【物理】小さなサイコロを円筒に大量に入れ、一定の力で左右に回し続けるとサイコロが綺麗に整列することが判明
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一辺が5mmのサイコロを円筒の中にざざーっと入れ、一定の力で左右に回し続けると3時間〜1日程度でほぼ全てのサイコロがキレイに整列し、
隙間なくみっちりと詰まった状態になることが研究で明らかになっています。この技術は、粒子状の物質を整列させる必要のある産業分野や、宇宙の無重力空間での加工技術への応用が期待されています。
Physics - Focus: Dice Become Ordered When Stirred, Not Shaken
https://physics.aps.org/articles/v10/130 細かい粒子を整列させるという行為は、砂と小石を混ぜてセメントを作る建設業や、材料を均一に混ぜ合わせて医薬品を作るといった医薬品分野などさまざまなケースで広く行われています。
重力のある環境では、粒子状の材料を入れた容器に振動を与えたり、外部からコツコツと叩いたりすることで、
内部の粒子の重なりに「緩み」を作りだし、内部に残っていた余分な空間をギュッと圧縮することで全体の体積を小さくすることができます。
これと別の方法を模索してきたスペインのナバーラ大学のディエゴ・マザ氏らの研究チームは、筒状の容器に粒子状の物質を入れ、筒を回転させることで物質をぎゅっとまとめることが可能かを調査しました。
実験ではまず、上向きに設置した円筒の中に5ミリ角のサイコロ2万5000個を流し込みました。
その状態で、筒を上からみて時計回りと反時計回りの方向にひねる動きを一定の強さで加え続け、粒子の変化を検証。
すると、以下のように最初はバラバラに積み重なっていたサイコロが、一定時間の後にはまるで機械で精密に敷き詰めたように整列した状態へと変化したとのことです。
http://image.news.livedoor.com/newsimage/stf/2/f/2fd62_88_b09b8ea788cbd6ae3031a2355baf99b9.jpg by K. Asencio et al., Phys. Rev. Lett. (2017)
この現象は、筒が回転することで生じる遠心力によってサイコロが筒の壁面へと押しつけられる力と、回転が反転する際に生まれる振動の加速力の両方がサイコロに加わることで起こるものとみられています。
特に反転時の加速力は結果に大きな影響を与えており、加速力が「0.5G」を超えると整列に要する時間は大幅に短縮されるとのこと。
筒の反転周期が約1秒の状態で0.5Gの加速度を加え続けると、最終状態に達するまでのサイクルは1万回程度とのことで、1サイクル＝1秒で計算すると1万秒、つまり2時間46分程度で整列が完了したということになります。
一方、加速度が0.5Gを下回ると整列が行われるペースは一気に停滞し、10万サイクルを経ても筒の中心部のサイコロはバラバラの状態が続いていたとのこと。
現状を目の当たりにしたマザ氏は、全てが整列した状態になるには10年以上かかるのでは、とみています。
サイコロの並びを上からみると、加速度が弱かった場合(a)だと並びがランダムになっているのに対し、加速度が強かった場合(b)だとほぼ全てのサイコロが同心円を描き、なおかつ中心から放射状に並んでいる状態になっていることがわかります。
http://image.news.livedoor.com/newsimage/stf/a/2/a2eab_88_67f4a3682936300024ace78d9da080c7.jpg http://news.livedoor.com/article/detail/13982189/ えっ？ ファイブダイスとか知らない人？ 昔よくやったよ。
賭場に出入りしてる人間なら全員知ってんじゃねーの？
映画の渡り鳥シリーズで、小林旭が
賭けで対決する作品があったような
もしかしてこのオッサン、理系じゃないのでは？
…と思うくらい当たり前のことやってるわけだがｗ
凡人の俺にはこれが何に活用できるのか見当がつかん
発想力のある誰か教えてくれ
目が揃うってならびっくりだけど
立方体を瓶に詰めて揺らしてりゃ最後にはピッタリ詰まるのは当然だろう…？
なんだよ
全部のサイコロの目が揃うのかと期待したのに(´・ω・`)
4つくらいのサイコロでトイレットペーパの芯でやれば縦に積み重なるってやってたな。
へー案外面白い。
サイコロにする必要は謎だが。
一⚀の目が多い気がするのは気のせいだろうか。
サイコロの目が揃うのかと思って、一瞬びっくりしたｗ
もともとサイコロの現象で有名だったから数をやたら増やしてやってみたんだろう
>>3つづき
そうか、じゃあ宇宙の星も事情によっちゃ、エントロピーが減るんだな。
>>1 こんなの想像の範囲内だぞ！
全部目が揃ってんのかと思ったけど期待外れ！
やり直し！
一列に立つヤツみたいの想像したけど全然違った
これが凡人の知能か
詰め替え用のコーヒーをビンに入れて軽く動かすとコーヒーの上面が下がる
少しでもすき間を無くそうとする
同じ様に石炭の粒子を筒に入れて回すとダイヤモンドになる？
ジャイロスコープとかすでにいろいろ応用されてんだろ
何をいまさら感がある
スペイン人は旧石器時代に生きてるんだな
@hennayagisan1
上田泰己氏 理研の税金無駄使い、954万円高級家具カッシーナ・イクスシーの指定購入も大問題
https://goo.gl/JtFkMS キムタク、ボディガード役で新ドラマ 『ドクターX』枠 [368289528］
木村拓哉がボディーガードに
『ドクターX』枠で1月スタート
俳優の木村拓哉が、来年1月スタートのテレビ朝日系ドラマ『BG（ビージー）〜身辺警護人〜（仮）』（毎週木曜 後9：00）に主演することがわかった。
新ドラマで木村が挑むのは、自身初となるボディーガード役で「この職業をテーマに選んでくれたことに感謝したい、と思いました。
『なるほど、そうきたか！』という意外性がありました」と、期待感をつのらせている。
木村が演じる主人公・島崎章（しまざき・あきら）は、民間の警備会社ガードドッグのボディーガード。
公的組織である警視庁のSP（セキュリティーポリス）とは異なり、
あくまで民間人なので、当然のことながら拳銃や殺傷能力の高い武器を持たずに、
命を左右する緊迫した状況にも丸腰で立ち向かわなければならず、正当防衛でないと反撃することも許されない。
http://natalie.mu/eiga/news/253415 感覚的経験的に「こうなるだろうな」といことは誰でもわかる。
何故、そうなるのか。そこの考察がこの実験はいまいち。
フクノレイイチロウ的に言えば、
違いは誰にでも分かる。しかし、それを説明できる人間は限られる。
感じるな、考えよ。ってか。
当たり前の結果だけど、それを実証するのも大事だよね。
でもサイコロ2万5000個はいいな。
嫌な事あった時にドバーっと部屋にぶちまけて、後から鬱になりたい。
ああ。なるほど。
みんながバラバラなのは地球の回転力が少々足りないんだな。
>>12 ライン工場の部品の自動送り機などでこれと同じ原理が利用されてるよ
youtuberのネタレベルであることは間違いない
目が揃うことを気にしている人が多いみたいだが、
いかさまサイコロをを使えば、可能かもしれない。
誰かやってみてね。
ポリマー粒子を使った同様な実験は戦前からあるぞ
そして結晶粒界に相当するものが出来て原理的に完全にそろうことはない
>>12 バカだなあ。
これがあればどこの家にでも日常的に置いてあるサイコロが綺麗に片付けられるって事だよ。
このすべてのサイコロが、１を上にして整列する確率を求めよ
>>12 地震の水平加速度が、490ガル以上(だいたい震度５強ぐらい)ならば、家を揺らし続ければ、
室内の物が整頓されるということ。
> 特に反転時の加速力は結果に大きな影響を与えており、
> 加速力が「0.5G」を超えると整列に要する時間は大幅に短縮されるとのこと。
どっちかっつーとここがこの実験の要点なんじゃないのか
目がそろうんじゃないならさいころ使う理由がないだろう
一定の時間。
つまり1時間ごとに1ｍｍずつ左右に動かすと・・・
整列しちゃうんだね。
>>1 ヒーーッ! 画像見たらなんかムズムズする!
>>2 それをイメージして知ってたと言おうかと思ったけど、ちょっと規模が違った
>>18 写真正面から横一列約５０個ぐらいのサイコロが見えてて、イチの目は6、7個ぐらい。
まぁ、計算通り。イチの目が目立つだけだろ。
円筒の直径が丁度5ミリの倍数でないと隙間ができてきれいに整列出来ないんじゃ？
結果がわかっててそのサイズの円筒を作ったのかもしれん
>>60 むしろ５ミリの倍数じゃなくとも整列するのがミソだと思ったんだが・・。
この研究した人って
小学校の理科の勉強
やり直した方がいいよ
大量のｄ２０が隙間なく積みあがったら改めて呼んでくれ
>>71 観点がズレてる。孤立系云々関係なし。
例えば立方体で同じ実験をやったらどうなる？
>>74 そうだな断熱系と言うべきだな。
断熱系じゃ無くエネルギーを注いでエントロピーを排出してるだけ。
サイコロだから
きれいに１２３４５６がきれいに並ぶのかと思った・・・
子供の頃は、映画を見て必死で真似たけど、なんとかダイスを5段にまで積み上げる事はできたが、ゾロ目は三割程度しか成功できなくて諦めたな思い出が有る。
知っとるわｗ
胡椒瓶に胡椒入れた後、軽くトントンって瓶を叩くと体積が減る
減った所にまた胡椒を入れて同じ事をする
そしたら最終的に、瓶を振っても出てこないくらい胡椒が押し固められるんだよ
知ってますし。
バベルとかいうメダルゲームもこれ使ってますし。
エントロピーってのは必ず増大するから、この整列した状態のほうが
エントロピーが大きいってことになるね。
エントロピー＝デタラメさではないということだ。
これは実験しなくても予測出来るだろ。
ただガチャガチャやるだけでもやがて揃って来るんじゃないかな。
なんだ、目が揃うと思ってみたのに・・・
早起きし過ぎた。
また寝るか。
1の面と6の面ではインクの量(面の質量)が違うので結果こうなる。
サイコロを使う必要があるのか、という疑問だけど、
数を集めて実験するのにサイコロが安上がりってことじゃないかな。
適度な寸法の立方体で、固さや表面の摩擦なんかも適しているとか、
追加の加工をしなくても目印がついてるとか。
ケーキ作る時生地を型に入れてから
何度かテーブルでトントンと軽く落として
生地をならしたりするのと同じだろ
>>2>>58
あれは「ダイス・スタッキング」って言うんじゃないの？
「ファイブダイス」だとサイコロ5個固定になるじゃん。
ダイス・スタッキングだとサイコロは2個以上いくつでもおｋ。
"dice stacking"でぐぐってみ。
っ凄いって思ったら別に目が揃う訳でもなかった
ガッカリだよ
家では米をペットボトルに入れて保存してるんだが 一杯になってもトントン叩くとまだ入るようになる それと一緒のことだろ？
トントン叩いて振動を加えず単にtwist(左右に回転)するだけで揃い、しかも早く揃うということらしい
出目に規則性があるのかと思ったら、ただ隙間なく並ぶってことか？
んなの当り前な話じゃないのか？
いまさら何を
博打でやるじゃん
サイコロ
綺麗に５個
縦に乗るよ
一旦平面同士で接して縦に揃ったら
その回転の力では崩れないように加減されてるんだろ
なんつーか、わざわざ実験するまでのことか？
>>80 でもこれで目が揃っちゃうサイコロは重さに偏りがある不良品かも？
「一定の力で左右に回しつづける」という操作がよく分からんなぁ。
回転方向を変えるときに力の向きを逆にせにゃならんから、
一定の力ではありえないと思うんだけど。
あと、実用的には一定方向に回転させながら、
筒を外からトントン叩く方が楽じゃないかな。
レジ金数えるときに小銭を両手で包んでシャカシャカするとキレイに揃うのと同じか
工場ラインでクッキ一をチョコレート型に収めるのに、型を揺らしてたりしてる
これって、日本の小学生が夏休みの研究で発表して
全国で金賞をとれる程度の研究なの？？？？？？？？？？？？
ちなみに俺は地区の賞をとったことがある
5mmかよ
10mmでもやれよ
20mmでもね
スケール不変性が成り立っているのかね？
>>1 箱の中に時計の部品を入れて、一定の力で左右に振れば時計が完成するしね。
>>83 サイコロが隙間なく並んでそれ以上は動けなくなってるわけだから
この状態のエントロピーは低いよ
低エネルギーで安定した状態というべき
その状態にもっていくために外部から力（回す運動）を加えたわけだ
液体の水と固体の氷では固体のほうが低エントロピーだけど
冷蔵庫で冷やすという外力を加えれば
高エントロピーの水を低エントロピーの氷に変えることができる
それと同じこと
>>83 てことは、煩雑さが増大している最中に均衡する可能性があると？
水の中で分子が規則的に連結して氷の結晶が出来るなんてのも、
ミクロに観察できるなら、これと似た感じに見えるはず。
Ｄ６は角が丸いからな
Ｄ４やＤ８、Ｄ２０やＤ１００（イゼルローン）でもやってみてよ
これの大事な点は回す時の速度で整列する時間が大幅に変わるってことだろ？
少ない時間、少ないエネルギーで効率良く揃える方法が存在するって話じゃん
揃うかどうかは誰にでも分かるでしょ
>>1 てめぇイカサマやりやがって！ 鉄火場の掟として殺されても文句無しだぜ！
これだけのサイコロを用意した事にビックリ(ﾟдﾟ)！
これに人工知能とセンサーと回転軸角度調整するアクチュエータを付加して駆使すればサイコロの目揃える操作は理論的には可能なのかなぁ？
すげええええええええええ
ttp://image.news.livedoor.com/newsimage/stf/2/f/2fd62_88_b09b8ea788cbd6ae3031a2355baf99b9.jpg
>>139 あ、こういう次元で整列するのか。てっきり、お茶の筒のなかに数個のサイコロを入れて
振ったら綺麗な直線になりました的なことだと思った。これはなにか工業的に応用できそうだね。
あのー
円筒の硬度と粒子の硬度によると思うんですが
(´・ω・｀)あほなん？
エントロピー増大法則って「基本ほっといたらバラバラになるよ」って理解してたんだが間違ってるんだろか
これは明らかに外から力加えてて全然ほっといてないから、低エントロピーな整列状態になるって事で、
>>83みたいな話が出るの不思議だなって
>>145 まちがってないよ
>>83があほなだけ
これができたら100万円でやってたな、ファイブダイス
何か成し遂げるにはチンタラやったら終わらんことが証明されたな
>>151 最大効率が存在するってことも証明されたな
立方体のサイコロ通しの面と面がぴったりとふれあうと、角で面と接触しているのに比べて
その二つの立方体は、ひとかたまりとして振る舞う傾向を強める。
そうやってクラスターがしだいに成長する傾向を見せるのだろう。
アモルファスが結晶になるような組織変態現象を肉眼で見えるように模式化しただけ
回転力を落とすと揃わなくなるのは、組織変態の活性化エネルギーに満たなくなるという話
それでもガラスは一万年とかかけて結晶化するし（エジプト遺跡のガラス品とかに見られる）
みんなエントロピーの話をしてるようだが、エネルギー状態の低い方へ遷移しただけだよ
結晶材料学習った人には当たり前すぎる話
>>155 > それでもガラスは一万年とかかけて結晶化するし（エジプト遺跡のガラス品とかに見られる）
多分それ妄想だと思うけどちゃんとしたソース出せる？
>>10 いや待てよ。世の中の当たり前のことを解明するのも科学の仕事じゃねーのかよ
>>158 その通り。
当り前のように見えて、
なぜそうなるのかが解っていない事は多い。
俺が小学校のときに
ダイスが流行ってみんなやっていたよ。
判明は大げさ
みんな知っている
>>1の画像がきれい
環境オブジェ的に改良して売り出すべし
ダイスで検索しようとしたら愕然とした。
お前ら、Googleで「大好き」って入力してみろ。
どうなってんだよこれ。
画像だけで判断すると2の目が外に出る確率は低いんかな
>>161 みんな知ってても研究としてまとめないと判明したとは言えない
少し前にバナナの皮が滑る事を証明してイグノーベル賞を取った人が居たやろ
ポテトチップスなどのスナック菓子も 似たような機械で正確に30ｇづつ分けてたな
取り敢えずこれを論文にまとめればイグノーベルには届くかな？
ttps://www.youtube.com/watch?v=pxZ48kZCtQo
これ突き詰めるといろんな粉体や粒子のパッケージ効率が上がるってことじゃないの？
なんかこれだったら当たり前のような気がしない？
目が揃うんだったらたまげるけど
>>83 >>146 例えば、重力による落下はエントロピーの増大って聞いたことがあるけど
そうなら、
水平な面に斜めに接している１個のサイコロが重力で水平になるのもエントロピーの増大でしょう、これも落下
>>1の実験でサイコロの向きが水平方向に揃うのは、重力による落下のためでしょ
だから、少なくともその部分はエントロピーの増大で良いのでは
当たり前だろと思って
>>1を見たら数が半端なかったｗ
>>176 低エネルギー状態への推移でエントロピーは関係ない。
重力による落下も、位置エネルギーが落下した方が低いから。
それより
驚いてるのは
そろばんの玉とか
数珠玉やビーズ玉
がたくさん入った回転ボールに
針金差し込むと
玉が見事に
針金に入っていくんだって
やったことないけど
チリが集まって整然とした太陽系ができるようなものかな
今度、大きいのと小さい（４分の１）のを混ぜてやってみて
これ、当たり前じゃないからな。
アタマ悪いヤツほどそう思える。
エントロピーは減少してるって言うけど
整列させるために膨大なエネルギー使ってるわけじゃん
結果的にエントロピーは増大してるじゃん
>>193 その通り。
サイコロだけ見ればエントロピー減少だけど全系で見れば増大。
ガチャガチャ鳴るだろうからエネルギーは音にも逃げるし摩擦熱にも逃げるから。
そういう全系のエネルギーロスを最小化しようとしてサイコロが揃ってる(最小作用原理)。
むしろこれをどうやって数学で表現するかが大変なんだと思いました
私はこの問題を今のところ解けないです
>>160 具体例キボンヌ。
ただし、重力（万有引力）と量子力学の解釈と生命起源、以外で。
これ売り出して部屋に置いといたら一日中見てられそう
>>13 俺もてっきり目まで揃うのかと思って開いたわ
当たり前と言ってる馬鹿ってほんと科学を理解してないよな
>>206 目だって揃うよ当たり前だろ
お前ら馬鹿が言ってるのはそういうことだよ
いつかは全ての目がそろう瞬間だってあるだろう
違うか？ん？
すまんこれの何が凄いの？
6の目が全部同じ方向に向くとかなら凄いと思うけどさ・・
>>184 >>1 ＞筒を上からみて時計回りと反時計回りの方向にひねる動きを一定の強さで加え続け、
これ読んでも？
もっといびつなものでやってほしい
立体ダイヤモンドとか
この原理を使えば、
宇宙空間に建設するコロニーも外枠作って、
回転させておけば、
地面の整地とか塗装が楽にできるんじゃね？
細かい穴が開いたときとかに、穴を自動で塞いだり。
遠心力が回転する円筒の内面に押しつけるかたちになると、サイコロの上面が
円筒形の上方向、サイコロの下の面が円筒形の下方向になるのが一番安定した
状態になる。
このとき、サイコロの円柱の内面に接してる面の左右のエッジは円柱内面に密着
している。
上の条件と遠心力ですべてのサイコロが内面に張り付く形になるので最終的に
すべて整列されるってことなんじゃないかな。
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