2026-10-15 · chapter ヤン–ミルズと質量ギャップ 第 15 部 紫外の制御 束の網・横の縮み・定理 F · Kiichi, Shiori and Rin
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)
紫外の壁 — 二本の道の下にある土台
第 15 部 紫外の制御 — 無限個の段で閉じるとは何か
15-00 入口 — 紫外の制御とは何か
15-01 紫外の難しさ — 無次元の結合・群値の場・ゲージ
15-02 原典の地図 — Bałaban の計画・BBS の鎖・原典に無い二行
15-03 分解の言明 — 有限個の母数で閉じる類と三つの剰余
15-04 一リンクの熱核の類と階層模型
15-05 束の網の定理 — 横の縮みと母数の流れを一つの射影で
15-06 母数の数え方 — ループの形ごとの結合と引き込む先の類
15-07 背景に依る揺らぎ η — 一段ごとの吸収
15-08 閉じない四行と、その案
15-09 言えないこと・問いの索引・依存の図
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
束の網の定理 — 横の縮みと母数の流れを一つの射影で
この章で分かること — 粗い一枚のループ W W W の角 θ \theta θ を固定し、可換な配位に制限して木の水準の作用 ∑ p ϕ p 2 / 2 \sum_p\phi_p^2/2 ∑ p ϕ p 2 /2 を最小にすると、最小点はただ一つで ϕ = θ f \phi=\theta f ϕ = θ f 、f = P s / ∥ P s ∥ 2 f=Ps/\|Ps\|^2 f = P s /∥ P s ∥ 2 (s s s は W W W を縁にもつ面、P P P はリンクから来るプラケットの角の空間への直交射影)であること(定理 F)。そこから、粗い結合の比 β ′ / β = ∑ f 2 \beta'/\beta=\sum f^2 β ′ / β = ∑ f 2 、細かい四次の項が粗い四次の項に写る倍率 ∑ f 4 \sum f^4 ∑ f 4 、熱核の類からの外れの一段の倍率(横の縮み)λ = ∑ f 4 / ∑ f 2 \lambda=\sum f^4/\sum f^2 λ = ∑ f 4 / ∑ f 2 が全て決まり、λ ≤ max f 2 \lambda\le\max f^2 λ ≤ max f 2 が一行で出ること。三次元の自由境界の箱では ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は抵抗網の実効抵抗です。箱の大きさ・境界・粗い面の大きさを変えた数の表、粗い面を大きくすると作用が周に沿って払われること、本当の二段と反復の二段が合わないこと、全ての粗い面を同時に固定した網(定理 G)では縮みが行列になり粗い向きで 1 / 16 1/16 1/16 を超えること、を条件つきで並べます。
前提となる章 — 15-00 §01 (段・同じ形)・15-03 §02 (分解の言明)・15-03 §04 (横の縮みの帳簿)・15-04 §02 (Migdal–Kadanoff の一段と 1 / 16 1/16 1/16 )。線形代数(直交射影・Cauchy–Schwarz)と、電気回路の Kirchhoff の法則を使います。
先に言うこと — この章の数は全て一つの粗い面の周辺分布で見る一段(本当のブロック化の一段ではない) の数で、§07 だけが「全ての粗い面を同時に固定した一段」です。定理 F・定理 G は可換な配位に制限した木の水準(β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の主項) の文で、非可換な配位を含めた最小・一ループの補正(源)・大きな場・ゲージの張り替えは含みません。源の数は熱核出発・単一の像・β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の一ループの数値です。この章は紫外の制御 ① を示しません。
00
この章で分かること
可換に制限した木の水準では、粗い一枚の角を固定した最小の配位は射影 P P P と単位の束 f f f だけで決まり、β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β ・四次の写り・横の縮み λ \lambda λ がそこから全て出ます(定理 F、§02)。
λ ≤ max f 2 \lambda\le\max f^2 λ ≤ max f 2 で、粗い面の 4 枚が対称に 1 4 \frac14 4 1 を運ぶ箱では 1 / ( 16 d − 8 ) ≤ λ ≤ 1 / 16 1/(16d-8)\le\lambda\le1/16 1/ ( 16 d − 8 ) ≤ λ ≤ 1/16 。Migdal–Kadanoff の 1 / 16 1/16 1/16 はこの上端です(§04)。
箱を広げる・周期にする・格子に埋めるほど ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は上がり λ \lambda λ は下がります。四次元の格子に埋めた粗い面 2×2 で ∑ f 2 ≈ 0.73 \sum f^2\approx0.73 ∑ f 2 ≈ 0.73 ・λ ≈ 0.026 \lambda\approx0.026 λ ≈ 0.026 ・源 ≈ 5 × 10 − 4 \approx5\times10^{-4} ≈ 5 × 1 0 − 4 です(§05)。
粗い面を 4×4 にすると ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は 0.29〜0.31 に下がり、反復の ( 0.72 ) 2 (0.72)^2 ( 0.72 ) 2 より小さい。作用は周に沿って払われ、源は ≈ 8 × 10 − 3 / L 4 \approx8\times10^{-3}/L^4 ≈ 8 × 1 0 − 3 / L 4 で薄まります(§06)。
全ての粗い面を同時に固定すると、粗い作用はプラケットの作用に留まらず、四次の写りは行列になり、粗い向きでは 1 / 16 1/16 1/16 を超えます(定理 G、§07)。
01
設定 — 可換な配位・射影・単位の束
格子。 d d d 次元の箱 [ 0 , n 1 ] × ⋯ × [ 0 , n d ] [0,n_1]\times\cdots\times[0,n_d] [ 0 , n 1 ] × ⋯ × [ 0 , n d ] の立方複体(自由境界 )か、d d d 次元のトーラス(周期 )をとります。C k C_k C k を k k k 次元の胞体(C 1 C_1 C 1 はリンク、C 2 C_2 C 2 はプラケット、C 3 C_3 C 3 は立方体)の上の実数値の関数の空間とし、内積は各胞体の値の積の和、d : C 1 → C 2 d:C_1\to C_2 d : C 1 → C 2 をリンクの角からプラケットの角を作る写像(余境界)とします。
可換な配位。 S U ( 2 ) SU(2) S U ( 2 ) の全てのリンクを一つの向き(σ 3 \sigma_3 σ 3 )の回転に制限し、リンクの角 A ∈ C 1 A\in C_1 A ∈ C 1 で書くと、プラケットの角は ϕ = d A \phi=dA ϕ = d A です。熱核の単一の像の作用は β ∑ p ϕ p 2 / 2 \beta\sum_p\phi_p^2/2 β ∑ p ϕ p 2 /2 、Wilson の作用は β ∑ p ( ϕ p 2 / 2 − ϕ p 4 / 24 + ⋯ ) \beta\sum_p(\phi_p^2/2-\phi_p^4/24+\cdots) β ∑ p ( ϕ p 2 /2 − ϕ p 4 /24 + ⋯ ) です(15-04 §01 と同じ規約)。
粗い一枚。 粗いループ W W W (例:2 × 2 2\times2 2 × 2 の正方形の外周の 8 本)と、W W W を縁にもつ面 s ∈ C 2 s\in C_2 s ∈ C 2 (その正方形の 4 枚、係数 ± 1 \pm1 ± 1 、台を S S S と書く)をとります。W W W のホロノミーの角が θ \theta θ という拘束は ⟨ s , ϕ ⟩ = θ \langle s,\phi\rangle=\theta ⟨ s , ϕ ⟩ = θ です。
許される場と射影。 A : = im d ⊂ C 2 \mathcal A:=\operatorname{im}d\subset C_2 A := im d ⊂ C 2 をリンクから来るプラケットの角の空間とし、P P P を A \mathcal A A への直交射影、u : = P s ≠ 0 u:=Ps\ne0 u := P s = 0 とします。自由境界の箱は可縮なので A \mathcal A A は「各立方体の上の向きつきの和が 0」の空間に一致し、周期では座標の 2-トーラスを貫く束が 0 という条件が加わります 初 。
f : = P s ∥ P s ∥ 2 , A 0 : = { ψ ∈ A : ⟨ s , ψ ⟩ = 0 } (1) f:=\frac{Ps}{\|Ps\|^2},\qquad \mathcal A_0:=\{\psi\in\mathcal A:\ \langle s,\psi\rangle=0\} \tag{1} f := ∥ P s ∥ 2 P s , A 0 := { ψ ∈ A : ⟨ s , ψ ⟩ = 0 } ( 1 )
と置き、f f f を束 と呼びます。f ∈ A f\in\mathcal A f ∈ A 、⟨ s , f ⟩ = 1 \langle s,f\rangle=1 ⟨ s , f ⟩ = 1 (単位の束)、f ⊥ A 0 f\perp\mathcal A_0 f ⊥ A 0 です。
この章の「一段」は、粗い一枚の角 θ \theta θ を与えて残りの全ての自由度を積分した θ \theta θ の分布(周辺分布)を、次の段の一枚の重みと読むことです。一つの粗い面の周辺分布で見る一段で、本当のブロック化の一段ではありません(粗い格子の全ての面の結合分布は §07 で一部だけ扱います)。
02
定理 F — 最小点と、三つの比
定理 F。 上の設定で、条件 (a) 可換な配位に制限、(b) β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の主項(木の水準。一ループの補正と O ( 1 / β ) O(1/\beta) O ( 1/ β ) は含まない)、(c) 自由境界か周期かは固定、の下で次が成り立つ 初 。
(i) 各 θ \theta θ について min { 1 2 ∥ ϕ ∥ 2 : ϕ ∈ A , ⟨ s , ϕ ⟩ = θ } \min\{\frac12\|\phi\|^2:\ \phi\in\mathcal A,\ \langle s,\phi\rangle=\theta\} min { 2 1 ∥ ϕ ∥ 2 : ϕ ∈ A , ⟨ s , ϕ ⟩ = θ } の最小点はちょうど一つで ϕ ∗ = θ f \phi^*=\theta f ϕ ∗ = θ f 、最小値は θ 2 / ( 2 ∥ u ∥ 2 ) \theta^2/(2\|u\|^2) θ 2 / ( 2∥ u ∥ 2 ) 。
(ii) 作用 β ∑ ϕ 2 / 2 \beta\sum\phi^2/2 β ∑ ϕ 2 /2 の粗い作用は β ′ θ 2 / 2 \beta'\theta^2/2 β ′ θ 2 /2 で
β ′ β = ∑ p f p 2 = 1 ∥ P s ∥ 2 . (2) \frac{\beta'}{\beta}=\sum_pf_p^2=\frac1{\|Ps\|^2}. \tag{2} β β ′ = p ∑ f p 2 = ∥ P s ∥ 2 1 . ( 2 )
下界 ∑ f 2 ≥ 1 / ∣ S ∣ \sum f^2\ge1/|S| ∑ f 2 ≥ 1/∣ S ∣ が成り立つ。上界「∑ f 2 ≤ 1 \sum f^2\le1 ∑ f 2 ≤ 1 」は無条件ではない(∣ S ∣ = 1 |S|=1 ∣ S ∣ = 1 で、そのプラケットが立方体の面なら ∑ f 2 > 1 \sum f^2\gt1 ∑ f 2 > 1 )。
(iii) 細かい作用を V ( ϕ ) = ∑ p ( β ϕ p 2 / 2 − σ ϕ p 4 ) V(\phi)=\sum_p(\beta\phi_p^2/2-\sigma\phi_p^4) V ( ϕ ) = ∑ p ( β ϕ p 2 /2 − σ ϕ p 4 ) (σ ≥ 0 \sigma\ge0 σ ≥ 0 、Wilson なら σ = β / 24 \sigma=\beta/24 σ = β /24 )とし、局所の粗い作用 S r ′ ( θ ) : = inf { V ( θ f + ψ ) : ψ ∈ A 0 , ∥ ψ ∥ ≤ r } S'_r(\theta):=\inf\{V(\theta f+\psi):\ \psi\in\mathcal A_0,\ \|\psi\|\le r\} S r ′ ( θ ) := inf { V ( θ f + ψ ) : ψ ∈ A 0 , ∥ ψ ∥ ≤ r } を置く。m : = max p ∣ f p ∣ m:=\max_p|f_p| m := max p ∣ f p ∣ 、∥ f 3 ∥ : = ( ∑ p f p 6 ) 1 / 2 \|f^3\|:=(\sum_pf_p^6)^{1/2} ∥ f 3 ∥ := ( ∑ p f p 6 ) 1/2 とし、σ ( 6 θ 2 m 2 + 4 ∣ θ ∣ m r + r 2 ) ≤ β / 4 \sigma(6\theta^2m^2+4|\theta|mr+r^2)\le\beta/4 σ ( 6 θ 2 m 2 + 4∣ θ ∣ m r + r 2 ) ≤ β /4 なら
β ∑ f 2 2 θ 2 − σ ∑ f 4 θ 4 − 16 σ 2 ∥ f 3 ∥ 2 β θ 6 ≤ S r ′ ( θ ) ≤ β ∑ f 2 2 θ 2 − σ ∑ f 4 θ 4 . (3) \frac{\beta\sum f^2}{2}\theta^2-\sigma\sum f^4\,\theta^4-\frac{16\sigma^2\|f^3\|^2}{\beta}\theta^6\ \le\ S'_r(\theta)\ \le\ \frac{\beta\sum f^2}{2}\theta^2-\sigma\sum f^4\,\theta^4. \tag{3} 2 β ∑ f 2 θ 2 − σ ∑ f 4 θ 4 − β 16 σ 2 ∥ f 3 ∥ 2 θ 6 ≤ S r ′ ( θ ) ≤ 2 β ∑ f 2 θ 2 − σ ∑ f 4 θ 4 . ( 3 )
すなわち粗い作用の θ 4 \theta^4 θ 4 の係数はちょうど σ ′ = σ ∑ f 4 \sigma'=\sigma\sum f^4 σ ′ = σ ∑ f 4 (θ 6 \theta^6 θ 6 以上を除く)。
(iv) 規格化した四次の外れ κ : = σ / β \kappa:=\sigma/\beta κ := σ / β は一段で
κ ′ = κ ⋅ λ , λ : = ∑ p f p 4 ∑ p f p 2 (4) \kappa'=\kappa\cdot\lambda,\qquad \lambda:=\frac{\sum_pf_p^4}{\sum_pf_p^2} \tag{4} κ ′ = κ ⋅ λ , λ := ∑ p f p 2 ∑ p f p 4 ( 4 )
に写り、
1 ∣ S ∣ 3 ∑ p f p 2 ≤ λ ≤ max p f p 2 . (5) \frac1{|S|^3\sum_pf_p^2}\ \le\ \lambda\ \le\ \max_pf_p^2. \tag{5} ∣ S ∣ 3 ∑ p f p 2 1 ≤ λ ≤ p max f p 2 . ( 5 )
証明。 (i) ϕ ∈ A \phi\in\mathcal A ϕ ∈ A なら P ϕ = ϕ P\phi=\phi P ϕ = ϕ と P P P の自己共役から ⟨ s , ϕ ⟩ = ⟨ P s , ϕ ⟩ = ⟨ u , ϕ ⟩ \langle s,\phi\rangle=\langle Ps,\phi\rangle=\langle u,\phi\rangle ⟨ s , ϕ ⟩ = ⟨ P s , ϕ ⟩ = ⟨ u , ϕ ⟩ 。Cauchy–Schwarz で θ 2 ≤ ∥ u ∥ 2 ∥ ϕ ∥ 2 \theta^2\le\|u\|^2\|\phi\|^2 θ 2 ≤ ∥ u ∥ 2 ∥ ϕ ∥ 2 、よって ∥ ϕ ∥ 2 ≥ θ 2 / ∥ u ∥ 2 \|\phi\|^2\ge\theta^2/\|u\|^2 ∥ ϕ ∥ 2 ≥ θ 2 /∥ u ∥ 2 。ϕ = θ u / ∥ u ∥ 2 = θ f \phi=\theta u/\|u\|^2=\theta f ϕ = θ u /∥ u ∥ 2 = θ f は A \mathcal A A に入り拘束を満たして等号を与える。拘束の集合は中点で閉じ、その上の ∥ ϕ ∥ 2 \|\phi\|^2 ∥ ϕ ∥ 2 は平行四辺形の恒等式で狭義凸なので最小点は一つ。ψ ∈ A 0 \psi\in\mathcal A_0 ψ ∈ A 0 なら ⟨ f , ψ ⟩ = ⟨ u , ψ ⟩ / ∥ u ∥ 2 = ⟨ s , ψ ⟩ / ∥ u ∥ 2 = 0 \langle f,\psi\rangle=\langle u,\psi\rangle/\|u\|^2=\langle s,\psi\rangle/\|u\|^2=0 ⟨ f , ψ ⟩ = ⟨ u , ψ ⟩ /∥ u ∥ 2 = ⟨ s , ψ ⟩ /∥ u ∥ 2 = 0 。
(ii) 最小値 β θ 2 / ( 2 ∥ u ∥ 2 ) \beta\theta^2/(2\|u\|^2) β θ 2 / ( 2∥ u ∥ 2 ) と ∑ f 2 = ∥ u ∥ 2 / ∥ u ∥ 4 \sum f^2=\|u\|^2/\|u\|^4 ∑ f 2 = ∥ u ∥ 2 /∥ u ∥ 4 から (2)。下界は ⟨ s , f ⟩ = ∑ p ∈ S s p f p = 1 \langle s,f\rangle=\sum_{p\in S}s_pf_p=1 ⟨ s , f ⟩ = ∑ p ∈ S s p f p = 1 に Cauchy–Schwarz。∣ S ∣ = 1 |S|=1 ∣ S ∣ = 1 なら s s s 自身は閉じていない(立方体の境界の和が 0 でない)ので u ≠ s u\ne s u = s 、∥ u ∥ < ∥ s ∥ = 1 \|u\|\lt\|s\|=1 ∥ u ∥ < ∥ s ∥ = 1 、∑ f 2 > 1 \sum f^2\gt1 ∑ f 2 > 1 。
(iii) 拘束を満たす ϕ \phi ϕ は全て θ f + ψ \theta f+\psi θ f + ψ (ψ ∈ A 0 \psi\in\mathcal A_0 ψ ∈ A 0 )と一意に書ける。上界は ψ = 0 \psi=0 ψ = 0 。下界:f ⊥ ψ f\perp\psi f ⊥ ψ から ∑ ( θ f + ψ ) 2 = θ 2 ∑ f 2 + ∥ ψ ∥ 2 \sum(\theta f+\psi)^2=\theta^2\sum f^2+\|\psi\|^2 ∑ ( θ f + ψ ) 2 = θ 2 ∑ f 2 + ∥ ψ ∥ 2 。四次を展開して ∣ ∑ f 3 ψ ∣ ≤ ∥ f 3 ∥ ∥ ψ ∥ |\sum f^3\psi|\le\|f^3\|\|\psi\| ∣ ∑ f 3 ψ ∣ ≤ ∥ f 3 ∥∥ ψ ∥ 、∑ f 2 ψ 2 ≤ m 2 ∥ ψ ∥ 2 \sum f^2\psi^2\le m^2\|\psi\|^2 ∑ f 2 ψ 2 ≤ m 2 ∥ ψ ∥ 2 、∣ ∑ f ψ 3 ∣ ≤ m r ∥ ψ ∥ 2 |\sum f\psi^3|\le mr\|\psi\|^2 ∣ ∑ f ψ 3 ∣ ≤ m r ∥ ψ ∥ 2 、∑ ψ 4 ≤ r 2 ∥ ψ ∥ 2 \sum\psi^4\le r^2\|\psi\|^2 ∑ ψ 4 ≤ r 2 ∥ ψ ∥ 2 で押さえると、x = ∥ ψ ∥ x=\|\psi\| x = ∥ ψ ∥ 、a = 4 σ ∣ θ ∣ 3 ∥ f 3 ∥ a=4\sigma|\theta|^3\|f^3\| a = 4 σ ∣ θ ∣ 3 ∥ f 3 ∥ として V ( θ f + ψ ) ≥ ( 右辺 ) + β 4 x 2 − a x ≥ ( 右辺 ) − a 2 / β V(\theta f+\psi)\ge(\text{右辺})+\frac\beta4x^2-ax\ge(\text{右辺})-a^2/\beta V ( θ f + ψ ) ≥ ( 右辺 ) + 4 β x 2 − a x ≥ ( 右辺 ) − a 2 / β 。
(iv) 粗い作用は β ′ θ 2 / 2 − σ ′ θ 4 + O ( θ 6 ) \beta'\theta^2/2-\sigma'\theta^4+O(\theta^6) β ′ θ 2 /2 − σ ′ θ 4 + O ( θ 6 ) の同じ形なので σ ′ / β ′ = ( σ / β ) ∑ f 4 / ∑ f 2 \sigma'/\beta'=(\sigma/\beta)\sum f^4/\sum f^2 σ ′ / β ′ = ( σ / β ) ∑ f 4 / ∑ f 2 。右の不等式は f p 4 ≤ ( max f 2 ) f p 2 f_p^4\le(\max f^2)f_p^2 f p 4 ≤ ( max f 2 ) f p 2 を足したもの。左は冪平均 ( ∑ S g ) 4 ≤ ∣ S ∣ 3 ∑ S g 4 (\sum_{S}g)^4\le|S|^3\sum_Sg^4 ( ∑ S g ) 4 ≤ ∣ S ∣ 3 ∑ S g 4 (g p = s p f p g_p=s_pf_p g p = s p f p 、Cauchy–Schwarz を二度)と ∑ S g = 1 \sum_Sg=1 ∑ S g = 1 から。∎
(iv) の意味。同じ β ′ \beta' β ′ に来た二つの重み(Wilson 出発の κ = 1 / 24 \kappa=1/24 κ = 1/24 と熱核出発の κ = 0 \kappa=0 κ = 0 )の θ 4 \theta^4 θ 4 の係数の差は、β ′ \beta' β ′ で規格化して一段で λ \lambda λ 倍になります。これが 15-03 §04 の帳簿の横の縮みの主項です。有限の β \beta β で測った全変動距離の比(2 × 2 × 1 2\times2\times1 2 × 2 × 1 で β T = 1 , 2 , 3 , 4 \beta_T=1,2,3,4 β T = 1 , 2 , 3 , 4 に 0.0443・0.0451・0.0463・0.0469)が 7 / 144 = 0.0486 7/144=0.0486 7/144 = 0.0486 に下から近づくことと合いますが、全変動距離の比が λ \lambda λ に収束することは示していません 読 。
03
三次元の自由境界は抵抗網
自由境界の箱では A \mathcal A A の直交補空間は 2-輪体で、箱が可縮なので立方体の境界の和に一致します。よって ∥ P s ∥ 2 = min c ∥ s − ∂ c ∥ 2 \|Ps\|^2=\min_{c}\|s-\partial c\|^2 ∥ P s ∥ 2 = min c ∥ s − ∂ c ∥ 2 (c c c は立方体の上の関数、Dirichlet の原理)です 初 。三次元では立方体を節点、内部の面を抵抗 1 の辺、S S S の面を電源 S への辺、それ以外の外面を流し口 T への辺とする双対の抵抗網 を考えると、ϕ ∈ A \phi\in\mathcal A ϕ ∈ A は各立方体で向きつきの和 0(Kirchhoff の電流則)、拘束は S から T への電流の量が θ \theta θ であることで、∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は S と T の間の実効抵抗、f f f は単位の電流です(Thomson の原理)典 (電気回路の標準の事実の言い換え)。
例:2 × 2 × 1 2\times2\times1 2 × 2 × 1 の板。 各立方体が下面から電流 1 4 \frac14 4 1 を受け、外周の側面 2 枚(並列で抵抗 1 2 \frac12 2 1 )と上面(抵抗 1)へ流します。柱の抵抗は 1 + ( 1 2 ∥ 1 ) = 4 3 1+(\frac12\parallel1)=\frac43 1 + ( 2 1 ∥ 1 ) = 3 4 、四本並列で
∑ f 2 = 1 3 , ∑ f 4 = 4 ⋅ 1 4 4 + 12 ⋅ 1 12 4 = 7 432 , λ = 7 144 (6) \sum f^2=\frac13,\qquad \sum f^4=4\cdot\frac1{4^4}+12\cdot\frac1{12^4}=\frac7{432},\qquad \lambda=\frac7{144} \tag{6} ∑ f 2 = 3 1 , ∑ f 4 = 4 ⋅ 4 4 1 + 12 ⋅ 1 2 4 1 = 432 7 , λ = 144 7 ( 6 )
初 。束は下面 1 4 \frac14 4 1 、上面と外周の側面 1 12 \frac1{12} 12 1 、内壁 0 です。四次元では網は立方体でなく 3-胞体の上の電位になり、絵は描きにくくなりますが、射影の式 (1) は次元に依らずそのまま使えます。
04
不等式 — 包含の単調性と、縮みの両側
(a) 包含の単調性。 W W W を含む複体 K ⊂ K ′ K\subset K' K ⊂ K ′ について ∑ f 2 ( K ) ≤ ∑ f 2 ( K ′ ) \sum f^2(K)\le\sum f^2(K') ∑ f 2 ( K ) ≤ ∑ f 2 ( K ′ ) 初 。証明:K ′ K' K ′ の上の配位を K K K に制限しても W W W のホロノミーは変わらず、作用(非負の項の和)は減るので、最小は大きい複体の方が大きい。∎ 三次元では Rayleigh の単調性(自由境界の箱は、周りの立方体を流し口に短絡したもので、短絡は実効抵抗を下げる)と同じ内容です。だから自由境界の小さな箱は β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β を小さく見せる 。
(b) 縮みの両側。 粗い面の 4 枚が対称に f = 1 4 f=\frac14 f = 4 1 を運ぶとき(粗い面のまわりの 90° 回転で箱が不変なとき。表 1 の全ての箱でそうなる)、∑ f 4 ≥ 4 ⋅ 4 − 4 = 1 64 \sum f^4\ge4\cdot4^{-4}=\frac1{64} ∑ f 4 ≥ 4 ⋅ 4 − 4 = 64 1 。さらに試しの配位「W W W の 8 本に θ / 8 \theta/8 θ /8 ずつ、他は 0」は粗い面の各面に θ / 4 \theta/4 θ /4 、W W W の各リンクを含む他の 2 d − 3 2d-3 2 d − 3 枚に θ / 8 \theta/8 θ /8 を与えるので、Thomson の不等式 (i) から どの箱でも(無限の格子でも) ∑ f 2 ≤ 1 4 + 2 d − 3 8 \sum f^2\le\frac14+\frac{2d-3}8 ∑ f 2 ≤ 4 1 + 8 2 d − 3 。合わせて
1 16 d − 8 ≤ 1 64 ∑ f 2 ≤ λ ≤ max f 2 = 1 16 (7) \frac1{16d-8}\ \le\ \frac1{64\sum f^2}\ \le\ \lambda\ \le\ \max f^2=\frac1{16} \tag{7} 16 d − 8 1 ≤ 64 ∑ f 2 1 ≤ λ ≤ max f 2 = 16 1 ( 7 )
初 (右の等号 max f 2 = 1 16 \max f^2=\frac1{16} max f 2 = 16 1 は最大の束が粗い面にあるときで、計算した全ての箱で確かめたが一般の証明は無い 読 )。四次元で 1 / 56 ≤ λ ≤ 1 / 16 1/56\le\lambda\le1/16 1/56 ≤ λ ≤ 1/16 、三次元で 1 / 40 ≤ λ 1/40\le\lambda 1/40 ≤ λ 。等号 λ = 1 / 16 \lambda=1/16 λ = 1/16 は束が 1 4 \frac14 4 1 の面だけに乗るときで、Migdal–Kadanoff の 16 枚(15-04 §02 )がちょうどこれです。粗い面が細かい面 4 枚でできる型の一段では、Migdal–Kadanoff の 1 / 16 1/16 1/16 が横の縮みの上端 で、並列の道があるほど束は薄く分かれ λ \lambda λ は小さくなります。
計算した箱では λ ⋅ ∑ f 2 = ∑ f 4 \lambda\cdot\sum f^2=\sum f^4 λ ⋅ ∑ f 2 = ∑ f 4 は 1 / 64 1/64 1/64 の 1.04〜1.22 倍に留まり、λ \lambda λ の動きはほぼ分母 ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 (不変な曲線の傾き)の逆数で決まります 読 (観察)。
05
箱の表
表 1 は、粗い面 2×2 の一段の三つの数を箱ごとに並べたものです。∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 と λ \lambda λ は束の網の主項(三次元の自由境界と外周だけ自由の箱は有理数で二つの定式化が一致 初 、四次元と周期は浮動小数で二つの定式化が 10 − 12 10^{-12} 1 0 − 12 程度で一致 読 )、源は熱核出発・単一の像・β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の一ループの θ 4 \theta^4 θ 4 の係数の数値です 読 。「外周だけ自由」は板の外周の外面だけを自由境界にし、粗い面のまわりに立方体を残したもの、「内部」は粗い面を箱の内部に埋めたもの、「周期」は粗い面を一枚だけ固定し他の面は自由にしたトーラスです。
表 1 粗い面 2×2 の一段の三つの数(S U ( 2 ) SU(2) S U ( 2 ) ・可換に制限した木の水準=β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の主項・一つの粗い面の周辺分布。源は熱核出発・単一の像・β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ ・一ループ)
系 ∑ f 2 = β ′ / β \sum f^2=\beta'/\beta ∑ f 2 = β ′ / β λ = ∑ f 4 / ∑ f 2 \lambda=\sum f^4/\sum f^2 λ = ∑ f 4 / ∑ f 2 源 σ \sigma σ 照合と注
二次元の開いた帯(二枚を直列にまとめる) 1 / 2 1/2 1/2 1 / 4 1/4 1/4 0 0 0 初 直列(畳み込み)だけなので熱核の類に閉じる
Migdal–Kadanoff(d = 4 d=4 d = 4 ・b = 2 b=2 b = 2 ) 1 1 1 1 / 16 1/16 1/16 1 / 3840 ≈ 2.60 × 10 − 4 1/3840\approx2.60\times10^{-4} 1/3840 ≈ 2.60 × 1 0 − 4 階層格子の写像。束 1 4 \frac14 4 1 の面 16 枚(15-04)
三次元 2 × 2 × 1 2\times2\times1 2 × 2 × 1 ・自由境界 1 / 3 1/3 1/3 7 / 144 ≈ 0.0486 7/144\approx0.0486 7/144 ≈ 0.0486 4.11 × 10 − 4 ≈ 1 / 2433 4.11\times10^{-4}\approx1/2433 4.11 × 1 0 − 4 ≈ 1/2433 源は指標の有限和の外挿と一ループが 4 桁で一致。全リンクの熱浴 Monte Carlo と指標の有限和が β = 4 \beta=4 β = 4 〜32 32 32 で ≤ 1.7 σ \le1.7\sigma ≤ 1.7 σ
三次元 2 × 2 × 2 2\times2\times2 2 × 2 × 2 ・自由境界 15 / 44 15/44 15/44 5079 / 106480 ≈ 0.0477 5079/106480\approx0.0477 5079/106480 ≈ 0.0477 4.65 × 10 − 4 ≈ 1 / 2149 4.65\times10^{-4}\approx1/2149 4.65 × 1 0 − 4 ≈ 1/2149 一ループは二実装(有限差分と解析の Hessian)。Monte Carlo と β = 16 , 32 \beta=16,32 β = 16 , 32 で ≤ 0.96 σ \le0.96\sigma ≤ 0.96 σ
三次元 2 × 2 × 3 2\times2\times3 2 × 2 × 3 ・自由境界 14 / 41 14/41 14/41 ≈ 0.04765 \approx0.04765 ≈ 0.04765 4.71 × 10 − 4 4.71\times10^{-4} 4.71 × 1 0 − 4 一ループは一実装
三次元 2 × 2 × ∞ 2\times2\times\infty 2 × 2 × ∞ ( 1 + 3 ) / 8 ≈ 0.3415 (1+\sqrt3)/8\approx0.3415 ( 1 + 3 ) /8 ≈ 0.3415 ≈ 0.04764 \approx0.04764 ≈ 0.04764 ≈ 4.72 × 10 − 4 \approx4.72\times10^{-4} ≈ 4.72 × 1 0 − 4 ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は梯子の式 R = 1 2 ∥ ( 1 + R ) R=\frac12\parallel(1+R) R = 2 1 ∥ ( 1 + R ) から 初 。源は三点からの見立て
三次元 4 × 4 × 2 4\times4\times2 4 × 4 × 2 の中央・外周だけ自由 1023 / 2815 ≈ 0.3634 1023/2815\approx0.3634 1023/2815 ≈ 0.3634 ≈ 0.04466 \approx0.04466 ≈ 0.04466 6.13 × 10 − 4 ≈ 1 / 1630 6.13\times10^{-4}\approx1/1630 6.13 × 1 0 − 4 ≈ 1/1630 束は三つの実装で一致。一ループは二実装が相対 1.4 × 10 − 5 1.4\times10^{-5} 1.4 × 1 0 − 5
三次元 厚さ 2 の板を広げる(6 × 6 × 2 6\times6\times2 6 × 6 × 2 ・8 × 8 × 2 8\times8\times2 8 × 8 × 2 ・…) 0.3664 → 0.36680 0.3664\to0.36680 0.3664 → 0.36680 0.04430 → 0.04425 0.04430\to0.04425 0.04430 → 0.04425 6.41 → 6.45 × 10 − 4 6.41\to6.45\times10^{-4} 6.41 → 6.45 × 1 0 − 4 4 × 4 × 2 4\times4\times2 4 × 4 × 2 で極限の 1%(束)・5%(源)以内。源の極限は見立て
三次元 4 3 4^3 4 3 ・6 3 6^3 6 3 の内部(粗い面を箱の中の平面に) 0.4669 0.4669 0.4669 ・0.4760 0.4760 0.4760 0.0361 0.0361 0.0361 ・0.0355 0.0355 0.0355 1.04 × 10 − 3 1.04\times10^{-3} 1.04 × 1 0 − 3 ・9.92 × 10 − 4 9.92\times10^{-4} 9.92 × 1 0 − 4 一ループは一実装。源は箱の大きさについて単調でない
三次元 周期 4 3 4^3 4 3 ・8 3 8^3 8 3 ・16 3 16^3 1 6 3 (一枚だけ固定) 8 / 15 8/15 8/15 ・0.4859 0.4859 0.4859 ・0.4814 0.4814 0.4814 0.0332 0.0332 0.0332 ・0.0349 0.0349 0.0349 ・0.0352 0.0352 0.0352 — 束は二つの定式化。4 3 4^3 4 3 の 8 / 15 8/15 8/15 は 15 桁で一致
四次元 2 × 2 × 1 × 1 2\times2\times1\times1 2 × 2 × 1 × 1 ・自由境界 3 / 7 3/7 3/7 ≈ 0.0393 \approx0.0393 ≈ 0.0393 4.68 × 10 − 4 4.68\times10^{-4} 4.68 × 1 0 − 4 一ループは二実装
四次元 2 × 2 × 2 × 1 2\times2\times2\times1 2 × 2 × 2 × 1 ・自由境界 105 / 241 105/241 105/241 ≈ 0.0390 \approx0.0390 ≈ 0.0390 4.80 × 10 − 4 4.80\times10^{-4} 4.80 × 1 0 − 4 一ループは一実装
四次元 2 4 2^4 2 4 ・自由境界 180 / 407 ≈ 0.4423 180/407\approx0.4423 180/407 ≈ 0.4423 ≈ 0.0386 \approx0.0386 ≈ 0.0386 4.86 × 10 − 4 ≈ 1 / 2058 4.86\times10^{-4}\approx1/2058 4.86 × 1 0 − 4 ≈ 1/2058 一ループは二実装が相対 4.9 × 10 − 5 4.9\times10^{-5} 4.9 × 1 0 − 5
四次元 4 × 4 × 2 × 2 4\times4\times2\times2 4 × 4 × 2 × 2 の中央・外周だけ自由 ≈ 0.4867 \approx0.4867 ≈ 0.4867 ≈ 0.0350 \approx0.0350 ≈ 0.0350 5.46 × 10 − 4 ≈ 1 / 1833 5.46\times10^{-4}\approx1/1833 5.46 × 1 0 − 4 ≈ 1/1833 一ループは一実装
四次元 4 4 4^4 4 4 の内部(開いた箱) 0.7180 0.7180 0.7180 0.0266 0.0266 0.0266 4.96 × 10 − 4 ≈ 1 / 2017 4.96\times10^{-4}\approx1/2017 4.96 × 1 0 − 4 ≈ 1/2017 一ループは疎と密の二実装が log det で 1.5 × 10 − 11 1.5\times10^{-11} 1.5 × 1 0 − 11 。12 4 12^4 1 2 4 の内部で ∑ f 2 = 0.7301 \sum f^2=0.7301 ∑ f 2 = 0.7301 ・λ = 0.02645 \lambda=0.02645 λ = 0.02645 (束だけ)
四次元 周期 4 4 4^4 4 4 ・8 4 8^4 8 4 ・12 4 12^4 1 2 4 (一枚だけ固定) 16 / 21 16/21 16/21 ・0.7315 0.7315 0.7315 ・0.7305 0.7305 0.7305 0.0264 0.0264 0.0264 ・0.02645 0.02645 0.02645 ・0.02645 0.02645 0.02645 — 束は二つの定式化。16 / 21 16/21 16/21 は 13 桁で一致
U ( 1 ) U(1) U ( 1 ) の Villain(どの箱でも)同じ ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 — 0 0 0 初 β ′ = β ∑ f 2 \beta'=\beta\sum f^2 β ′ = β ∑ f 2 で閉じ、外れは e − c β e^{-c\beta} e − c β だけ(Poisson の和)
表 1 から読むこと 読 。
向き。 粗い面のまわりに格子を足すほど(自由境界 → 外周だけ自由 → 内部 → 周期)、∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は上がり(§04 (a) のとおり)、λ \lambda λ は下がります。四次元で ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は 0.44(2 4 2^4 2 4 )から 0.73(格子に埋めた極限)へ、λ \lambda λ は 0.039 から 0.026 へ。自由境界は「束の流し口」を作って β ′ \beta' β ′ を小さく、λ \lambda λ を大きく見せていました。
母数の流れ。 β ′ \beta' β ′ の主項は β ∑ f 2 \beta\sum f^2 β ∑ f 2 で、ずれは一ループで β \beta β に依らない O ( 1 ) O(1) O ( 1 ) です(熱核出発):2 × 2 × 1 2\times2\times1 2 × 2 × 1 で β / 3 − 0.146 \beta/3-0.146 β /3 − 0.146 、2 4 2^4 2 4 で 180 β / 407 − 0.258 180\beta/407-0.258 180 β /407 − 0.258 、4 × 4 × 2 4\times4\times2 4 × 4 × 2 の中央で 1023 β / 2815 − 0.220 1023\beta/2815-0.220 1023 β /2815 − 0.220 (いずれも + O ( 1 / β ) +O(1/\beta) + O ( 1/ β ) )。Migdal–Kadanoff の − 1 4 -\frac14 − 4 1 と同じ型です。
源。 正で β \beta β に依らない値に収束し、四次元の箱で 4.7 4.7 4.7 〜5.5 × 10 − 4 5.5\times10^{-4} 5.5 × 1 0 − 4 (Migdal–Kadanoff の 1.8〜2.1 倍)、三次元の板で 4.1 4.1 4.1 〜6.5 × 10 − 4 6.5\times10^{-4} 6.5 × 1 0 − 4 です。U ( 1 ) U(1) U ( 1 ) の Villain では 0:源には、閉じた面の上で二つの円板の重みを掛ける「並列」と、非可換な群の Haar の重み θ / sin θ \theta/\sin\theta θ / sin θ の両方が要る、と読めます。二次元の開いた領域は直列だけなので源がありません。
06
粗い面を大きくする — 周の型と、本当の二段
粗い面を L × L L\times L L × L (外周 W W W は 4 L 4L 4 L 本)に広げます。L = 2 L=2 L = 2 が一段、L = 4 L=4 L = 4 は平面の方向の倍率 4 を一度に取る「本当の二段」です。これと比べる「反復の二段」は、一段の写像を粗い格子にもう一度当てる近似(一つの粗い面の周辺分布を次の段の作用として入れ直す)で、β ′ ′ / β = ( ∑ f 1 2 ) 2 \beta''/\beta=(\sum f_1^2)^2 β ′′ / β = ( ∑ f 1 2 ) 2 、λ \lambda λ は λ 1 2 \lambda_1^2 λ 1 2 、源は σ 1 ( 1 + ∑ f 1 4 ) \sigma_1(1+\sum f_1^4) σ 1 ( 1 + ∑ f 1 4 ) と数えます。
(a) 上界。 試しの配位「W W W の 4 L 4L 4 L 本に θ / ( 4 L ) \theta/(4L) θ / ( 4 L ) ずつ、他は 0」は粗い面の角の 4 枚に 2 θ / ( 4 L ) 2\theta/(4L) 2 θ / ( 4 L ) 、辺の 4 ( L − 2 ) 4(L-2) 4 ( L − 2 ) 枚に θ / ( 4 L ) \theta/(4L) θ / ( 4 L ) 、中の面に 0 を与え(粗い面の和は 1 で W W W のホロノミーと合う)、W W W の各リンクを含む外の面は 2 d − 3 2d-3 2 d − 3 枚以下です。よって L ≥ 2 L\ge2 L ≥ 2 、どの箱でも(無限の格子でも)
∑ f 2 ( L ) ≤ d − 1 2 L + 1 2 L 2 , λ ( L ) ≥ L − 6 ∑ f 2 ( L ) ≥ 2 L 4 ( ( d − 1 ) L + 1 ) (8) \sum f^2(L)\ \le\ \frac{d-1}{2L}+\frac1{2L^2},\qquad \lambda(L)\ \ge\ \frac{L^{-6}}{\sum f^2(L)}\ \ge\ \frac2{L^4\bigl((d-1)L+1\bigr)} \tag{8} ∑ f 2 ( L ) ≤ 2 L d − 1 + 2 L 2 1 , λ ( L ) ≥ ∑ f 2 ( L ) L − 6 ≥ L 4 ( ( d − 1 ) L + 1 ) 2 ( 8 )
初 (右は Stokes で粗い面の L 2 L^2 L 2 枚の f f f の和が 1 なことと冪平均から)。四次元で L = 2 L=2 L = 2 は 7 / 8 7/8 7/8 と 1 / 56 1/56 1/56 (§04 と同じ)、L = 4 L=4 L = 4 は 13 / 32 13/32 13/32 と 1 / 1664 1/1664 1/1664 です。
(b) 本当の二段は反復より β \beta β を大きく下げる。 包含の単調性で四次元の格子に埋めた一段は ∑ f 1 2 ≥ 0.717961 \sum f_1^2\ge0.717961 ∑ f 1 2 ≥ 0.717961 (4 4 4^4 4 4 の内部の値、二つの定式化が一致 読 )、よって ( ∑ f 1 2 ) 2 ≥ 0.5155 > 13 / 32 ≥ ∑ f 2 2 (\sum f_1^2)^2\ge0.5155\gt13/32\ge\sum f_2^2 ( ∑ f 1 2 ) 2 ≥ 0.5155 > 13/32 ≥ ∑ f 2 2 初 (入力の 0.717961 は計算の数)。反復は L = 2 k L=2^k L = 2 k について L − 0.48 L^{-0.48} L − 0.48 程度でしか落ちず、本当の L × L L\times L L × L は (8) で O ( 1 / L ) O(1/L) O ( 1/ L ) なので、比は段数とともに 0 に向かいます。一つの粗い面の周辺分布の β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β は四次元で周の型(O ( 1 / L ) O(1/L) O ( 1/ L ) )で落ち、一段の二乗の繰り返しでは表せません。 二次元の平面だけなら両者は一致します(粗い面 4×4 で ∑ f 2 = 1 / 16 = ( 1 / 4 ) 2 \sum f^2=1/16=(1/4)^2 ∑ f 2 = 1/16 = ( 1/4 ) 2 、λ = 1 / 256 = ( 1 / 16 ) 2 \lambda=1/256=(1/16)^2 λ = 1/256 = ( 1/16 ) 2 )。
(c) 周の型。 計算した四次元の箱では ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 の 44〜51% が「W W W に接する横の方向の面」(W W W の 1 本あたり 2 ( d − 2 ) = 4 2(d-2)=4 2 ( d − 2 ) = 4 枚)に乗り、この割合は粗い面を 2×2 から 4×4 にしてもほぼ変わりません 読 。作用は粗い面の面積でなく W W W の周に沿って払われる、と読めます。
表 2 一段・反復の二段・本当の二段(四次元・開いた箱で粗い面は内部・可換に制限した木の水準。源は熱核出発・単一の像・β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ ・一ループで、粗い面 4×4 は疎な解析の Hessian の一実装、その経路は小さな系 4 × 4 × 1 × 1 4\times4\times1\times1 4 × 4 × 1 × 1 で有限差分と相対 9 × 10 − 4 9\times10^{-4} 9 × 1 0 − 4 )読
箱 量 一段(粗い面 2×2) 反復の二段 本当の二段(粗い面 4×4) 本当/反復
4 4 4^4 4 4 (粗い面 4×4 は平面方向で箱の縁)∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 0.7180 0.5155 0.2564 0.50
λ \lambda λ 2.66 × 10 − 2 2.66\times10^{-2} 2.66 × 1 0 − 2 7.06 × 10 − 4 7.06\times10^{-4} 7.06 × 1 0 − 4 2.62 × 10 − 3 2.62\times10^{-3} 2.62 × 1 0 − 3 3.7
源 4.96 × 10 − 4 4.96\times10^{-4} 4.96 × 1 0 − 4 5.05 × 10 − 4 5.05\times10^{-4} 5.05 × 1 0 − 4 3.70 × 10 − 5 3.70\times10^{-5} 3.70 × 1 0 − 5 0.073
6 × 6 × 4 × 4 6\times6\times4\times4 6 × 6 × 4 × 4 (平面方向に余白 1)∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 0.7218 0.5210 0.2895 0.56
λ \lambda λ 2.65 × 10 − 2 2.65\times10^{-2} 2.65 × 1 0 − 2 7.02 × 10 − 4 7.02\times10^{-4} 7.02 × 1 0 − 4 2.37 × 10 − 3 2.37\times10^{-3} 2.37 × 1 0 − 3 3.4
源 4.89 × 10 − 4 4.89\times10^{-4} 4.89 × 1 0 − 4 4.98 × 10 − 4 4.98\times10^{-4} 4.98 × 1 0 − 4 3.30 × 10 − 5 3.30\times10^{-5} 3.30 × 1 0 − 5 0.066
12 4 12^4 1 2 4 (束だけ)∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 0.7301 0.5330 0.3060 0.57
λ \lambda λ 2.65 × 10 − 2 2.65\times10^{-2} 2.65 × 1 0 − 2 7.00 × 10 − 4 7.00\times10^{-4} 7.00 × 1 0 − 4 2.57 × 10 − 3 2.57\times10^{-3} 2.57 × 1 0 − 3 3.7
表 3 粗い面の辺 L L L の列(四次元・( L + 2 ) × ( L + 2 ) × 4 × 4 (L+2)\times(L+2)\times4\times4 ( L + 2 ) × ( L + 2 ) × 4 × 4 の開いた箱で粗い面は内部・横の厚さ 4。束は浮動小数、源は一ループの一実装)読
L L L ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 (8) の上界 λ \lambda λ 一ループの θ 2 \theta^2 θ 2 の係数 c 2 c_2 c 2 源 源 ⋅ L 4 \cdot L^4 ⋅ L 4
1(一枚の面) 1.989 2(L = 1 L=1 L = 1 の試し) 0.521 0.499 7.66 × 10 − 3 7.66\times10^{-3} 7.66 × 1 0 − 3 7.66 × 10 − 3 7.66\times10^{-3} 7.66 × 1 0 − 3
2 0.7180 7/8 0.0266 0.238 4.96 × 10 − 4 4.96\times10^{-4} 4.96 × 1 0 − 4 7.93 × 10 − 3 7.93\times10^{-3} 7.93 × 1 0 − 3
3 0.4190 5/9 0.00598 0.156 9.85 × 10 − 5 9.85\times10^{-5} 9.85 × 1 0 − 5 7.98 × 10 − 3 7.98\times10^{-3} 7.98 × 1 0 − 3
4 0.2895 13/32 0.00237 0.116 3.30 × 10 − 5 3.30\times10^{-5} 3.30 × 1 0 − 5 8.46 × 10 − 3 8.46\times10^{-3} 8.46 × 1 0 − 3
表 2・表 3 から読むこと 読 (四点の観察・横の厚さ 4・一実装)。源は ≈ 8 × 10 − 3 / L 4 \approx8\times10^{-3}/L^4 ≈ 8 × 1 0 − 3 / L 4 、c 2 c_2 c 2 は ≈ 0.46 \approx0.46 ≈ 0.46 〜0.50 / L 0.50/L 0.50/ L です。θ ∼ L 2 F \theta\sim L^2F θ ∼ L 2 F と読めば θ 4 \theta^4 θ 4 は次元 8 の演算子で、係数が L 4 L^4 L 4 で落ちるのは Migdal–Kadanoff の b d − 8 = 1 / 16 b^{d-8}=1/16 b d − 8 = 1/16 と同じ数え方に合います。だから本当のブロック化の源は「段ごとに一定の帯で生まれ直す数」ではなく、「最も細かい尺度で生まれた θ 4 \theta^4 θ 4 のずれが段ごとに約 1 / 16 1/16 1/16 で薄まる」型に見え、反復の帳簿の固定点 σ / ( 1 − ∑ f 4 ) ≈ 5 × 10 − 4 \sigma/(1-\sum f^4)\approx5\times10^{-4} σ / ( 1 − ∑ f 4 ) ≈ 5 × 1 0 − 4 は、この測り方では上界の側にあります。λ \lambda λ は逆に、本当の二段が反復 λ 1 2 \lambda_1^2 λ 1 2 の 3.4〜3.7 倍で、反復は縮みを速く見せます。ただし 2.4 2.4 2.4 〜2.6 × 10 − 3 ≪ 1 2.6\times10^{-3}\ll1 2.6 × 1 0 − 3 ≪ 1 で、帳簿の分母 1 − λ 1-\lambda 1 − λ はほぼ 1 のままです。
07
全ての粗い面を同時に固定した網 — 定理 G
表 1 の周期の行は「粗い面を一枚だけ固定し、周りの粗い面は自由にした」網でした。本当のブロック化の一段の主項は、格子を 2 d 2^d 2 d のブロックに割り、粗い格子の全てのプラケットの角を同時に固定した 網で、これは別の網です。この節の条件:可換な配位に制限・木の水準(β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の主項)・周期の格子 ( Z / L ) d (\mathbb Z/L)^d ( Z / L ) d (L L L は偶数)・2 d 2^d 2 d のブロック・粗い角 θ P : = ⟨ s P , ϕ ⟩ \theta_P:=\langle s_P,\phi\rangle θ P := ⟨ s P , ϕ ⟩ は粗い面 P P P を張る 2×2 の外周の角の線形化。
記号。 S S S を s P s_P s P を並べた行列、D c D_c D c を粗い格子の余境界、C C C を粗いリンクの写像(( C A ) ℓ (CA)_\ell ( C A ) ℓ は粗いリンク ℓ \ell ℓ をなす細かい 2 本の角の和)とすると S D = D c C SD=D_cC S D = D c C です。u P : = P s P u_P:=Ps_P u P := P s P 、G : = S P S T G:=SPS^{\mathsf T} G := S P S T (G P Q = ⟨ u P , u Q ⟩ G_{PQ}=\langle u_P,u_Q\rangle G P Q = ⟨ u P , u Q ⟩ )、B : = G + B:=G^+ B := G + (Moore–Penrose の擬逆)、U U U を u P u_P u P を列に並べた行列とします。
定理 G。 上の条件の下で 初 :
(i) 拘束 S ϕ = θ S\phi=\theta S ϕ = θ (ϕ ∈ A \phi\in\mathcal A ϕ ∈ A )が空でないのは θ ∈ im D c \theta\in\operatorname{im}D_c θ ∈ im D c のとき、かつそのときだけ(粗い立方体ごとの Bianchi の和 0 と、座標の 2-トーラスを貫く粗い束 0)。とくに粗い面を一枚だけ捻り他を 0 に保つ θ \theta θ は許されない 。
(ii) θ ∈ im D c \theta\in\operatorname{im}D_c θ ∈ im D c について最小点はただ一つで ϕ ∗ = F θ \phi^*=F\theta ϕ ∗ = F θ 、F : = U B F:=UB F := U B 、最小値は 1 2 θ T B θ \frac12\theta^{\mathsf T}B\theta 2 1 θ T B θ 。粗い作用は
S ′ ( θ ) = β 2 θ T B θ , β P Q ′ = β B P Q ( im D c の上の二次形式として ) . (9) S'(\theta)=\frac\beta2\,\theta^{\mathsf T}B\,\theta,\qquad \beta'_{PQ}=\beta B_{PQ}\quad(\operatorname{im}D_c\ \text{の上の二次形式として}). \tag{9} S ′ ( θ ) = 2 β θ T B θ , β P Q ′ = β B P Q ( im D c の上の二次形式として ) . ( 9 )
(iii) 粗いリンクの変数 a a a で書くと min { 1 2 ∥ d A ∥ 2 : C A = a } = 1 2 a T Q a \min\{\frac12\|dA\|^2:CA=a\}=\frac12a^{\mathsf T}Qa min { 2 1 ∥ d A ∥ 2 : C A = a } = 2 1 a T Q a 、Q = D c T B D c Q=D_c^{\mathsf T}BD_c Q = D c T B D c 。Lagrange の未定乗数がそのまま粗い作用の勾配(各粗いリンクの電流の湧き出し)になる。
(iv) θ \theta θ は独立な座標でないので、B B B の非対角や四次形式の「対角/交差」の成分は表し方に依る。表し方に依らない量は:im D c \operatorname{im}D_c im D c の上の B B B のスペクトル、向きごとの比 β ′ ( θ ) : = θ T B θ / ∑ P θ P 2 \beta'(\theta):=\theta^{\mathsf T}B\theta/\sum_P\theta_P^2 β ′ ( θ ) := θ T B θ / ∑ P θ P 2 、μ ( θ ) : = ∑ q ( F θ ) q 4 / ∑ P θ P 4 \mu(\theta):=\sum_q(F\theta)_q^4/\sum_P\theta_P^4 μ ( θ ) := ∑ q ( F θ ) q 4 / ∑ P θ P 4 、λ ( θ ) : = μ ( θ ) / β ′ ( θ ) \lambda(\theta):=\mu(\theta)/\beta'(\theta) λ ( θ ) := μ ( θ ) / β ′ ( θ ) (定理 F の λ \lambda λ の向きつきの版)。
(v) 全ての θ ∈ im D c \theta\in\operatorname{im}D_c θ ∈ im D c で β ′ ( θ ) ≥ 1 4 \beta'(\theta)\ge\frac14 β ′ ( θ ) ≥ 4 1 。
証明。 (i) θ = S D A = D c ( C A ) ∈ im D c \theta=SDA=D_c(CA)\in\operatorname{im}D_c θ = S D A = D c ( C A ) ∈ im D c 。逆に各粗いリンクの一本目の細かいリンクに a ℓ a_\ell a ℓ 、他に 0 を置けば C A = a CA=a C A = a 。(ii) 最小ノルムの解は im U \operatorname{im}U im U に入り、ϕ = U c \phi=Uc ϕ = U c で G c = θ Gc=\theta G c = θ 。im G = S ( im d ) = im ( D c C ) = im D c \operatorname{im}G=S(\operatorname{im}d)=\operatorname{im}(D_cC)=\operatorname{im}D_c im G = S ( im d ) = im ( D c C ) = im D c なので解があり、c = B θ + ker G c=B\theta+\ker G c = B θ + ker G 、U ker G = 0 U\ker G=0 U ker G = 0 、∥ ϕ ∗ ∥ 2 = θ T B G B θ = θ T B θ \|\phi^*\|^2=\theta^{\mathsf T}BGB\theta=\theta^{\mathsf T}B\theta ∥ ϕ ∗ ∥ 2 = θ T B GB θ = θ T B θ 。一意性は定理 F と同じ狭義凸性。(iii) 内側の最小は粗いゲージの向きに不変なので θ = D c a \theta=D_ca θ = D c a を代入し、KKT の条件を読む。(v) 粗い面の 4 枚の組は互いに重ならないので ∑ q ϕ q 2 ≥ ∑ P ∑ q ∈ s P ϕ q 2 ≥ ∑ P θ P 2 / 4 \sum_q\phi_q^2\ge\sum_P\sum_{q\in s_P}\phi_q^2\ge\sum_P\theta_P^2/4 ∑ q ϕ q 2 ≥ ∑ P ∑ q ∈ s P ϕ q 2 ≥ ∑ P θ P 2 /4 (各粗い面で Cauchy–Schwarz)。∎
滑らかな試し。 細かい場が粗い面ごとに 2 d 2^d 2 d 枚のプラケットで同じ値 θ / 4 \theta/4 θ /4 を持つ配位では、エネルギーの比は 2 d − 4 2^{d-4} 2 d − 4 、λ = 1 / 16 \lambda=1/16 λ = 1/16 (d d d に依らない)です 初 (算術)。この配位はトーラスの上で一様にはなれず、波長が長い極限の試しとしてだけ意味を持ちます。Migdal–Kadanoff(全ての粗い面が独立、P P P を恒等にしたもの)では β ′ / β = 2 d − 4 \beta'/\beta=2^{d-4} β ′ / β = 2 d − 4 、λ = 1 / 16 \lambda=1/16 λ = 1/16 です。
表 4 全ての粗い面を固定した網の数(S U ( 2 ) SU(2) S U ( 2 ) ・可換に制限した木の水準・周期・2 d 2^d 2 d のブロック。二実装(射影と擬逆/粗いリンクの KKT)が 10 − 12 10^{-12} 1 0 − 12 程度で一致。sup は局所の最適化の多点出発で見つけた値=真の sup の下界)読
箱 B B B の固有値(im D c \operatorname{im}D_c im D c の上)最も長い波長の β ′ \beta' β ′ プラケットの作用からの外れ 一本の粗いリンクの λ \lambda λ 滑らかな向きの λ \lambda λ 見つけた sup λ \lambda λ
三次元 4 3 4^3 4 3 〜16 3 16^3 1 6 3 [ 0.25 , 0.375 [0.25,\ 0.375 [ 0.25 , 0.375 〜0.474 ] 0.474] 0.474 ] k = π / 4 k=\pi/4 k = π /4 で 0.474415〜17% 0.066〜0.068 k = π / 4 k=\pi/4 k = π /4 で 0.0550.11〜0.12
三次元 48 3 48^3 4 8 3 [ 0.25 , 0.497 ] [0.25,\ 0.497] [ 0.25 , 0.497 ] k = π / 12 k=\pi/12 k = π /12 で 0.496816% 0.068 k = π / 12 k=\pi/12 k = π /12 で 0.0615(最適化なし)
四次元 4 4 4^4 4 4 〜12 4 12^4 1 2 4 [ 0.25 , 0.536 [0.25,\ 0.536 [ 0.25 , 0.536 〜0.811 ] 0.811] 0.811 ] k = π / 3 k=\pi/3 k = π /3 で 0.810824〜27% 0.085〜0.091 0.037〜0.046 0.22〜0.27
四次元 16 4 16^4 1 6 4 [ 0.25 , 0.879 ] [0.25,\ 0.879] [ 0.25 , 0.879 ] k = π / 4 k=\pi/4 k = π /4 で 0.878624% 0.091 k = π / 4 k=\pi/4 k = π /4 で 0.047(最適化なし)
表 5 判定:四次元の一段の「本当の数」(条件は表 4 と同じ。一枚固定の行は表 1)
網 β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β λ \lambda λ (θ 4 \theta^4 θ 4 の倍率)札
自由境界の 2 4 2^4 2 4 に一枚 0.442 0.0386 初 (有理数)
周期の 8 4 8^4 8 4 に一枚(他は自由) 0.731 0.0264 読
全ての粗い面を固定・長波長 → 1 = 2 d − 4 \to1=2^{d-4} → 1 = 2 d − 4 (k = π / 4 k=\pi/4 k = π /4 で 0.879)滑らかな試しで 1 / 16 1/16 1/16 。測った k ≥ π / 4 k\ge\pi/4 k ≥ π /4 では 0.037〜0.047 読 (試しの値は 初 )
全ての粗い面を固定・一本の粗いリンク 0.354 0.091 読
全ての粗い面を固定・最も粗い向き 0.25(最小の固有値) 見つけた sup ≥ 0.27 \ge0.27 ≥ 0.27 初 (≥ 1 4 \ge\frac14 ≥ 4 1 )・読 (sup)
Migdal–Kadanoff 1 1 / 16 1/16 1/16 初
表 4・表 5 から読むこと 読 。(1) 粗い作用はプラケットの作用に留まりません。固有値は四次元で 1 4 \frac14 4 1 から長波長の 1 近くまで広がり、二次の段で既に長さ 2 以上のループの項が生まれます(古典の固定点の作用の二次の部分に当たると思われるが、原典は照合していない)。(2) 長波長の β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β は一枚固定の 0.731 より大きく、Migdal–Kadanoff の 1 の側に寄ります。(3) 四次の写りは行列で隣と混ざり、粗い向きでは 1 / 16 1/16 1/16 を超えます (一本の粗いリンクで 0.091、見つけた sup で 0.27)。滑らかな向きでは三次元で 1 / 16 1/16 1/16 に向かい(k = π / 12 k=\pi/12 k = π /12 で 0.0615)、四次元は k = π / 4 k=\pi/4 k = π /4 まで 0.047 で収束はまだ見えていません。Migdal–Kadanoff の λ = 1 / 16 \lambda=1/16 λ = 1/16 は、本当の一段では長波長の向きの値として残るだけです。(4) 見つけた値は全て 0.3 未満ですが、擬逆の代表 F F F は非局所で、Riesz–Thorin の上界は箱とともに増え(四次元 16 4 16^4 1 6 4 で 4.2)、体積に一様な上界は得ていません 。だから「横の縮みが 1 より小さい」とは言いません。
行列で書くときの座標の候補。四次の偏差の類を「∣ Q ( θ ) ∣ ≤ c ∑ P θ P 4 |Q(\theta)|\le c\sum_P\theta_P^4 ∣ Q ( θ ) ∣ ≤ c ∑ P θ P 4 」(ℓ 4 \ell^4 ℓ 4 で押さえられる四次形式)に取ると、木の水準の一段は c ↦ c ⋅ sup μ c\mapsto c\cdot\sup\mu c ↦ c ⋅ sup μ でこの類を保ちます 初 (∣ Q ( F θ ) ∣ ≤ c ∑ ( F θ ) 4 ≤ c sup μ ∑ θ 4 |Q(F\theta)|\le c\sum(F\theta)^4\le c\sup\mu\sum\theta^4 ∣ Q ( F θ ) ∣ ≤ c ∑ ( F θ ) 4 ≤ c sup μ ∑ θ 4 )。プラケットの対角の類(Migdal–Kadanoff の類)は保たれませんが、ℓ 4 \ell^4 ℓ 4 の錐は保たれます。
08
分解への含意と問い
15-03 §04 の帳簿は、一段の写像が類のまわりで横に縮む(∥ ρ k + 1 ∥ ≤ λ ∥ ρ k ∥ + ε ( β k ) \|\rho_{k+1}\|\le\lambda\|\rho_k\|+\varepsilon(\beta_k) ∥ ρ k + 1 ∥ ≤ λ ∥ ρ k ∥ + ε ( β k ) 、λ < 1 \lambda\lt1 λ < 1 )なら外れは和でなく上限 sup j ε ( β j ) / ( 1 − λ ) \sup_j\varepsilon(\beta_j)/(1-\lambda) sup j ε ( β j ) / ( 1 − λ ) で押さえられる、というものでした 初 (二次の項を落とした線形の不等式の下で)。この章は、その λ \lambda λ と、母数の流れの主項 β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β が、一つの粗い面の周辺分布では同じ射影 P P P から前もって紙で数えられる ことを示しました(定理 F)。四次元の一段で問うべき数は「源の大きさ」と「λ \lambda λ 」の二つで、前者は一ループ、後者は木の水準の量です。ただし、全ての粗い面を固定すると λ \lambda λ は行列になり粗い向きで 1 / 16 1/16 1/16 を超えるので(§07)、帳簿の λ < 1 \lambda\lt1 λ < 1 を本当の一段で示すには、表し方に依らない作用素ノルムの、体積に一様な上界が要ります 読 。
表 6 この章から出る問い(状態:新)
問 問い 大きさ 決着したら動くもの 決着しても動かないもの
F-UV6 粗い面の辺 L L L の列で、源 ⋅ L 4 \cdot L^4 ⋅ L 4 (いま L = 1 L=1 L = 1 〜4 4 4 ・横の厚さ 4 で 7.7 7.7 7.7 〜8.5 × 10 − 3 8.5\times10^{-3} 8.5 × 1 0 − 3 )が横を広げても一定に寄るか。寄れば源の段の和は等比で有限で、帳簿の「源は段ごとに一定の帯」の仮定を強められる 小さな計算(一ループの θ 4 \theta^4 θ 4 の係数を摂動の公式で) (Rem-shape) の源の扱い 非可換の配位・大きな場
F-UV7 全ての粗い面を同時に固定した木の水準の網で、im D c \operatorname{im}D_c im D c の上で F F F と一致する局所の代表 を作り、ℓ 4 \ell^4 ℓ 4 の作用素ノルムに体積に一様な上界が出るか。あわせて、粗い向きの λ \lambda λ (見つけた sup は四次元で 0.27)の作用素ノルムが 1 を割るか 紙と小さな計算 本当の一段の横の縮みの主項 一ループ・大きな場・ゲージの張り替え
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言えないこと
(a) 定理 F・定理 G は可換な配位に制限した木の水準(β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の主項)の文です。非可換な配位を含めた大域の最小が可換であること、一ループの補正(源・β ′ \beta' β ′ の O ( 1 ) O(1) O ( 1 ) のずれ)、大きな場(∥ ψ ∥ ≤ r \|\psi\|\le r ∥ ψ ∥ ≤ r の外)は含みません。
(b) 表 1〜表 3 の数は一つの粗い面の周辺分布で見る一段の数で、本当のブロック化の一段ではありません。反復の二段は一つの面の周辺分布を入れ直す近似です。
(c) 源・c 2 c_2 c 2 ・有限の β \beta β の比は計算機の値で、源は熱核出発・単一の像・β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ の一ループです。粗い面 4×4 と大きな箱の一ループは一実装です。源 ≈ 8 × 10 − 3 / L 4 \approx8\times10^{-3}/L^4 ≈ 8 × 1 0 − 3 / L 4 は四点の観察で、極限や閉じた形はありません。
(d) (7) の右の等号 max f 2 = 1 / 16 \max f^2=1/16 max f 2 = 1/16 と、計算した箱で最大の束が粗い面にあることは箱ごとの確認で、一般の証明はありません。
(e) 定理 G の数(表 4・表 5)は周期・2 d 2^d 2 d のブロック・粗い角の線形化の下の値で、sup は局所の最適化の下界です。体積に一様な上界は得ておらず、「横の縮みが 1 より小さい」とも「1/16 以下」とも言いません。四次元の長波長の λ → 1 / 16 \lambda\to1/16 λ → 1/16 は滑らかな試しの算術と三次元の数値からの見立てです。
(f) この章は紫外の制御 ① を示しません。四次元の格子の繰り込み・質量ギャップには何も含意しません。
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五分類の表と依存グラフ
表 7 この章の行
行 言明(一行) 分類 根拠 範囲
[01] 定理 F (i)(ii):最小点 θ f \theta f θ f 、f = P s / ∥ P s ∥ 2 f=Ps/\|Ps\|^2 f = P s /∥ P s ∥ 2 、β ′ / β = ∑ f 2 \beta'/\beta=\sum f^2 β ′ / β = ∑ f 2 。「∑ f 2 ≤ 1 \sum f^2\le1 ∑ f 2 ≤ 1 」は無条件でない 初 §02 可換に制限・木の水準
[02] 定理 F (iii)(iv):θ 4 \theta^4 θ 4 の係数はちょうど σ ∑ f 4 \sigma\sum f^4 σ ∑ f 4 、λ = ∑ f 4 / ∑ f 2 \lambda=\sum f^4/\sum f^2 λ = ∑ f 4 / ∑ f 2 、(5) 初 §02 局所の最小・σ ( 6 θ 2 m 2 + 4 ∣ θ ∣ m r + r 2 ) ≤ β / 4 \sigma(6\theta^2m^2+4|\theta|mr+r^2)\le\beta/4 σ ( 6 θ 2 m 2 + 4∣ θ ∣ m r + r 2 ) ≤ β /4
[03] 三次元の自由境界で ∑ f 2 \sum f^2 ∑ f 2 は実効抵抗、2 × 2 × 1 2\times2\times1 2 × 2 × 1 で 1 / 3 1/3 1/3 ・7 / 144 7/144 7/144 初 §03 三次元・自由境界
[04] 包含の単調性と 1 / ( 16 d − 8 ) ≤ λ ≤ 1 / 16 1/(16d-8)\le\lambda\le1/16 1/ ( 16 d − 8 ) ≤ λ ≤ 1/16 初 §04 粗い面の 4 枚が対称に 1 4 \frac14 4 1 ・最大の束の位置は箱ごとの確認
[05] 表 1 の有理数(三次元の自由境界と外周だけ自由) 初 §05(二つの定式化) 主項
[06] 表 1 の浮動小数と源、Monte Carlo との一致 読 §05 S U ( 2 ) SU(2) S U ( 2 ) ・熱核出発・β → ∞ \beta\to\infty β → ∞ ・一ループ
[07] (8):∑ f 2 ( L ) \sum f^2(L) ∑ f 2 ( L ) の上界と λ ( L ) \lambda(L) λ ( L ) の下界、本当の二段 < \lt < 反復の二段 初 §06 L ≥ 2 L\ge2 L ≥ 2 ・どの箱でも(反復との比較は入力 0.717961 を計算の数として)
[08] 周の型・表 2・表 3・源 ≈ 8 × 10 − 3 / L 4 \approx8\times10^{-3}/L^4 ≈ 8 × 1 0 − 3 / L 4 読 §06 四次元・横の厚さ 4・一実装・四点
[09] 定理 G (i)〜(v)・ℓ 4 \ell^4 ℓ 4 の錐が保たれること 初 §07 可換・木の水準・周期・2 d 2^d 2 d ブロック・線形化
[10] 表 4・表 5:長波長で 2 d − 4 2^{d-4} 2 d − 4 、粗い向きで λ > 1 / 16 \lambda\gt1/16 λ > 1/16 、上界なし 読 §07 測った箱・sup は下界
[11] 問い F-UV6・F-UV7 仮 §08 問い
依存グラフ(前提の番号は結論の番号より小さい):
[01] 初 F1 最小点 θf・β′/β = Σf² 可換・木の水準
[02] 初 F2 θ⁴ はちょうど σΣf⁴・λ・(5) ⟸ [01] 局所の最小
[03] 初 NET 三次元の抵抗網・1/3・7/144 ⟸ [01] 自由境界
[04] 初 BOUND 包含の単調性・1/(16d−8) ≤ λ ≤ 1/16 ⟸ [01][02] 粗い面が対称
[05] 初 RAT 表 1 の有理数 ⟸ [01][03]
[06] 読 BOX 表 1 の浮動小数と源 ⟸ [02][05] 一ループ・β→∞
[07] 初 LBOUND (8)・本当の二段 < 反復 ⟸ [04] L ≥ 2
[08] 読 PERIM 周の型・源 ≈ 8e−3/L⁴ ⟸ [06][07] 四点・一実装
[09] 初 G 定理 G ⟸ [01] 周期・2^d ブロック
[10] 読 GNUM 長波長 2^{d−4}・粗い向き λ > 1/16 ⟸ [09]
[11] 仮 Q F-UV6・F-UV7 ⟸ [08][10]
全ての「⟸」の右の番号は左より小さく、円はありません。仮定の行は [11] だけで、問いの形です。
この章が言えている範囲
言えている 言えていない
初 可換に制限した木の水準で、β ′ / β \beta'/\beta β ′ / β ・四次の写り・λ \lambda λ が射影から決まること(定理 F)、λ ≤ max f 2 \lambda\le\max f^2 λ ≤ max f 2 、粗い面が対称なら 1 / ( 16 d − 8 ) ≤ λ ≤ 1 / 16 1/(16d-8)\le\lambda\le1/16 1/ ( 16 d − 8 ) ≤ λ ≤ 1/16 、(8)、定理 G と β ′ ( θ ) ≥ 1 4 \beta'(\theta)\ge\frac14 β ′ ( θ ) ≥ 4 1 非可換な配位を含めた最小・一ループ・大きな場。最大の束の位置の一般の証明
読 箱ごとの数(表 1〜表 5)、周の型、源 ≈ 8 × 10 − 3 / L 4 \approx8\times10^{-3}/L^4 ≈ 8 × 1 0 − 3 / L 4 、全ての粗い面を固定すると粗い向きで λ > 1 / 16 \lambda\gt1/16 λ > 1/16 本当のブロック化の一段の λ \lambda λ と源。体積に一様な作用素ノルムの上界。源の閉じた形
出典と再現
もの 種別 出典・道具
Thomson の原理・Kirchhoff の法則・Rayleigh の単調性・Dirichlet の原理 典 電気回路と調和関数の標準の事実(P. G. Doyle, J. L. Snell, Random Walks and Electric Networks, 1984 の型)
定理 F・定理 G・(5)(7)(8)・2 × 2 × 1 2\times2\times1 2 × 2 × 1 の手計算 初 この章の本文の証明。有限和の不等式の部品は本書の検討で機械検査の記録があり、本体の再検査も済んでいる(15-09 表 3)
表 1〜表 5 の数 読(有理数は初) 本書の検討の数値の記録(束の網の二〜三の定式化:双対の網の Kirchhoff・木のゲージの正規方程式・射影の式・Lagrange の条件の Hodge のラプラシアン。一ループの Hessian の二実装:有限差分と解析・疎行列の版。指標の有限和・全リンクの熱浴 Monte Carlo。定理 G は射影と擬逆・粗いリンクの KKT の二実装)
この章で使った語 — 束・束の網・射影 P P P ・単位の束・定理 F・横の縮み λ \lambda λ ・源 σ \sigma σ ・包含の単調性・周の型・本当の二段・反復の二段・定理 G・表し方に依らない量。意味は A-02 用語集 にあります。
次に読む章:15-06 母数の数え方 — 二次の段で座標がいくつ要るか、一段の写像がどこへ引き込むか。
改訂 2026-10-15:初版。13-11 の §11 (c)(d)(e)・表 6・式 (14)(15) を移し、定理 F とその証明、包含の単調性、縮みの両側の評価、粗い面を大きくしたときの上界と表、本当の二段と反復の二段の比較、全ての粗い面を同時に固定した網(定理 G)、問い F-UV6・F-UV7 を足した。 2026-10-15(同日):Lean の記録の再検査が済んだことを範囲の表に反映した。