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結び目は、ロープに意図的に作られた複雑な構造です[ 2 ]。これは、実用的であったり、装飾的であったり、あるいはその両方である場合があります。実用的な結び目は、機能によって分類され、ヒッチ、ベンド、ループ結び、スプライスなどがあります。ヒッチはロープを別の物体に固定します。ベンドはロープの両端を互いに固定します。ループ結びはループを作る結び目です。スプライスは、ベンドやループを含む、複数の撚り糸の結び目を指します。[ 3 ]結び目は、最も厳密な意味では、ロープの端がハトメやアイから滑り落ちないようにするための、ロープの端にあるストッパーやノブを指す場合もあります。 [ 4 ]結び目は、その実用的な用途だけでなく、結び目理論として知られるトポロジーの分野で研究されているトポロジー的な複雑さから、古代から人々の関心を集めてきました。
結び目とその結び方は、歴史を通じて利用され、研究されてきました。例えば、中国の結び目は、唐と宋の時代（西暦960年～1279年）に中国の民俗芸術として始まった装飾的な工芸品であり、後に明代に普及しました。結び目理論は、近年における結び目の数学的研究です。
古代に起源を持つ結び目には、ボトルスリング、ボーライン、キャッツポー、クローブヒッチ、カウヒッチ、ダブルフィッシャーマンズノット、エスキモーボーライン、フィギュアエイトノット、ハーフヒッチ、カルムイクループ、片側オーバーハンドベンド、オーバーハンドノット、オーバーハンドループ、リーフノット、ランニングボーライン、シングルヒッチ、シーフノット、タークスヘッドノット、および2つのハーフヒッチがあります。
中国結びの主な結び方は、四花結び、六花結び、中国ボタン結び、二重連結結び、二重コイン結び、揚げ巻き、十字結び、四角結び、プラフォン結び、盤昌結び、そして幸運の結びの11種類です。
比較的新しい結び方としては、中国結びの友情結びがある。羊の脚結びは1627年に起源を持ち[ 5 ]、ウエスタンユニオンスプライスは電信の始まりに起源を持つ[ 6 ]。
結び目には様々な種類があり、それぞれに用途に応じた特性があります。ロープ（またはその他の結び目を作る素材）を別のロープ、クリート、リング、杭などの物体に取り付けるために使われる結び目もあれば、物体を縛ったり締め付けたりするために使われる結び目もあります。装飾的な結び目は、通常、それ自体で結び合わさって美しい模様を作り出します。
図や写真を見て、図解された結び方を習得できる人もいれば、実際に結び方を見ることで最もよく学ぶ人もいます。結び方の技術は、船乗り、スカウト、登山家、キャニオニングをする人、洞窟探検家、樹木医、救助隊員、舞台スタッフ、漁師、送電線作業員、外科医などによって伝承されることが多いです。国際結び目協会は、結び方の普及に尽力する団体です。
荷物を固定する必要があるトラック運転手は、機械的な利点を得るためにトラックヒッチを使用することがあります。結び目は洞窟探検家が岩の下に埋もれるのを防ぐことができます。多くの結び目は、臨時の道具としても使用できます。たとえば、ボーラインは救助ループとして使用でき、ムンターヒッチはビレイに使用できます。ダイヤモンドヒッチは、ロバやラバに荷物を縛り付けるために広く使用されていました。
山岳地帯のような危険な環境では、結び方は非常に重要です。誰かが渓谷や同様の地形に転落した場合、適切な装備と結び方の知識があれば、救助者を負傷者のもとへ降ろすための懸垂下降システムを構築し、さらに3人目の人が救助者と負傷者の両方を渓谷から引き上げるための牽引システムを構築することができます。結び方の応用例としては、ジップラインに似たハイラインの構築があり、これは物資、負傷者、あるいは訓練を受けていない人を川、岩の割れ目、渓谷を越えて移動させるために使用できます。ここで挙げたシステムは通常、カラビナと複数の適切な結び方の使用を必要とすることに注意してください。これらの結び方には、ボウライン、ダブルフィギュアエイト、ムンターヒッチ、ムンターミュール、プルージック、オートブロック、クローブヒッチなどがあります。したがって、山岳地帯に入る人は誰でも、安全性を高め、懸垂下降などの活動を行う能力を向上させるために、結び方と結び方システムに関する基本的な知識を身につけておくべきです。
結び目は組み合わせて、ストラップやネットなどの複雑なものを作るのに利用できます。ロープワークでは、ロープのほつれた端は、巻き結びと呼ばれる結び方でまとめられます。多くの種類の織物では、損傷を修復するために結び目が使われています。マクラメは、編み物、かぎ針編み、織物、フェルト化ではなく、結び目のみを用いて作られる織物の一種です。マクラメは、自立する立体的な織物構造物や平面作品を作ることができ、装飾品としてよく用いられます。
結び目は、それが作られたロープを弱くします。[ 7 ]結び目のあるロープが破断点まで引っ張られると、他の場所に欠陥や損傷がない限り、ほぼ必ず結び目またはその近くで破断します。結び目を固定する曲げ、圧縮、摩擦の力は、ロープの繊維に不均一なストレスを与え、最終的に強度の低下につながります。弱化と破断を引き起こす正確なメカニズムは複雑であり、継続的な研究の対象となっています。歪みに応じて色の違いを示す特殊な繊維が開発され、結び目の種類に関連するストレスの研究に使用されています。[ 8 ] [ 9 ]
相対結び目強度（結び目効率とも呼ばれる）は、結び目のないロープの破断強度に対する、結び目のあるロープの破断強度の比率です。特定の結び目の正確な値を決定することは困難です。なぜなら、繊維の種類、ロープのスタイル、ロープのサイズ、ロープが濡れているか乾いているか、荷重をかける前に結び目をどのように整えるか、荷重をかける速度、結び目に繰り返し荷重をかけるかどうかなど、多くの要因が結び目効率テストに影響を与える可能性があるからです。一般的な結び目の効率は、ロープの元の強度の 40 ～ 80% の範囲です。[ 10 ] [ 11 ]
ほとんどの状況では、ロープスプライスを使用するよりも、従来の結び目でループや曲がりを作る方がはるかに実用的です。後者はロープの強度をほぼ完全に維持できますが。慎重なユーザーは、結び目、経年劣化、損傷、衝撃荷重などによる強度低下の影響を考慮して、作業用に選択したロープの強度に大きな安全マージンを設けます。ロープの使用荷重制限は、一般的に、重要な用途では最大 15:1 の大きな安全率で指定されます。[ 12 ]生命を脅かす用途では、他の要因が関係してきます。[ 13 ]
ロープが切れなくても、結び目がほどけてしまうことがある。様々な悪条件下でもしっかりと結び目を保つ結び目は、そうでない結び目よりも安全だと言われている。
以下のセクションでは、結び目がほどける主な原因について説明します。
荷重がかかると、ロープが結び目を通って荷重の方向に引っ張られる張力が生じます。この状態が十分に続くと、ロープの端が結び目に入り込み、結び目がほどけて破損します。結び目が繰り返し引っ張られたり緩められたり、険しい地形を引きずられたり、マストや旗竿などの硬い物体に繰り返しぶつけられたりすると、この現象はさらに悪化する可能性があります。
しっかりと結んだ結び目でも、実際に張力がかかった際に滑りが生じる場合があります。これを防ぐには、作業端のロープを結び目の外側に十分に残し、荷重をかける前に結び目をきれいに整え、できる限りしっかりと締め付けてください。場合によっては、ストッパー結び、あるいはさらに良いのはバックアップ結びを使用することで、作業端が結び目を通り抜けるのを防ぐことができます。しかし、結び目が滑ることが確認された場合は、一般的に、よりしっかりとした結び目を使用する方が望ましいです。生命に関わる用途では、安全性を最大限に高めるためにバックアップ結びが必要となることがよくあります。
結び目を転覆させるとは、通常、特定の端を特定の方法で引っ張ることによって、その形を変え、その部分を再配置することです。[ 10 ]不適切に使用すると、結び目は簡単に、あるいは自然に転覆する傾向があります。転覆した結び目は、滑り落ちたり、ほどけたり（結び目が解けたり）する抵抗力がほとんどないことがよくあります。巻き上げた帆の結び目を結ぶリーフノットは、片方の端とその固定部分を引っ張ることで転覆させて解くことができ、引っ張られた紐の周りに結び目のもう一方の半分のカウヒッチに投げ込まれます。
結び目を別の結び目を結ぶ方法として、意図的に結び目をひっくり返すことがあります。例えば、ボウライン結びの「稲妻結び」などが挙げられます。キャリックベンドは、格子状の形に糸を通し、それをひっくり返して安定した形にすることで結ぶのが一般的です（糸の端を固定して格子状の形を維持する方法とは対照的です）。
他の物体をしっかりと固定することを目的とした結び目において、結び目の破損とは、固定対象物に対して結び目が相対的に動いてしまう状態を指します。結び目自体はほどけませんが、本来の機能を果たさなくなります。例えば、手すりに巻き付けて手すりと平行に引っ張った単純な巻き結びは、一定の張力までは持ちこたえますが、その後滑り始めることがあります。この問題は、負荷をかける前に結び目をよりきつく締めることで解決できる場合もありますが、通常は、巻き数を増やした結び方をするか、異なる直径または材質のロープを使用する必要があります。
結び目は、荷重がかかった後にほどくのに必要な労力によって種類が異なります。ウォーターノットのように非常にほどきにくい結び目は、「ジャミングノット」または「ジャミングノット」と呼ばれます。ツェッペリンベンドのように比較的簡単にほどける結び目は、「ノンジャミングノット」と呼ばれます。
結び目の種類は多岐に渡りますが、共通の特性によって分類体系が成り立ちます。例えば、ループ結びは、固定端に何らかのアンカーポイント（ループやオーバーハンド結びなど）があり、そこに作業端を丸めることで簡単に結び付けることができるという共通の特徴を持っています。ボーライン結びはその一例です。締め付け結びは、緩んだ束をしっかりと締め付けるために摩擦を利用することが多く、ミラー結びはその一例です。結び目は複数のカテゴリーに属することもあります。
トリックノットとは、マジック、ジョーク、パズルの一部として使用される結び目です。見た目から想像されるよりも簡単に結んだり解いたりできるため、これらの目的に適しています。最も簡単なトリックノットはスリップノットです。[ 15 ]その他、有名なトリックノットには以下のようなものがあります。
コックスコーミングとは、帆船時代に船乗りたちが行っていた装飾的な結び目細工のことである。
その一般的な目的は、船やボートの特定の物品や部品を装飾したり、保護したり、識別しやすくすることであった。
現在でも、ボートの舵柄や船の舵輪に細いロープを巻き付けてグリップ力を高めたり、船体中央部の舵の位置を識別したりするために、この素材が使われていることがある。
コックスコーミングで使用される結び方には、タークスヘッドノット、フレミッシュノット、フレンチホイッピングなどがあります。
結び目理論はトポロジーの一分野である。[ 17 ]結び目の数学的解析、その構造と性質、および異なる結び目間の関係を扱う。 [ 17 ]しかし、結び目における摩擦の役割は考慮されていない。実際、摩擦を考慮した満足のいく一般的な結び目理論は存在しない。[ 18 ]
トポロジーにおいて、結び目は、任意の数の交差または結び目のある要素を持つ単一のループで構成される図形です。空間内の閉じた曲線であり、その糸が互いに交差しない限り、移動させることができます。閉じたループであるため、数学的な結び目には適切な端がなく、解いたりほどいたりすることはできません。ただし、紐の物理的な結び目は、両端を融合することで数学的な結び目と考えることができます。複数の結び目が互いに巻き付いている構成は、リンクと呼ばれます。結び目とリンクを分類および区別するために、さまざまな数学的手法が使用されます。たとえば、アレクサンダー多項式は、特定の結び目に特定の数値を関連付けます。これらの数値は、三つ葉結び、8の字結び、および結び目のない結び目（単純なループ）で異なり、一方を他方に移動させることはできない（糸が互いに交差することなく）ことを示しています。[ 17 ]
結び目の単純な数学理論は、 Bayman [ 19 ]によって提案され、Maddocks と Keller [ 20 ] によって拡張されました。この理論は、経験的に検証するとほぼ正しい予測を行います[ 18 ] 。一般的な結び目については、同様に成功した理論は開発されていません。
結び目を作る技術とは、ロープ、ナイロンウェビング、その他の物品に結び目を作る際に用いられる技術と技能のことです。適切な結び方は、美しい結び目と乱雑な結び目の違い、そして時には生死を分けることもあります。何がうまくいき、何がうまくいかないのか、その微妙な違いを理解することが重要です。例えば、多くの結び目は、特に「バックアップ」がない場合、つまりロープの端がメインの結び目を通り抜けて強度を失わないように、通常はシングルまたはダブルオーバーハンドノットで「バックアップ」されていない場合、「はみ出したり、抜けたり」します。
結び方は、オーバーハンドノットのように非常に簡単なものもあれば、モンキーフィストノットのように複雑なものもあります。正しく結び目を作るには、結ぶ素材の種類（紐、コード、モノフィラメントライン、カーンマントルロープ、ナイロンウェビングなど）を理解する必要があります。例えば、綿紐は非常に細く、結びやすく、結んだ後にほどけないように内部摩擦が大きい一方、硬くて太さ5/8インチのカーンマントルロープは結びにくく、滑りやすいため、結んだ後にほどけてしまう可能性があります。
素材の形状も結び方に影響を与えます。ロープは断面が円形なので、結び方による影響はほとんどありません。一方、ナイロンウェビングは平らで、通常は「管状」構造、つまりらせん状に織られ、中空構造になっています。ウェビングの強度を最大限に維持するには、平行な部分が交差しないように、また結び目の中でウェビングの部分が交差する際にねじれないように、「平らに」結ぶ必要があります。
丸ロープを他の結び方で扱う場合、撚り糸の交差は重要です。例えば、8の字結びでは、結び目を「仕上げ」て締め付ける際に撚り糸を交差させると強度が低下します。さらに、結び目の強度を最大化するために、結び目が完成した状態では、固定端、つまり引き込みを行う側の端の曲率半径が大きくなければなりません。
結び目を仕上げたり解いたりする際には、フィッドと呼ばれる先細りの木片など、道具が用いられることがあります。フィッドは、ロープの接合によく使われる道具です。ワイヤーロープの登場により、「結び目」を作る際にも、他にも多くの道具が使われるようになりました。しかし、紐やその他の非金属製の器具の場合、使用される道具は一般的に、シープフットブレードのような鋭利な刃物や刃物に限られます。また、撚り合わせたロープを適切に巻き付けるための細い針、ナイロンなどの合成繊維用の熱切断器、そして（太いロープの場合）地面に転がして大きな結び目を滑らかにするための靴なども使われます。
ヌタウナギは、体を単純な一重結びにして、結び目を尾の方へ移動させることで皮膚から粘液を剥ぎ取ることが知られている。また、死骸に噛み付いた後に肉を剥ぎ取る際にも、この動作を逆方向（尾から頭へ）に用いる。[ 21 ]
「結び目」という言葉は、一般的には 3 つの異なる意味を持ちます。最も広い意味では、絡まりやねじれなどの偶発的なもの、およびコイル、束、かせ、玉などの保管に適した複雑なものを除き、ロープのすべての複雑なものに適用されます。
番目の意味では、ベンド、ヒッチ、スプライス、シネットは含まれず、3 番目の最も狭い意味では、この用語は、ロープのほどけを防ぐため、手掛かりを提供するため、または (小さな材料の場合のみ) ほつれを防ぐためにロープに結ばれたノブにのみ適用されます。