ分野であり、建築家はよく考えてみると同じように見える建物を評価していました。

黒曜石の耳栓

本当に左右対称のものを手作業で作るのは、今の技術でも難しいです。そのため、何世紀も前に作られたとされるこれらの驚くほど左右対称の耳飾りは、現代の道具なしではおそらく作られなかったと主張する陰謀論者に捕らえられています。考古学者は異議を唱えます。小さなプラグは確かに非常によくできていますが、エイリアンや現代の機械を使ったいたずら者によって作られたのではなく、非常に熟練したアステカ人によって作られました.それらが作られたワークショップを発掘した考古学者は、多くが石、セラミック、および木製の手工具を使用して作られていると言います.

ノースカロライナ州立大学の人類学者ジョン・ミルハウザー氏は、同様の耳栓をシャルトカンで発見し、「これほどの技術と精度で製造されたことだけでなく、粉砕されることなく今日まで生き残ったことも驚くべきことです」と述べています。 、メキシコシティのすぐ北。そのため、それらは超自然的に見えるかもしれませんが、信じられないほどの職人技の例にすぎません。

Rose Eveleth は、ブルックリンを拠点とするプロデューサー、デザイナー、ライターです。 Twitter @roseveleth で彼女をフォローしてください。

見る: オリン カレッジのデザイナー兼校長であるリチャード K. ミラーが、工学教育をどのように改革できるかについて説明します。

この古典的な Facts So Romantic の投稿は、2014 年 6 月に最初に公開されました。


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