Simulation Playground

動かして、壊して、
理解する。

readerSpace にある動くページを、体験の入口ごとにまとめました。
まず見た目で面白いものから入ってもいいし、数値モデルや誤差の話へまっすぐ進んでも構いません。

  • 崩れる系・そろう系・模様が出る系を分けて探せる
  • 研究テーマにしやすいページをすぐ見つけられる
  • シミュレーションの意味や誤差の解説にも戻れる

Touch

すぐ触れる

スライダー、クリック、ドラッグですぐ変化が見えるページを優先して並べています。

Break

壊して学ぶ

秩序が崩れる瞬間や、パラメータで相が変わる瞬間が見やすいページを集めています。

Think

モデルとして読み直す

面白いだけで終わらず、「何を残して何を捨てたモデルか」までつなげて読めます。

Core Idea

面白い動きは、だいたい「少ないルール」と「強い非線形」から生まれる。

鳥の群れ、二重振り子、クラドニ図形、砂の崩れ方は見た目は違っても、少数のルールを繰り返した結果として全体構造が現れる、という点でつながっています。

Catalog

シミュレーション一覧

身近で直感的な内容から、抽象度や前提知識が高い内容へ、だいたい易しい順に並べています。カードは複数カテゴリにまたがることがあります。

Collective Motion

なぜ鳥は群れでそろって曲がるのか

局所ルールから全体秩序が立ち上がる、創発の入口です。

創発群れ
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Ant Colony

なぜアリは最短経路を見つけられるのか

フェロモンの正のフィードバックで、短い道ほどだんだん濃くなる様子を観察できます。

創発最適化
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Evolution / Genetics

なぜ好まれる色へ進化が偏るのか

RGB 遺伝子を持つ花の集団が、虫の好む色へ向かって選択・交叉・突然変異でどう進化するかを観察できます。

遺伝的アルゴリズム進化
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Ecology / Population

なぜ食う側と食われる側は波打つのか

草、ウサギ、キツネの粒子が動く様子と個体数グラフを同時に見ながら、捕食者と被食者が時間差つきで増減する周期を観察できます。

生態系個体数波
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Math / Graph

なぜ式を少し変えるとグラフの顔が変わるのか

1次、2次、3次、三角、指数、対数、ガウス関数を切り替えながら、パラメータを動かしてグラフの形の変化を学べます。

関数グラフ
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Complex Analysis

なぜ複素関数は平面を曲げるのか

z = x + iy の格子を z^2、z^3、1 / z、e^z、sin z、log z に通し、複素関数が平面をどう曲げるかを左右比較で観察できます。

複素関数等角写像
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Quantum / Angular Wavefunction

なぜ原子の雲はローブ形に広がるのか

水素原子の波動関数 ψ_nlm = R_nl Y_l^m のうち角度部分 Y_l^m を切り替えながら、ローブ形状、節、符号、位相を 3D で観察できます。

量子球面調和関数
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Electricity / Weather

なぜ雷は避雷針へ寄りやすくなるのか

避雷針あり・なしを切り替え、枝分かれしながら落ちる雷が、先端電場の簡易モデルでどこへ寄りやすくなるかを見比べられます。

電場
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Climate / Planet

なぜ少しの条件差で地球の気候が変わるのか

温室効果ガス、太陽距離、雲量、海の割合を変えながら、平均気温と氷・海・植生・乾燥の見た目がどう変わるかを簡易放射平衡モデルで観察できます。

気候放射平衡
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Astrophysics / Nuclear

なぜ星は中で燃える核を切り替えるのか

太陽型主系列星、大質量主系列星、赤色巨星、超巨星中心核を切り替えながら、pp 連鎖、CNO、三重アルファ、炭素からケイ素燃焼までを簡略モデルで見比べられます。

恒星進化核融合
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Energy / Nuclear

なぜ核分裂の熱が電気になるのか

核分裂、制御棒、一次冷却材、蒸気発生器、タービン、発電機までをつなぎ、出力と安全系の役割を同時に観察できます。

核分裂発電
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Optics / Refraction

なぜ宝石は内側から光るように見えるのか

宝石断面に入る光が、屈折率と分散によって内部反射し、色ごとに少し違う向きへ出ていく様子を簡易レイトレースで観察できます。

屈折全反射
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Geology / Paleontology

なぜ生き物は石になって残るのか

死骸が埋没し、酸素不足で分解が抑えられ、鉱物がしみこんで岩石化し、最後に侵食で見つかるまでを簡略モデルで観察できます。

化石地層
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Optics / Rainbow

なぜ雨粒で虹が分かれて見えるのか

太陽光が水滴に入って屈折し、内部反射してから再び屈折する流れを、白色光と単色光、主虹と副虹の切り替えつきで観察できます。

分散
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Chemistry / Enzyme

なぜ酵素があると反応が急に進むのか

A + B → C の通常反応と E + S → ES → E + P の酵素反応を切り替えながら、温度、活性化エネルギー、濃度、酵素量が反応速度へどう効くかを粒子の衝突で観察できます。

化学反応酵素
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Neuroscience / Synapse

なぜ神経はしきい値で突然発火するのか

興奮入力と抑制入力が膜電位にどう足し合わされ、しきい値発火、不応期、シナプス遅延へつながるかを 2 つのニューロンで観察できます。

神経しきい値
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Chaos

なぜ単純なルールで未来が読めなくなるのか

単純なルールでも未来の予測が難しくなる理由を、直感から整理します。

初期値敏感性非線形
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Lyapunov

なぜわずかな誤差が爆発的に広がるのか

誤差がどれだけ速く広がるかを、数値として見るページです。

指数予測可能時間
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Poincare

なぜ複雑な運動を断面で読むと構造が見えるのか

連続運動を断面で読む方法です。複雑な軌道の構造が見やすくなります。

断面位相空間
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Quantum / Information

なぜ量子回路は重ね合わせで振る舞いが変わるのか

古典側の NOT / BUF / AND / OR と、2 量子ビット側の X / H / Z / CNOT 両方向 / SWAP、Bell 状態、測定確率を同じ画面で比べられます。

量子情報重ね合わせ
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Computation / Automaton

なぜ単純な状態遷移で計算ができるのか

テープ、ヘッド、状態、遷移規則を見ながら、1 ステップ実行と自動実行で計算の進み方を追える教材ページです。末尾に 1 を追加する機械や 0/1 反転も試せます。

計算理論状態遷移
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Rotation / Mechanics

なぜコマは倒れずに首を振るのか

横から見た軸の傾きと、上から見た軸先端の軌跡を同時に表示しながら、自転速度、重力、傾き、摩擦が歳差運動と倒れ込みにどう効くかを観察できます。

回転運動歳差
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Mechanics

なぜ少しの差で軌道が読めなくなるのか

自由度が 1 つ増えるだけで、運動の読みやすさが一気に崩れます。

力学カオス
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Chaos / Results

二重振り子のカオス性を数値実験でどう測るか

複雑性、KS エントロピー、ノイズ比較、entropy production、information flow、surrogate test を 1 ページでつなげて読めます。

数値実験情報流エントロピー
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Astrophysics / Results

N体重力系のカオスはどう「情報輸送相」を作るのか

3体重力の 49 軌道を weak・intermediate・strong chaos に分け、OTOC、burst、TE network、edge-of-chaos を 1 ページで整理した結果ページです。

N体重力アバランシェ輸送相
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Chaos / Comparison

N体重力系のカオスと二重振り子のカオスは何が違うのか

二重振り子を fast scrambling、N体重力系を transport phase として読み比べ、Lyapunov、entropy、情報流、network の意味の違いを整理した比較ページです。

比較カオス輸送相
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Wave

なぜ見えない振動が模様になるのか

波の節が固定された線となって表れる、波動の可視化です。

定常波
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Wave Interference

なぜ波は重なると強め合い弱め合うのか

クリックの波紋、連続波源、壁、二重スリットを置きながら、干渉縞と回り込みを観察できます。

干渉回折
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Crystal Growth

なぜ雪は六角形に枝分かれするのか

拡散と成長の競争で、六角対称の枝分かれ模様が出てきます。

DLA結晶成長
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Cellular Automaton

なぜ単純な生死ルールで複雑な模様が生まれるのか

描いて試しながら、静止・振動・移動・放出といった模様の型を観察できます。

セルオートマトン創発
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Reaction Diffusion

なぜ化学反応で縞や斑点が生まれるのか

Feed と Kill を少し動かすだけで、縞、斑点、迷路のような自然模様が切り替わります。

模様形成チューリングパターン
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Granular

なぜ砂は山を作って突然崩れるのか

真下に落ちて、詰まれば斜めに崩れる。単純なルールから山ができます。

粒状体安息角
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Granular / Force

なぜ力は粒の中で筋のように伝わるのか

上から押す力、押す幅、摩擦を変えながら、どの粒に接触力が集中し、どこに力鎖ができるかを観察できます。

粒状体力鎖
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Fire / Flow

なぜ火は上昇流を作り煙はちぎれて流れるのか

炎を描くと上昇流が立ち、煙が風と壁でちぎれながら流れます。火花、冷却、障害物までその場で試せます。

浮力流れ場
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Buoyancy / Mechanics

なぜ浮いても前へ進むのは難しいのか

ボトル本数と配置、こぐ力、水の抵抗を変えながら、浮力の余裕と安定性、前進の難しさをまとめて試せます。

浮力安定性
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Lava / Crystal Growth

なぜ冷え方で結晶の大きさが変わるのか

急冷では小さい結晶が多数、徐冷では少数の大きな結晶が育つようすを、冷却速度、核生成、結晶成長の条件を変えながら観察できます。

火成岩結晶成長
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Orbit / Gravity

なぜ投げた星は落ちるか回るかに分かれるのか

惑星をドラッグして投げると、中心星の重力で落下・周回・脱出が切り替わります。月つき惑星や重い星も追加できます。

重力軌道
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Solar Wind / Aurora

なぜ太陽風でオーロラが光るのか

太陽風が強まると磁気圏が押し縮められ、一部の粒子が極地方へ導かれてオーロラになります。地磁気とのせめぎ合いを見られます。

磁気圏オーロラ
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Relativity / Black Hole

なぜブラックホールの近くでは光が大きく曲がるのか

左から来る多数の光線を飛ばし、少し曲がって逃げる光、光子球近くで大きく巻く光、事象の地平面へ捕獲される光を見比べられます。

相対論光子球
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Economy / Circulation

なぜ誰かの支出が誰かの収入になるのか

家計、企業、銀行、政府の間で、誰の支出が誰の収入になるのかを追う簡易モデルです。景気、家計資金、企業債務の動きを一緒に見られます。

循環マクロモデル
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Boiling / Mixture

なぜ沸かすほど液体は濃くなるのか

濃度の違う液体を混ぜて加熱すると、水だけが蒸発して濃度が上がります。濃いほど沸点が上がる簡易モデルです。

沸点上昇混合
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Oil / Water

なぜ振ると混ざり止めると分かれるのか

振ると細かい液滴に分かれて白っぽく混ざり、止めて待つと比重差でまた油層と水層へ戻る様子を観察できます。

比重差乳化
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pH / Neutralization

なぜ pH は平均せず中和で決まるのか

酸性液体とアルカリ性液体を混ぜると、H+ と OH- が中和して pH が変わります。単純平均ではない混合を試せます。

中和pH
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Plant / Metabolism

なぜ植物は昼に増え夜に消耗するのか

昼は CO2 を使って栄養と O2 を作り、夜は O2 と栄養を消費します。収支が黒字なら成長し、尽きると枯れます。

光合成呼吸
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Friction

なぜ動き出す瞬間だけ強く抵抗するのか

箱を押す実演で、静止摩擦、動摩擦、熱化の違いを追えます。

散逸接触力
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Field

なぜ見えない場は空間に向きを持つのか

電荷や棒磁石を動かしながら、力線、ベクトル場、テスト粒子の流れを比較できます。

電磁気力線
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Lorentz Force / Magnetism

なぜ磁場の中では粒子が横へ曲がるのか

速度ベクトル、磁場ベクトル、電荷の正負を変えながら、ローレンツ力 q v × B と円運動・らせん運動の投影を一画面で観察できます。

ローレンツ力右ねじ
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Induction / Eddy Current

なぜ磁石を動かすと見えないブレーキが生まれるのか

磁石を導体板の上でドラッグしながら、磁束変化、渦電流、レンツの法則、磁気ブレーキを一画面で観察できます。

渦電流レンツの法則
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EM Wave / Antenna

なぜアンテナは見えない波を送って受け取れるのか

送信アンテナと受信アンテナを同時に表示し、電場、磁場、偏波、半波長整合が受信効率へどう効くかを一画面で見られます。

電磁波偏波
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Radar / Measurement

なぜレーダーには存在しない目標が映ることがあるのか

走査レーダーで、実在反射に加えて海面反射、多重反射、ノイズ、大気ダクト風の誤検出がどう混ざるかを観察できます。

レーダー多重反射
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Ising / Critical

なぜ温度を変えるとスピンが急にそろうのか

温度と外部磁場を変えながら、格子上のスピンがそろったり乱れたりする相転移の入口を観察できます。

磁化相転移
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Magnets / Collective

なぜ小さな磁石は外場で向きをそろえるのか

外部磁石を近づけると小さな棒磁石が少しずつ向きをそろえます。局所磁場と平均方向の立ち上がりを観察できます。

磁場集団配向
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Optics

なぜ空は青く夕焼けは赤いのか

大気中の散乱を、角度と波長の違いで見られる可視化ページです。

レイリー散乱光学
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Optics / Quantum

なぜしきい値を超えると光が一気に立ち上がるのか

ポンプ励起で反転分布を作り、誘導放出と共振器の往復で光が増幅され、しきい値を超えると出力ビームが立ち上がる様子を観察できます。

レーザー誘導放出
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Mechanics / Thermodynamics

なぜ燃焼の往復運動が回転になるのか

吸気、圧縮、燃焼・膨張、排気の 4 工程を、ピストン、バルブ、点火プラグ、クランク運動の対応つきで観察できます。

内燃機関熱機関
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Simulation Theory

なぜ現実を削るとモデルで考えられるのか

現実との違い、近似、誤差、収束の考え方を解説側から整理します。

モデル化収束
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Statistics

なぜ同じ実験でも結果はばらつくのか

シミュレーション結果や実験データを、どこまで信用するかを見るページです。

標準偏差誤差
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Routes

目的別の見方

どれから読むか迷う場合は、次の 3 ルートが自然です。

Route 1

見た目の変化から入る

  1. 鳥の集団
  2. クラドニ図形
  3. 雪の結晶

まず「きれい」「壊れた」「模様が出た」を優先するルートです。感覚を先に作れます。

Route 2

予測不能をたどる

  1. カオス現象
  2. Lyapunov 指数
  3. 二重振り子
  4. ポアンカレ写像

「なぜ法則に従うのに読めないのか」を、概念から具体例へつないでいくルートです。

Route 3

研究テーマとして整える

  1. シミュレーションとは
  2. 統計と誤差解析
  3. レポート作成法

動くものを見たあと、研究としてどう説明し、どう信用を積むかを整理する流れです。

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