包装拼图中的“愤怒的外星人”震惊了数学家

日期:2017-04-03 02:21:02 作者:卢犍镞 阅读:

雅各布·阿隆(图片来源:Sipa Press / Rex)谈到包装,你无法击败数学家几个世纪的工作已经开始寻找最有效的方法将相同的物体包装成最密集的布置但最新的实验表明,在我们创造秩序的尝试中潜伏着大量的混乱密歇根大学安娜堡分校的Sharon Glotzer和她的同事们开始使用三种不同的形状:一个立方体,一个12面十二面体和一个四面金字塔,或四面体首先,他们通过切割角落,边缘或两者来创建每个变体,直到它们具有超过55,000个形状 “我们希望看到一组足够大的形状,我们可以开始看到一些你看不出几种形状的趋势,”Glotzer说然后,团队使用计算机模拟为每个新形状创建相同的副本,并以最有效的方式打包它们最后,他们将三个形状“家庭”的结果显示为三维景观,高度变化与包装效率相对应该团队认为,形状的微小变化只会逐渐影响其形状,这意味着每个景观都应该由平缓的山丘组成这就是十二面体家族的情况,但是对于立方体和四面体的变体来说,景观是颠簸和混乱的下面从多个角度显示的三维四面体景观非常奇怪,研究人员将其称为愤怒的外星人,在左下方看得最清楚 (图片来源:Elizabeth R. Chen,Daphne Klotsa等)真实世界的物体很可能会有类似方式改变形状的微小缺陷这意味着更好地理解填充变化对于由小颗粒构建的纳米技术材料或对于药物密度重要的药物而言可能是重要的 “我相信这项研究对于设计基于纳米粒子的新材料具有巨大价值,”纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的Oleg Gang说 “它让我们完全了解不同形状的颗粒如何在大型组织中包装许多实际应用,从催化到电池,都依赖于颗粒填充“伦敦大学学院的Tomaso Aste也认为结果可能有用,但他补充说,他们需要进行双重检查他说,包装是一个难题,不同的计算机模拟可能会发现特定形状的包装密度更好或更差,这可能会改变景观期刊参考:物理评论X,DOI: