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02_自分もそうだがほとんどの人が分からない宇宙際タイヒミュラー理論(IUT)を、個人的に推しているということもあり、無理ゲーなのは百も承知で解説してみる

変形と対称性、次元を操る職人技


さあ、抽象世界の冒険者たちよ(威勢だけはいい)!

心の準備はよろしいでしょうか?IUTの迷宮にさらに深く足を踏み入れて、最初の「何だこれ?」という反応を超えて、この数学の驚異を駆り立てる核となる概念へと迫っていきましょう。

数論と幾何学の橋渡しをするという壮大な目標を、望月さんがどのように達成したのか(少なくとも、達成したように思われることをどのように実現したのか)、それを理解することを目指します。

目に見えるものだけじゃない!変形こそが鍵

素数、整数、和という、至ってシンプルな関係を扱うABC予想に戻ってみましょう。

01で、私たちが慣れ親しんだ幾何学的、代数学的なアプローチでは、この暗号を解読することができなかったことを思い出してください。そこで、型破りな望月さんは、なんと、「普通の」数学の地平を歪めるという奇策に打って出たのです!不足していたのは、数学的構造の特定の側面が、その核となるアイデンティティを完全に失うことなく、微妙に「変化」したり「変形」したりする方法を捉える手段だったことに気がついたのです。望月さんは、これらの変化を「変形」と呼びました。

具体例で体感(みんな大好き、具体的なお話)!

輪ゴムを想像してみてください。伸ばしたり、ねじったりしても、それは根本的には、ただの輪ゴムですよね。IUTにおける変形はもっと繊細で、根底にある関係性の捉え方を変えるようなものです。たとえば、シンプルな幾何学的図形である長方形を思い浮かべてみてください。4つの直角と平行な辺を持つ、馴染み深い構造ですよね。それを変形して平行四辺形にするには、辺を傾けて直角にしなければ良いわけです。

これが変形の一例です。

IUTの世界では、長方形自体の基本的な性質を壊すことなく、与えられた数学的システムの中で「垂直」や「平行」といった概念をどう捉えるかを変化させることによって変形を実現する、そんなイメージです。

そもそも、なぜ変形?

一体何のために、わざわざややこしい「変形」なんて考え出す必要があるんだ?そう思った方もいるのではないでしょうか。理由は、変形が新しい可能性の扉を開くからです!従来の数学では、多くの場合、固定された不変的な枠組みの中で、構造や概念を扱ってきました。しかし、ABC予想という秘密を解き明かすために、この静的な視点を超えて、数学的構造がどのように変化し変容し得るのかを探求する必要があったのです。

万華鏡を想像してみてください。少し回すと…あら不思議!全く新しい世界が見えてきますね。変形がもたらすのは、まさにそのような効果なのです。一見無関係に見えるもの、たとえばシンプルな整数を扱うABC予想と、複雑な振る舞いをするあの摩訶不思議なテータ関数を、思いもよらない方法で繋ぐ、そんな隠れた道筋を照らし出す力を持っているのです。

対称性、いざ登場!秩序と柔軟性の物語

変形の概念と密接に関係しているのが「対称性」という概念です。これは、身の回りにあるバランスや調和を表現した、一種の美意識と言えるでしょう。数学の世界では、対称性を利用することで、物事を単純化し、パターンを見出すことができます。なんと、私たちがあえて物事を変形させている、IUTという逆転の発想の世界においても、対称性には重要な役割が与えられているのです!

2つの対称性

望月さんはホッジ劇場で、大きく分けて2つの対称性、すなわち「Fl対称性」と「F±l対称性」を用いています。

Fl対称性:
これはフレキシブルな対称性と思ってください。掛け算、つまり物事を「掛ける」という考え方だけを扱います。この柔軟性のおかげで、全体を崩すことなく、システム内のものを並べ替えることができます。紐に通されたビーズのように順番を変えても、紐がビーズを繋ぎ止めている状態は変わらないのです。

F±l対称性:
このタイプの対称性はより厳格です。足し算と掛け算の両方を考慮に入れなければならず、扱いが少々厄介になります。時計の歯車が完璧にかみ合っている様子を思い浮かべてください。1つの歯車を間違って動かすと、全体が狂ってしまいます。

曲芸師:全てを司るlog-テータ格子

01で出てきたホッジ劇場、そう、あの数学的レゴブロックを覚えていますか?これら無数のホッジ劇場が、複雑に絡み合って形成する巨大なネットワークを「log-テータ格子」と呼びます。各ホッジ劇場が、巨大な蜘蛛の巣の結び目に位置しているのを想像してください。ただし、これは皆さんご存じの、整然と秩序立った蜘蛛の巣ではありません。これはワイルドでダイナミック、多次元かつ(当然のことながら)まったくもって理解不能な、混沌とした代物です(すみません、これ以外に的確な表現が見つかりませんでした)。その構造は、2種類の対称性を内包し、望月さんの重要なアプローチの1つである「次元の分解」を反映しています。

対数(他の数学的操作と相性が悪くて困り者の対数)を「分離」する舞台こそ、このlog-テータ格子なのです。対数に関する側面だけを他の要素から切り離して処理する、ということです。あえて料理のレシピに例えれば、ダマにならないようにする、特定の材料は別の材料とは異なる方法で混ぜるようにする、そんなイメージです。そして、テータリンクとそのFl対称性はそれぞれ独立した次元を占めているのです。

(続く…かどうかは未定!)


次回は、log-テータ格子という大海にさらに深く潜り、望月さんがどのようにして、構築された奇妙な新世界について対話することを可能にするフレームワーク(多輻的表現)を作り上げていったのかを見ていきます。それは言ってみれば、この全く不可解な数学的宇宙を(願わくば)幾分か分かりやすい言葉で語れるようになる、そんな魔法の言語ツールを手に入れるようなものです。お楽しみに!

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