モノポールと数論

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 人間が存在するためにはバリオン数生成が必要だが、バリオン数生成はハドロンにおけるクォークの閉じ込めを引き起こす。このクォークの閉じ込めを実現するモノポールとハドロンの非因果的な結びつき(アーベリアン射影)はデイトリッパーの例であり、この場合は数論の実体(超弦理論)が観測者となってモノポールとハドロンを非因果的に結ぶ。ただし、観測者と観測対象は物質宇宙と非物質宇宙に分かれて存在する。すなわち、モノポールとハドロンが物質宇宙にあるとき、数論の実体(超弦理論)は背景宇宙にあり、モノポールとハドロンが背景宇宙にあるとき、数論の実体(超弦理論)は物質宇宙にある。なお、細胞宇宙と不動産宇宙にバリオン数生成と重力モノポール(これはD3-ブレーンと非因果的に対応する)は生じないので、細胞宇宙と不動産宇宙に数論の実体(超弦理論)は生じない。
 アーベリアン射影では、モノポールとハドロン(ゲージ理論)が数論(超弦理論)を観測者としてデイトリッパーを形成する。それを図示すると、 L A M B C D E である。ただし、 は非因果的対応を表し、 は因果的対応を表す。また、 L は光を表し、 M はハドロンなどの物質を表す。また、 A はモノポール、 B は数論、 C はゲージ理論、 D は超弦理論(ミラー対称性)、 E は重力モノポールである。
 モノポールは次のような数直線的解釈を持つ。まず、有理数 Q は整数 Z の逆数の n 倍なので、 Q = α n Z である。ただし、 Z Q は長さの次元を持つ数直線上に並ぶので、 α は値が1で長さの2乗の次元を持つ。また、整数 n は数直線の伸縮の影響を受けない位相不変量である。これは、ディラックの量子化条件 g = c 2 n e と同じ形なので、モノポールの数直線的解釈である。(整数から有理数への拡大をガロア群の類似と考え、 n をエタールコホモロジーの類似と考えると、 α はガロア表現の類似である。また、数直線上に並ぶ Z Q は逆元を持たないのでスキームの類似である。)
 モジュラー形式 f a z + b c z + d = c z + d k f z a d- b c = 1 の特別な場合 z k f z = f - 1 z a b c d = 0 -1 1 0 は、モノポールの数直線的解釈 Q = α n Z に、非因果的な置き換え Q f ( z) α 1 Z f - 1 z n z - k を行って得られる。ただし、ガロア表現の類似 α を省略するために、 Q Z を関数 f のなかに押し込む。また、 Q Z は同じ数直線上にあるので、同じ変数 z に対応し、省略される α - 1 に対応する。(実リー群 S L (2, R ) a b c d とその最大コンパクト部分群 S O ( 2 ) がつくる対称空間はリーマン面なので、 S L 2 R は複素正則変換である。したがって、変数 z は複素数である。)また、 n が加算されるとき Q z も加算されるが、 k 0 のとき n は一定なので、 k は0という条件で z を加算するとき、その加算はキャンセルされる。すなわち、次のモジュラー形式が成り立つ。 f z + 1 = f z a b c d = 1 1 0 1  モジュラー形式の本質はガロア表現の類似 α の省略だが、これは整数 Z 側(電荷 e 側)で生じるので、モジュラー形式は電荷 e と非因果的に対応する。また、モノポール g の数 n はエタールコホモロジーの類似なので、モノポール g はガロア表現と非因果的に対応する。なお、モジュラー形式の一般形は二重剰余空間上の関数(保型形式)であり、そこに現れる群 G の既約表現が保型表現である。
 保型表現は幾何学的ラングランズ対応では G -主束のモジュライ空間上のD-加群に対応し、その物理的解釈はAモデル型の4次元理論(この理論の超対称性 N 4 から 2 に変えたものはドナルドソン理論に対応する)の空間次元をコンパクト化して得られるAモデル型の2次元理論である。(一般に、空間次元のコンパクト化は非因果的である。すなわち、物質宇宙をコンパクト化すると背景宇宙になり、背景宇宙をコンパクト化すると物質宇宙になる。)また、ガロア表現は幾何学的ラングランズ対応では局所系に対応し、その物理的解釈はBモデル型の4次元理論(この理論の超対称性 N 4 から 2 に変えたものはサイバーグ・ウィッテン理論に対応する)の空間次元をコンパクト化して得られるBモデル型の2次元理論である。
 数論(ラングランズ対応)と N = 2 超対称ヤン・ミルズ理論は非因果的に対応するが、数論と超弦理論(ミラー対称性)は因果的に対応する。それらの関係を図示すると、以下のようになる。 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 D1 D2 D3 E1 E2 E3 ただし、 は非因果的対応を表し、 は因果的対応を表す。また、 A 行はディラックの量子化条件であり、 A1 は電荷、 A2 は電磁双対性、 A3 はモノポールである。また、 B 行はラングランズ対応であり、 B1 は保型表現あるいは G -主束のモジュライ空間上のD-加群、 B2 はラングランズ双対、 B3 はガロア表現あるいは局所系である。また、 C 行は N = 2 超対称ヤン・ミルズ理論であり、 C1 はドナルドソン理論、 C2 は電磁双対性、 C3 はサイバーグ・ウィッテン理論である。また、 D 行はミラー対称性であり、 D1 はAモデル、 D2 はT-双対性、 D3 はBモデルである。また、 E 行は重力モノポールにおけるディラックの量子化条件であり、 E1 は物質、 E2 はS-双対性、 E3 は重力モノポールである。
 Bモデル( D3 )に対応するIIB型超弦理論はS-双対性により自分自身に移るが、このS-双対性はM理論によりT-双対性( D2 )と同一視できる。したがって、IIB型超弦理論のなかの一部(D3-ブレーンと7-ブレーン)は D1 に移動できる。この D1 に移動したD3-ブレーンと7-ブレーンは E1 (バリオン数生成)に由来するゲージ理論(弱い相互作用と強い相互作用)の非因果的な起源である。また、 E3 D3 にあるD3-ブレーンと非因果的に対応するので、 E1 (バリオン数生成)に由来するゲージ理論(弱い相互作用と強い相互作用)の拡張( N = 4 超対称ヤン・ミルズ理論)は、 E を通じて D3 にあるD3-ブレーンと非因果的に対応する。これはAdS/CFT対応である。
 一方、Aモデル( D1 )に対応するIIA型超弦理論にあるM5-ブレーンはS-双対性により自分自身に移る。このS-双対性はM理論によりT-双対性( D2 )と同一視できるので、M5-ブレーンは D3 に移動できる。この D3 に移動したM5-ブレーンは C3 と非因果的に対応する。これは C3 のIIA型超弦理論的起源である。一方、 D3 にあるD3-ブレーンと7-ブレーンは C3 と非因果的に対応する。これは C3 のIIB型超弦理論的起源である。また、 D1 にあるM5-ブレーンがつくる6次元(2,0)理論は、コンパクト化を経て、 E1 にある N = 4 超対称ヤン・ミルズ理論と非因果的に対応する。この N = 4 超対称ヤン・ミルズ理論はM5-ブレーンのS-双対性を受け継ぐので、そのコンパクト化(幾何学的ラングランズ対応の物理的解釈)に現れる(そのS-双対性を起源とする)ラングランズ双対は、M5-ブレーンのS-双対性とM理論により同一視されるT-双対性に対応する。

公開日2025年06月21日
最終更新日2026年07月13日
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代表取締役 大安のぼる



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