地図/幾何/パッキング

いちばん詰まる角度

点を渦巻きに並べるとき、1点ごとに何度回すかで詰まり方が変わる。きれいな分数(たとえば 1/4 周)で回すと、4本の腕に揃って隙間が空く。整数比だと「列」ができる。どんな分数でも近似されにくい角度で回すと、列ができず一様に詰まる。その角度が黄金角(約 137.5°)。

n 番目の点を 角度 = n × 黄金角半径 = scale × √n に置き、内側から数点ずつ足していく。点が増えるたびに、新しい点は前の点とは違う腕に落ちて、列ができないまま面が埋まる。半径を √n にするのは、外側ほど周が長くて多くの点が要るので密度を一定に保つため。 を外すと外周がスカスカになる。

点が内側から増えるあいだ、どの腕にも乗らずに隙間が次々と埋まる。goldenMath.PI * 2 / 5(ちょうど 1/5 周)のようなきれいな分数に書き換えると、点が5本の直線の腕に乗って間がガラ空きになる。無理数で回すと、どの腕にも乗り切らず一様に散る。

黄金角は円周を黄金比 φ で分けた角。φ は連分数 [1;1,1,1,…] で、分母がぜんぶ 1 — 有理数でいちばん近似しにくい数、いわゆる「最も無理数な数」。だから黄金角で回した点は、どんな整数本の腕にも整列できず、最も均等にばらける。ヒマワリの種が螺旋を描き、隣接する螺旋の本数がフィボナッチ数(21, 34, 55…)になるのも、同じ仕組みで説明される。