穴

穴とは、特定の媒体（通常は固体）に開けられた、または媒体を貫通する開口部のことです。穴は自然および人工のプロセスによって発生し、さまざまな目的に役立つ場合もあれば、多くの工学分野で対処する必要がある問題を表す場合もあります。材質と配置に応じて、穴は表面のくぼみ（地面の穴など）である場合もあれば、表面を完全に貫通している場合もあります（穴あけパンチで紙に開けた穴など）。

穴は、自然のプロセスや人間や動物による意図的な行為など、さまざまな理由で発生します。食料を探しているときに作られた穴、木を植え直すために作られた穴、物を固定するために作られた柱穴など、意図的に地面に作られた穴は、通常、掘削のプロセスによって作られます。物体に意図せずに穴が開いた場合は、損傷の兆候であることがよくあります。ポットホールやシンクホールは、人間の居住地に損害を与える可能性があります。^[1]

穴はさまざまな物質に、さまざまな規模で発生する可能性があります。人間が観察できる最小の穴にはピンホールや穿孔がありますが、穴として説明される最小の現象は電子ホールです。電子ホールとは、原子または原子格子内で電子が欠けている位置のことです。穴として説明される最大の現象は超大質量ブラックホールで、これは地球の太陽の数十億倍の質量を持つ天体です。

地球上で最も深い穴は、人工のコラ超深度掘削孔であり、実際の垂直掘削深度は7.5マイル（12キロメートル）以上であり、これは地球の中心までの約4,000マイル（6,400キロメートル）の距離のほんの一部に過ぎません。^[2]

数学では、穴はさまざまな方法で調べられます。その 1 つがホモロジーです。これは、特定の代数的対象を位相空間などの他の数学的対象に関連付ける一般的な方法です。ホモロジー群はもともと代数的位相幾何学で定義され、ホモロジーはもともと多様体と呼ばれる数学的対象の穴を定義および分類するための厳密な数学的手法でした。ホモロジー群を定義する最初の動機は、2 つの形状はそれらの穴を調べることで区別できるという観察でした。^[3]たとえば、円は円板ではありません。円には穴が貫通していますが、円板は固体だからです。^[4]また、通常の球は円ではありません。球は 2 次元の穴を囲んでいますが、円は 1 次元の穴を囲んでいるからです。穴は非物質的なので、どのように定義するか、または他の穴とどのように区別するかはすぐにはわかりません。

もう一つはホモトピー群の概念である。これは位相空間の不変量であり、非自明な場合（この場合、空間はk連結ではないとも言える）、空間に点に収縮できない球が含まれているという意味で「穴」の存在を検出する。穴という用語は、これらのオブジェクトについて議論するときに非公式によく使用される。^[5]

表面については、より直感的な意味に近い概念が存在します。連結された有向表面の種数は、結果として得られる多様体を切断することなく、交差しない閉じた単純曲線に沿った切断の最大数を表す整数です。^[6]素人の言葉で言えば、それは3次元空間のサブ多様体として表されるときに表面が持つ「穴」の数とまったく同じです。

物理学では、反物質は広く穴として説明されており、通常の物質と一緒になって穴を埋めると、穴と物質の両方が互いに打ち消し合うことになります。これは、道路の穴をアスファルトで塞いだり、水面下の泡を同量の水で満たして打ち消したりするのと似ています。最も直接的な例は電子の穴です。かなり一般的な理論的説明はディラックの海によって提供されており、これは陽電子（または一般に反粒子）を穴として扱います。穴は、半導体、つまりトランジスタの材料における2つの主要な伝導形態の1つを提供します。穴がなければ電流は流れず、トランジスタは穴の生成を有効または無効にすることでオンとオフを切り替えます。

動物の体には、酸素や食物の摂取、老廃物の排泄、生殖目的のその他の体液の摂取や排出​​など、さまざまな生物学的機能を果たす特殊な穴がある傾向があります。単純な動物の中には、1つの穴がこれらすべての目的を果たすものもあります。^[7]穴の形成は、動物の発達において重要な出来事です。

すべての動物は、胚発生の初めに1つの穴、胚孔から始まる。もし2つの穴がある場合、2つ目の穴は後から形成される。胚孔は胚の上部または下部に形成される。^[7]

グラミシジンAはらせん状のポリペプチドで、持ち運び可能な穴として説明されています。二量体を形成すると、細胞二重膜に埋め込まれ、水分子が通過できる穴を形成します。^[8]

エンジニアリング、機械加工、およびツール作成において、穴は止まり穴または 貫通穴（スルーホールまたはクリアランスホールとも呼ばれる）のいずれかになります。止まり穴とは、ワークピースの反対側まで貫通することなく、指定された深さまでリーマ加工、ドリル加工、またはフライス加工された穴です。貫通穴とは、物体の材料を完全に貫通するように作られた穴です。言い換えれば、貫通穴とは物体を完全に貫通する穴です。貫通 穴に使用されるタップは、通常、テーパー状になっています。これは、タップがより速くなり、タップが穴から出るときに切りくずが放出されるためです。

盲穴の語源は、そこから見通すことができないということです。また、特定の深さまで削られたあらゆる特徴を指すこともあり、より具体的には、内部にねじ山が切られた穴 (タップ穴) を指します。ドリルの先端を考慮に入れない場合、盲穴の深さは、通常、ねじ山の深さよりもわずかに深くなります。

止まり穴にねじを切る方法としては、次の 3 つの方法が認められています。

1. 従来のタップ、特にボトムタップ
2. シングルポイントねじ切りでは、ワークピースを回転させ、先の尖った切削工具を内部ねじのピッチと同じ速度でワークピースに送り込みます。止まり穴の内部でのシングルポイントねじ切りは、穴あけと同様に、貫通穴での作業よりも本質的に困難です。これは、手動加工が唯一の制御方法であった時代には特に当てはまりました。今日では、CNCによってこれらの作業のストレスは軽減されていますが、それでも貫通穴の場合よりも困難です。
3. ヘリカル補間では、ワークピースは静止したまま、コンピュータ数値制御(CNC) がフライスカッターを特定のねじ山の正しいヘリカルパスに沿って移動させ、ねじ山をフライス加工します。

米国の工具メーカーのうち少なくとも 2 社が、止まり穴のねじフライス加工用工具を製造しています。イリノイ州ロックフォードの Ingersoll Cutting Tools とテキサス州ヒューストンの Tooling Systems です。Tooling Systems は 1977 年に、油井防噴装置の止まり穴に大きな内ねじをフライス加工する装置である Thread Mill を発表しました。今日では、多くの CNC フライス盤がこのようなねじフライス加工サイクルを実行できます (「外部リンク」セクションでこのような切削のビデオを参照してください)。

電子機器におけるスルーホールの用途の1つは、スルーホール技術である。これは、プリント基板（PCB）に開けられた穴に部品のリード線を挿入し、手動組み立て（手作業による配置）または自動挿入マウント機を使用して反対側のパッドにはんだ付けする実装方式である。 ^{[9] [10]}

ピンホールは、通常、ピンなどの細く尖った物体を布地や非常に薄い金属層などの貫通しやすい材料に押し付けることによって作られる小さな穴です。他の方法で作られた同様の穴も、しばしばピンホールと呼ばれます。ピンホールは、さまざまな理由で意図的に作られることがあります。たとえば、光学では、 ピンホールは特定の光線を選択するための開口部として使用されます。これは、レンズを使用せずに画像を形成するためにピンホールカメラで使用されます。^[11]農産物の包装のピンホールは、包装内の雰囲気と相対湿度を制御するために使用されてきました。^[12]

多くの分野で、ピンホールは製造プロセスの有害な副作用です。たとえば、マイクロ回路の組み立てでは、回路をコーティングする誘電 絶縁層のピンホールにより回路が故障する可能性があります。したがって、「誘電層の厚さ全体にわたって突出する可能性のあるピンホールを回避するために、各スクリーニング後に乾燥と焼成を伴う複数の誘電体層をスクリーニングするのが一般的な方法です」。これにより、ピンホールが連続するのを防ぎます。^[13]

穴は哲学において珍しい存在論的位置を占めていることが指摘されている。穴は実体があり数えられる物体として言及される傾向があるが、実際には別の物体における何かの不在である。^{[14] [15]}

視覚の研究では、穴は図地の特殊なケースである。なぜなら、地の領域は完全に図に囲まれているからである。ある領域が視覚的な穴として認識されるためには、3つの要素が重要である。それは、囲まれた領域が背後にあることを示す奥行き要素、囲まれた領域と周囲のグループ化、そして穴ではなく図として認識される図形要素（対称性、凸状性、または親しみやすさなど）である。^{[16] [17]}

穴が特別なものであるかどうか、また穴が独自の形状を持っていると認識されているかどうかについては議論がある。穴は場合によっては特別なものであるかもしれないが、輪郭の所有権に関してはそうではない。^[18]

不規則な模様や小さな穴の集まりを嫌う人がおり、これをトライポフォビアと呼びます。^{[19] [20]}研究者は、これはトライポフォビアの形状を危険や病気と関連付ける生物学的嫌悪感の結果であり、進化論的な根拠があるのではないかと仮説を立てています。^{[21] [19]}

大衆文化における穴の使用例としては、ビートルズの 1967 年のアルバム「サージェント・ペパーズ・ロンリー・ハーツ・クラブ・バンド」に収録されている曲「ア・デイ・イン・ザ・ライフ」の歌詞 が挙げられます。

今日ニュースを読んだんだけど、
ランカシャーのブラックバーンに4000個の穴があった。
穴は小さいものだったけど、
全部数えなければならなかった。
アルバート・ホールを埋めるのにどれだけの穴が必要かが分かったんだ。^[22]

4,000 個の穴という表現はジョン・レノンが書いたもので、同じ 1 月 17 日のデイリー・メール紙のFar & Nearニュース速報に触発されたもので、このニュース速報は、この歌の前の詩にもインスピレーションを与えている。「道路の穴」という見出しの下、速報では次のように述べられている。「議会の調査によると、ランカシャー州ブラックバーンの道路には 4,000 個の穴があり、1 人あたり 26 分の 1 個の穴がある。ブラックバーンが典型的だとすると、英国の道路には 200 万個の穴があり、ロンドンには 30 万個の穴がある」。^[23]穴は、別の物体の側面としてしか存在できないため、存在論的な寄生虫とも表現されている。 ^[14]穴を物理的な物体として捉える心理学的概念は、ロールプレイング ゲームで例示される架空の概念であるポータブル ホールで論理的に極限まで推し進められ、人が持ち運んだり、物を保管したり、必要に応じて自分で入ったりできる「穴」として特徴付けられている。^[24]

芸術においては、穴は、日本における「間」の概念のように、負の空間と呼ばれることもあります。

穴は、実体のない物に存在するものとして比喩的に言及されることもある。例えば、重要な詳細を欠いた出来事の説明をする人は「物語に穴がある」と言われ、説明されていない物語要素を持つフィクション作品はプロットホールがあると言われる。^[25]喪失を経験した人は「心に穴がある」と言われることが多い。「神の形をした穴」という概念は、宗教的な談話に登場します。

人間の魂には「神の形の穴」があるとよく言われます。信仰深い人なら、神が人間が神を受け入れやすくするためにそこに穴を開けたと説明できます。自然主義者や無神論者なら、神の形の穴は魂ではなく心にあると信じます。そして、神の概念が人類の中で進化した理由を探します。^[26]

穴を表すUnicode記号U+1F573は、2014年にUnicode 7.0のその他の記号と絵文字チャートの一部として承認され、 ^[27] 2015年に公開されたEmoji 1.0の一部でした。^[28]絵文字の絵による表現はプラットフォームに依存するため、Emojipediaではさまざまなプラットフォームで描かれた穴の記号の画像を掲載しています。^[29]

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  キツネが巣穴として地面に掘った穴。
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  インコが巣として使うユーカリの木の穴。
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  ラオスの木の幹にある大きな穴から見える木々。
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  スロベニア、カラヴァンクス上空の雲の穴。
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  足が見える穴の開いた靴下。
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  大マゼラン雲の前のブラックホールのシミュレーション画像。
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  イベント・ホライズン・テレスコープによるブラックホールの初画像。
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  スルーホールめっき（スルーホール技術）を施した部品のリード穴（金めっき）を示すプリント基板のクローズアップ図。
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  ギターの表面に精密に彫られたサウンドホールにより、望ましい音を出すことができます。
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  第一次世界大戦の漫画。もっといい漫画をご存知なら、ブルース・バーンズファーザー作、1915年を読んでみてください。
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  ベルリンの壁に開いた穴、2019年。
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  紙や類似の材料に穴を開けるために使用される手持ち式の穴あけパンチ。

• 環状構造（数学）
• 窪地（地質学）
• 穴の法則
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