この本の全体 目次と読む順
- 第 0 部 入口 — この本の読み方
- 0-01 この本の読み方
- 0-02 一枚の絵
- 0-03 問題文を一語ずつ読む
- 0-04 数学の四次元と物理の四次元
- 第 1 部 数学の準備
- 1-01 ベクトル空間と線形写像
- 1-02 群とは何か
- 1-03 リー群とリー環
- 1-04 SU(2) と SU(3)
- 1-05 多様体と接空間
- 1-06 微分形式と外微分
- 1-07 ベクトル束と接続
- 1-08 確率と測度
- 1-09 無限次元の確率
- 1-10 ヒルベルト空間と自己共役作用素
- 1-11 フーリエ解析と分布
- 1-12 寄り道:四次元でだけ起きること
- 第 2 部 物理の準備
- 2-01 ラグランジアンと作用
- 2-02 場という考え
- 2-03 電磁気学はゲージ理論である
- 2-04 特殊相対論と時空
- 2-05 量子力学の骨
- 2-06 調和振動子と生成消滅
- 2-07 経路積分の考え方
- 2-08 統計力学と相転移
- 2-09 寄り道:イジング模型で見るギャップと相関長
- 2-10 緩和の時間と動的指数 z
- 第 3 部 ヤン–ミルズ理論(古典)
- 3-01 ゲージ原理
- 3-02 非可換ゲージ場
- 3-03 作用と方程式
- 3-04 幾何としてのゲージ理論
- 3-05 インスタントンと位相
- 3-06 寄り道:Donaldson とエキゾチック R⁴
- 3-07 標準模型の中のヤン–ミルズ
- 第 4 部 量子化
- 4-01 正準量子化とハミルトニアン
- 4-02 経路積分とユークリッド化
- 4-03 摂動論と Feynman ダイアグラム
- 4-04 発散と繰り込み
- 4-05 発散の代数
- 4-06 漸近自由
- 4-07 次元転移と Λ
- 4-08 ゲージ固定と Faddeev–Popov
- 4-09 場の量子論の公理
- 4-10 Osterwalder–Schrader の公理と再構成
- 4-11 質量ギャップの定義
- 4-12 寄り道:摂動級数は発散する
- 第 5 部 格子ゲージ理論
- 5-01 Wilson の格子
- 5-02 強結合展開
- 5-03 反射正値性と転送行列
- 5-04 無限体積極限とクラスター展開
- 5-05 弱結合と連続極限
- 5-06 U(1) と非可換の違い
- 5-07 モンテカルロ法
- 5-08 グルーボールと弦張力の測定
- 5-09 何を固定して極限を取るか
- 5-10 有限群の格子ゲージ理論
- 5-11 寄り道:Bakry–Émery と一リンク積分
- 第 6 部 構成的場の理論
- 6-01 構成的場の理論とは
- 6-02 二次元の可解性とヤン–ミルズ測度
- 6-03 スカラー場の構成
- 6-04 クラスター展開
- 6-05 繰り込み群の段の列
- 6-06 三次元ヤン–ミルズの紫外安定性
- 6-07 四次元
- 6-08 四次元の φ⁴ の自明性
- 6-09 確率量子化と正則性構造
- 6-10 四次元で止まる場所
- 6-11 発散以外の障害
- 6-12 寄り道:「1/0 に記号を与えれば」
- 第 7 部 物理の側から
- 7-01 物理はどう見ているか
- 7-02 閉じ込めの機構
- 7-03 弦の絵
- 7-04 大 N
- 7-05 ひも理論と余剰次元
- 7-06 余剰次元が見えなくなる仕組み
- 7-07 ゲージ場はどこから来るか
- 7-08 ホログラフィー
- 7-09 質量ギャップが幾何になる
- 7-10 四次元に戻す
- 7-11 超対称と Seiberg–Witten
- 7-12 等価原理に当たる一文
- 7-13 物理の掘り方が数学と離れる場所
- 第 8 部 二つの言葉の辞書 — 物理の視点と数学の視点
- 8-01 辞書の読み方
- 8-02 辞書 A
- 8-03 辞書 B
- 8-04 辞書 C
- 8-05 私たちの仮定の物理側の対応
- 地図
- 第 9 部 現在地と課題
- 9-01 世界はどこまで来ているか
- 9-02 二つの掘り方の切れ目
- 9-03 新しい概念の候補
- 9-04 課題の一覧
- 9-05 よくある誤解
- 9-06 証明が含むべき段 — 七段の表
- 一本目の道 — 時間の方向から
- 第 10 部 一本目の道(前半)— 時間の方向から:質量ギャップと拡散型緩和時間の仮定
- 10-00 入口 — 階段と、酔歩・物差し・時計
- 10-01 構成の筋と仮定 ξ²
- 10-02 四次元格子で試した道と壁
- 10-03 階段の四段 — なぜ 0+1 次元から始めるか
- 10-04 二重井戸の経路の測度とキンク
- 10-05 一段目の言明 — 四条件と命題 4.5
- 10-06 (H1) 相の中の局所 Poincaré
- 10-07 (H2) の地図 — 七つの道筋と環の継ぎ目
- 10-08 計算機援用とは何か — 窓の中の鎖の条件
- 10-09 区画の枠組みと道筋 5 の三本の筋
- 10-10 迂回策の一覧 — 壊れ方の型
- 10-11 (H3)(H4) と芯の定数
- 10-12 統合表と依存グラフ
- 10-13 Lean の言明と機械検査の限界
- 10-14 突き合わせ — 記録の数と既知の数
- 10-15 残件と費用 — 定理までの距離
- 10-16 主張しないこと
- 10-17 ひらめきと小さな問い
- 第 11 部 一本目の道(後半)— 仮定の形を直し、時間を連続にする
- 11-00 今後の考察 — 入口
- 11-01 仮定 ξ² を妨げる一つの形 — ほぼ保存される大域の量
- 11-02 物差しと座標を選び直す — 保存が壊れる長さ
- 11-03 仮定 ξ² を直す二つの形 — 区画の仮定 ξ² と局所の仮定 ξ²
- 11-04 片側の橋はどの仮定 ξ² を要るか
- 11-05 時間を連続にする — Hamiltonian 格子と真空の測度
- 11-06 凸性の代わりに稀さで払う — 群の上の繰り込みと対数 Sobolev
- 11-07 四次元だからこそ — 無次元の結合と位相
- 11-08 問いと、主張しないこと
- 11-A1 第 11 部の記号の対応表
- 二本目の道 — 空間の方向から
- 第 12 部 二本目の道:空間の方向から — 小さな捩れた T² と閉じ込め
- 12-00 入口 — 時間でなく空間を
- 12-01 捩れた T² と 't Hooft の流束
- 12-02 渦と分数インスタントン
- 12-03 容器 — 枠を条件づけると独立になる
- 12-04 板の閉じ込め
- 12-05 渦の挿入の恒等式
- 12-06 力学で駆動した挿入と流れの補題
- 12-07 なぜ決まった写像は失敗するか
- 12-08 測った記録
- 12-09 この道が止まる場所 — T² を広げることが帯である
- 移り変わりの帯 — 二本の道が同じ壁に着く
- 第 13 部 移り変わりの帯 — 二本の道が同じ壁に着く
- 13-00 入口 — 合流
- 13-01 帯の正しい形
- 13-02 一つの不等式への還元
- 13-03 非可換が効く唯一の場所
- 13-04 構造だけでは渡れない
- 13-05 チェス盤と同時の反転
- 13-06 繰り込みの比較 — 群を区別する比較
- 13-07 時間の側から見た帯
- 13-08 試して止まった道の地図
- 13-09 測った記録
- 13-10 新しい見方の候補
- 13-11 紫外の制御 — 無限個の段で閉じるとは何か
- 閉じる
- 第 14 部 閉じる — 条件つきの言明
- 14-00 入口 — この部の約束
- 14-01 条件つきの言明 — 質量ギャップと閉じ込めを矢印ごとに
- 14-02 条件の台帳
- 14-03 問いの表(横断の索引)
- 14-04 主張しないこと(横断の索引)
- 付録
- A-01 記号表
- A-02 用語集
- A-03 文献案内
- A-04 Lean と機械検査
- A-05 この本の作り方
- A-06 仮定の索引
- A-07 この本から出た論文
条件の台帳
この章で分かること — 第 14 部の条件つきの言明(14-01)が置いている条件を、一行ずつ並べた台帳。行ごとに、記録の状態の印・本の札・消えるために要るもの・前提の行・扱う章。行の依存の図。台帳の行が全て消えても問題文との差として残るものを、台帳とは別の枠に分けて書くこと。
前提となる章 — 9-06(七段の表と、二本の道の図)。一本目の道の行は 10-15 表 1 と 10-15 §07 から引きます。
先に言うこと — 台帳は、条件の一覧であって進み具合の目盛りではありません。行の数を数えて「あと何割」と読むことはしません。この章は新たな結果を足しません。行の中身の証明や反例は、右の列の章にあります(執筆中の章を含みます)。
「行が消える」の定義 — 台帳の頭に置く規則
この規則の要は、記録の状態と本の状態を分けることです。記録の上で閉じている行(印 ■)でも、紙の証明を本の章に置くまでは、台帳から消しません。例えば ⑤ z の鏡映正値性は、記録では閉じていますが、紙の証明を置く章(13-04)がまだ書かれていないので、行は残っています。
もう一つ。行が消えても、その行を前提に使う行は自動では消えません。例えば ④・⑥・⑦ が全て消えても、⑧ が消えるのは、④・⑥・⑦ から ⑧ への還元の紙が本(13-02)に置かれたときです。そして ⑧ が消えても、台帳の外の差(§05)は一つも動きません。
段の表の写し — 9-06 表 1 の印と、台帳の行
表 1 は、9-06 表 1 の印の列を写し、各段に台帳のどの行が掛かるかを並べたものです。印の意味は 9-06 と同じで、記録の状態の印であって証明の程度の目盛りではありません(9-06 §02)。段の中身と既知の欄は 9-06 にだけ置き、ここでは重ねません。
| 段 | 印 | 台帳の行 |
|---|---|---|
| 1 器 | ◐ | ⑤(器の組み立ての書き下しは行に立てていない。§06) |
| 2 紫外 | □ | ① |
| 3 小さな T² のギャップ | ◐ | ② |
| 4 小さな T² の閉じ込め | ◐ | ③・④(と ⑥ の L を固定した形) |
| 5 帯 | □ | ⑥・⑦・⑧。時間の側の言葉では ⑨(縮図)・⑩ |
| 6 R⁴ | ◐ | 台帳の外:外 1・外 2 |
| 7 一般の群 | □ | 台帳の外:外 3 |
台帳 — 十の行と内訳
表 2 が台帳です。①〜⑧ は二本目の道(空間の方向から)の行、⑨・⑩ は一本目の道(時間の方向から)の行です。二本の道の台帳を一つにしたのは、どちらの道も同じ帯で止まるからです(9-06 図 1)。行の番号は、前提が結論より先に来る順に振りました(§04)。群は SU(2)、格子は Wilson の作用、T² には 't Hooft の捩れ を入れた場合で書きます。
| 行 | 示すこと(条件を同じ行に) | 札 | 消えるのに要るもの・前提・章 |
|---|---|---|---|
| ① 紫外の制御 □ | 格子間隔 から小さな物理の尺度 まで、 に一様な多重尺度の解析(小さな場の有効作用の局所性と解析性・大きな場の稀さ・有効結合が小さいまま留まる)。小さな T² の上で | 仮 | Bałaban の段の書き下しの完成(原典が未発表とする段を含む)と、その検証。漸近自由に依る仮定で、U(1) や ℤ₂ には当てはまらない 前提:— 章:6-07・12-00・13-11(一段で閉じる類の言明・補題 R・補題 F・言明 T⁴-UV) |
| ② 小さな T² のギャップ ◐ | 捩れで零モードが消え、転送行列の隙間 が に一様 | 初 捩れの部分(真空の一意性・格子の二次元 Laplacian のギャップ ・(1,1) の区画で 。 固定)/仮 に一様な形 | ① の下で、隙間の下界を に一様に書く 前提:① 章:12-01 |
| ③ 挿入の一様な受理 □ | 小さな場の枠の下で、力学で駆動した渦の挿入の の平均が、 に一様に 以下( は挿入の仕事) | 仮/読 手続きを長くすると仕事が下がる(測定の条件は 12-08) | 仕事の分布の、一ループ(行列式)の水準での評価 前提:① 章:12-06・12-08 |
| ④ 小さな T² の基点 ◐ | 小さな物理の長さ で 、 | 典 弦の張力の形(Tanizaki–Ünsal、arXiv:2201.06166 式 (2.37)、希薄な領域・一ループ)/仮 格子の上で ①・③ から出すこと | ①・③ の下での証明。格子の上の版は ⑦b と同じ準古典の絵 前提:③ 章:12-02 |
| ⑤ z の鏡映正値性 ■ | 捩れの和を取った集団が、方向 3・4 の格子点を通る鏡映で正値。系としてチェス盤の評価 | 初/Lean:ReflPos(ReflPos.refl_pos・ReflPos.refl_cs)(非負の重みの上の核の代数) | 紙の証明を本に置くこと。横向きの鏡映は捩れで正値でないことを同じ行に 前提:— 章:13-04・13-05 |
| ⑥ 一様な板のギャップ(枠の減相関) □ | 容器の枠どうしの相関が に一様に減衰する | 仮。 を固定すれば、⑤ からチェス盤で一つの密度 に置き換わる(初、 固定) | の尺度の間の比較。柱に分けると ⑦c の顔の一つ(柱の捩れのコスト)と同じ問題になる 前提:⑤ 章:13-05 |
| ⑦ 繰り込みの比較 □ | 一辺 ・結合 の渦の自由エネルギーが、一辺 ・結合 のそれの定数倍以下、。非摂動で、全ての で | 内訳の五行 | 全ての で、誤差が定数倍に収まる評価。帯を閉じる議論は U(1) と区別できなければならない(U(1) は帯の中 に転移を持つ) 前提:⑤・⑥ 章:13-06 |
| 強結合の端 ■ | の範囲 | 仮(記録では証明がある。定数が粗く、記帳が概略なので、紙を本に置くまで仮) | 段の書き下しと、定数の改善 章:13-06 |
| ⑦a 下の端 □ | 閉じ込めと比較を 〜 まで押し上げる | 仮 | 箱の磁束の混合による有限の大きさの判定と、計算機援用(区間演算つきの証明書) 章:13-06 |
| ⑦c 真ん中 □ | 非可換性を使う不等式が一つ。四つの顔(捩れの向きの柔らかさ・箱の磁束の混合・柱の捩れのコスト・圧力の余裕)のどれか一つを、尺度に一様に | 仮(どの顔も未証明) | U(1) で破れる形での証明 章:13-06・13-10 |
| ⑦b 上の端 ◐ | 固定した 、大きな での準古典 | 仮 閉じ込めの向き(論文の草稿の定理 A:固定した で 。この本には証明を置いていない。引用つきの証明は論文にある:チェス盤の一般定理と Morse–Bott の議論は引用)/仮 に一様な逆向きと | 逆向きの一様評価(一つの正値性の補題に還元済み)と、最小作用の一致 章:12-02・13-06 |
| 一ループ ■ | 揺らぎを整形した比較で 。揺らぎの形を変えない比較では (反漸近自由の向き) | 初(一ループの水準。非摂動の主張ではない)/読 数値の向き(SU(2) は帯の全体で 、U(1) は で符号が反転。格子・種・誤差は 13-09) | 非摂動化は ① と ⑦c 章:12-07・13-09 |
| ⑧ 帯 □ | 、 は に依らない('t Hooft の弦の張力が正) | 初 ④・⑥・⑦ からの還元(反復の代数は Lean:Doubling(Doubling.iterate))/仮 帯そのもの | ④・⑥・⑦ が消え、還元の紙が本に置かれること。途中の到達点:(a) 非閉じ込め相の排除、(b) 前提:④・⑥・⑦ 章:13-01・13-02 |
| ⑨ 一段目の残件 □ | 0+1 次元の二重井戸の経路の測度で、鎖の長さ について と に一様なギャップ(非凸な所を含む測度の一様な対数 Sobolev 不等式)。帯の縮図 | 仮。凸の側(長さ )と極小の一意性は記録では閉じている(本に置く節は 10-15 の補い) | 10-15 表 1 の行を で一様な形で閉じること、または有限のブロックと強い混合の継ぎ合わせ 前提:— 章:10-09 §06・10-15・13-07 |
| ⑩ 四次元の目標(時間の側) □ | 拡散型緩和時間の仮定の上側 ξ²↑()と片側の橋が、 に一様(10-15 表 5 の水準 (T2)) | 仮(旧称 仮定 H↑) | 帯を時間の言葉で渡ること。⑨ が消えても ⑩ は動かない(⑨ は縮図で、含意ではない) 前提:① 章:10-01・10-15 §07・13-07 |
表 2 から読むこと。(a) 記録の上で ■ の行は ⑤ と、⑦ の内訳の二行(強結合の端・一ループ)だけで、どれも §01 の規則ではまだ消えていません。(b) 非可換の力学が入るのは ⑦c(と、それに集まる ⑥・⑧)で、この行は U(1) と ℤ₂ で正しく破れる形をしています。他の行は、構造の事実か、紫外の壁 ① に依る行です。(c) ⑧ の弱い形(横広げの不等式の弱い形・一様な板の張力)は帯とほぼ同じ内容です。還元は問題を易しくしたのではなく、非可換の入力が要る場所を ⑦c に特定した、と読みます。
行の依存の図 — 前提の番号は結論より小さい
図 1 は、台帳の行と台帳の外の行の依存を、層に分けて書いたものです。矢印の向きは前提から結論で、どの行も、その前提の行より大きい番号を持ちます。台帳の行は、言明の中に結論の量( の隙間・ の面積則)を含まない形に書きます(仮定の行 ①・③・⑥・⑦c・⑩)。結論の量を含む形の仮定(G1 の仮定と帯の形)は、14-01 で「言い換え」と明記してあります(相関の一様な減衰を隙間に、一様な偏りと張力を面積則に言い換える矢印の仮定)。⑧ は帯そのもので、条件つきの言明の結論に近い量を含みます。⑧ を台帳に置くのは、還元(④・⑥・⑦ から ⑧)を紙に置いたうえで、⑧ を消す道を一行で見せるためです。
層 0 ① 紫外の制御 □ ⑤ z の鏡映正値性 ■
層 1 ② 小さな T² のギャップ ◐(← ①)
③ 挿入の一様な受理 □(← ①)
⑥ 一様な板のギャップ □(← ⑤)
層 2 ④ 小さな T² の基点 ◐(← ③)
⑦ 繰り込みの比較 □(← ⑤・⑥)
層 3 ⑧ 帯 □(← ④・⑥・⑦)
─────────── ここから下は台帳の外(§05) ───────────
層 4 外 1 R⁴ への極限 ◐(← ⑧)
層 5 外 2 面積則とギャップの結び □(← ②・外 1)
外 3 全てのコンパクト単純群 □(← 外 1)
層 6 外 4 検証 □(← 全ての行)
一本目の道 ⑩ 四次元の目標 □(← ①)。⑩ は 外 2 の時間の側の入口
⑨ 一段目の残件 □ は ⑩ の縮図(含意の矢印ではない)
図 1 行の依存(← の右が前提)。④ と ⑦b は同じ準古典の絵の上にありますが、含意の矢印ではないので図に入れていません。
台帳の外に残る差 — 全ての行が消えても残るもの
台帳の行 ①〜⑩ が全て消えても、問題文(Jaffe–Witten 2000、0-03)の要件との差が残ります。台帳が空になることは、問題が解けることを意味しません。
| 行 | 差 | 印 | いまの状態 | 9-04 |
|---|---|---|---|---|
| 外 1 | への極限:無限体積の極限・OS 公理・回転不変性の回復・極限の一意性・非自明性 | ◐ | 仮 ⑧ の下で大部分は標準の議論、という筋だけ。回転の赤外の側・一意性・非自明性は開いている | K2・K4・K5 |
| 外 2 | 面積則から質量ギャップへ: の理論で転送行列の隙間が正 | □ | 面積則だけではギャップにならない(9-06 §03)。何を足せばよいかの言明そのものが未定。いま書ける形は「② の隙間を帯を通して まで同じ定数で運ぶ」だけ | K3(規則 R3 の前提) |
| 外 3 | 全てのコンパクト単純群 | □ | SU(N) は 't Hooft の流束がそのまま使える見込み 読(物理)。中心の無い群(G₂・F₄・E₈)では、渦の道具も中心を使う矢印も使えない 典(9-04 §07) | 9-04 §07 |
| 外 4 | 検証 | □ | 全体の書き下し・Lean(届く範囲)・専門家の査読・出版。賞の規定は、査読つきの出版とその後の受容の期間を求める | — |
外 1〜外 4 を台帳に入れないのは、これらが条件つきの言明(14-01)の条件ではなく、言明の結論と問題文の要件の間の距離だからです。台帳の行は「仮定を外す仕事」で、外の行は「結論を問題文まで運ぶ仕事」です。二つを一つの表に混ぜると、台帳が空になった日に、問題が解けたように読めてしまいます。
行が増える日 — 台帳は減るだけの表ではない
研究が進むと行は消えますが、増えることもあります。例えば、帯の還元を詰めたとき、横広げの不等式は強い形と弱い形の二行に割れ、強い形は閉じ込めより強い(板の張力の単調性を含む)ことが分かりました。繰り込みの比較を詰めたときは、強結合の端と一ループの端の二行が新しく立ち、真ん中の行が四つの顔に割れました。器の組み立て(段 1)の書き下しは、いまは行を立てていませんが、書き下す段で行が立つかもしれません。
だから、この台帳の行の数を時間の上で並べても、進み具合の目盛りにはなりません。読むのは各行の中身と、その行を消すのに要るものです。
この章が言えている範囲
| 言えている | 言えていない |
|---|---|
| 条件つきの言明の条件の一覧と、各行の記録の状態・札・消えるのに要るもの(表 2) | どの行の証明も。この章は新たな結果を足さない |
| 初 ⑧ への還元・⑤・② の捩れの部分・⑦b の閉じ込めの向き・⑦ の一ループの水準(行に書いた条件の範囲で) | ⑧ そのもの・⑦ の非摂動の形・① の紫外の制御 |
| 台帳の行が全て消えても残る差が四つあること(表 3) | 台帳が空になれば問題が解けること(言えない。外 1〜外 4 が残る) |
| Lean の欄の定理名の算術(有限和の代数と反復の不等式) | Lean の欄が行の言明そのものを検査したこと |
出典と再現
| もの | 種別 | 出典・道具 |
|---|---|---|
| 台帳の行・内訳・依存 | 本書 | 第 12・13 部の材料(証明までの課題の一覧と依存の図・仮定の一覧)を、前提が先に来る順に番号を振り直したもの。印は記録の状態の写し |
| 一本目の道の行 ⑨・⑩ | 本書 | 10-15 表 1・表 5・10-09 §06 |
| ④ の弦の張力の形 | 典 | Y. Tanizaki, M. Ünsal, arXiv:2201.06166 式 (2.37)(書誌と式は 12-02 の出典表) |
| ⑦b の定理 A | 仮 | 論文の草稿 'Fractional instantons confine on the lattice: a rigorous semiclassical bound for SU(2) gauge theory on a twisted small torus'(2026-10、A-07)。チェス盤の一般定理と Morse–Bott の議論は引用。引用つきの証明は論文にあり、本に証明を置いていないので札は仮 |
| ⑧ の還元 | 初 | 論文の草稿 'Where the twisted-slab route to confinement stops: a corrected window target, a reduction to transverse widening, and SU(2) versus U(1) numerics'(2026-10、A-07)の条件つきの定理と、13-02 |
| 外 1〜外 3 の課題 | 本書 | 9-04 表 1・§07、9-06 |
| 問題文 | 典 | A. Jaffe, E. Witten, Quantum Yang–Mills Theory, Clay Mathematics Institute (2000) |
| Lean | Lean | ReflPos(ReflPos.refl_pos・ReflPos.refl_cs)・Doubling(Doubling.iterate)。束が保証するのは有限和の代数と実数の反復の不等式だけ(A-04) |
この章で使った語 — 台帳・行が消える・記録の状態の印(■◐□)・台帳の外に残る差・繰り込みの比較・四つの顔・帯の縮図・拡散型緩和時間の仮定(旧称 仮定 H)。意味は A-02 用語集 と A-06 仮定の索引 にあります。
次に読む章:14-03 問いの表。条件つきの言明そのものは 14-01。
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