堪らなく楽しい数学


(無限に広がった平面を捉える4つの考え方)

無限に広がった平面の概念は 2200年以上前にユークリッドによって捉えられ、ユークリッド幾何学が体系づけられた。それはユークリッド原論と呼ばれる世界最初の学術書とされ、聖書とともに世界史上の超古典である。無限に広がった空間とは砂漠の広大な広がりから生まれた概念とされるが、特徴は平行線の公理、すなわち、交わらない2直線、平行線の存在する空間で、それは三角形の内角の和が180度、平角をなすとも表現される。ユークリッドの壮大な構想を振り返りたい。しかしながら、この事実は既に疑いをもたれ、平行線の公理を避ける様に原論は構成されているという。ともあれこの空間の考えは4つ述べる発想の基本の第1のものである。

ユークリッドの不安は2000年を経て疑われ、3人の巨人によって 非ユークリッド幾何学が発見された。その物語はあたらしい幾何学として述べられ 感銘深い世界史上の事件と捉えられる。平行線の存在が 否定される幾何学が現れてきた。同時に数学とは何かと問われ、絶対的な数学から、数学とは公理系から出発して論理的に展開される理論体系であって、真偽や価値とは無関係の関係からなる理論体系であると変化した。初期には抽象的な変な世界の数学ではないだろうかと考えられたが、現在ではユークリッド幾何学ではない、非ユークリッドの幾何学が展開されていると考えられる。ちょうど数学の基礎を与える解析関数論の世界では、平面上に球面を載せて立体射影の対応で平面を写せば、直線を円の1種と見なせば、平面上の円も直線も立体射影で球面上の円に写るという美しい対応関係が成り立つ。この対応でユークリッド平面全体は球面上の北極を除いた全体と11の対応をすることが簡単に分る。直線のいずれの方向でも無限の彼方に行けば、北極点に対応する点に到達する様を見ることができる。そこで平面の無限の彼方を想念上に存在するものとして無限遠点と名付けて平面に無限遠点を加えて拡張平面と考える。すると拡張平面は全体として球面全体と11に対応して美しい世界が現れる。立体射影で円は円に対応し、写像は交わる角を不変にするなど美しい性質を持つ。直線は半径無限大の円と考える発想も自然に受け止められるだろう。円や直線を表現する方程式もそう述べているように見える。始めて無限遠点と立体射影の性質を学んだとき、人は感銘し、喜びに感動したのではないだろうか。無限に広がる空間が、ボール一個で表現されたからである。直線を一方向に行けば、丁度円を一方向に行けば円をくるくる回るように、無限遠点を通って反対方向から戻って来る ー 永劫回帰の思想を実現させている。それゆえにこの考え方は100年以上も揺るぐことはなく、すべての教科書、学術書がそのように述べている超古典的な考えであると言える。 ― 実は、それらは、相当に違っていた。そう発想できる。

この拡張平面の考え方が第2の考え方である。平面のすべての方向の先に無限遠点が存在して球面上で見れば その想像上の点は北極に対応する。

ところが 201422日に発見したゼロ除算1/0=0の結果は、基本的な関数W=1/z の原点における値をゼロとすべきことを示している。これは驚嘆すべきことで、無限大や無限遠点を考えていた世界観に対して、強力な不連続性をもって、無限遠点が突然にゼロに飛んでいると解釈せざるを得ない。原点に近づけばどんどん像は無限の彼方に飛んでいく様が 確かに見えるが、その先が突然ゼロであるというのであるから、人は顔をしかめ、それは何だと発想したのは当然である。アリストテレスの連続性の世界観に反するので、その真偽を問わず、そのような考え、数学は受け入れられないと多くの数学者が断言し、それらは思い付きではなく、2年、3年と拒否の姿勢は続いたものである。そこで、初等数学の具体例で検証することとして、現在800件を超える、ゼロ除算有効の例を探した。それで、ゼロ除算は 我々の世界と数学の実体であると公言して論文や数学会、国際会議などでも発表して来ている。

これが第3の無限平面の捉え方である。強力な不連続性のある空間。

その様な折り、全く意外なところから、意外な人から、2018.6.4.7:22 ロシアのV. Puha氏からHorn Torus のモデルが提起されてきた:数学会でも 無限遠点はゼロで表されること、円の中心の鏡像は無限遠点ではなく、中心自身であること。ローラン展開は特異点で有限確定値をとり、典型的な例はtan = 0で大きな影響を解析学と幾何学に与えると述べて 論文などにも発表して来ました。それでリーマン球のモデルを想像すると強力な不連続性を認めることになります。4年間そうだと考えてきましたが 最近ロシアの若い研究者 Vyacheslav がゼロ除算のモデルとして 美しい

Horn Torus & Physics

https://www.horntorus.com/

geometry of everything, intellectual game to reveal engrams of dimensional thinking and proposal for a different approach to physical questions.

を提案してきました。(0,0,1/2)に中心を持つ半径1/2の球面への立体射影からさらにその中心から、その中心と元の球面に内接するトーラスへの写像を考えると無限遠点を含む平面は ちょうどHorn Torusに1対1上へ に写るというのです。これが拡張平面のモデルだというのですから、驚嘆すべきことではないでしょうか。ゼロと無限遠点は(0,0,1/2)に一致しています。ゼロ除算は初等数学全般の修正を求めていると言っていますので、多くの皆様の教育と研究に関わるものと思い、メーリングリストを用いてニュース性をもって、お知らせしています。何でも助言やご意見を頂ければ幸いです。どうぞ 宜しくお願いします(2018.6.8.14:40)(関数論分科会に対して)

その後、この対応におけるHorn Torusには 美しい性質がいろいろ存在することが分かって来た。例えば、2018.7.7.8:30 構想が 電光のように閃いた:円内と円外は 関数論、解析的には 完全に同等である。この完全性を表現するには リーマン球面は不完全で、ホーン・トーラスの方が良いと考えられる。リーマン球面は 立体射影の考えで、 ユークリッド幾何学を表現するものとして美しいが 実は代数学や幾何学と上手く合っておらず、無限の彼方で不完全であったと言える。進化した解析学や代数学は ユークリッド幾何学を越えて、ホーン・トーラスを ゼロ除算による完全化とともに 数学の実体として表していると言える。

ところが既に上記サイトで紹介したようにHorn Torus に ゼロ除算とは無関係に、特別の情念を20年以上も抱いてきていて (Now another point: You repeatedly asked, how I got the idea with the horn torus. So I will answer: In my German texts from 1996/98 that is described rather extensively as a background story, but in the English excerpts from 2006 and later I only address the results.)、上記サイトでいろいろ述べられているように 世界の記述にはHorn Torusが 良いと述べている。元お医者さんで 現在は退職 楽しい人生を送っているという70歳になるWolfgang Däumler という人で 既にメールで交信しているが、極めて魅力的な人物で、ヨット遊びや小型飛行機で友人に会いに行く途中だとか面白い話題を寄せている。 何故そのようなモデルを発想されたのが 繰り返し問うているが、納得できる説明は未だ寄せられていない。 注目しているのは 全くゼロ除算の認識の無い方が ゼロ除算を実現させるモデルを長年抱いてきたという 事実である。 - そこで、ゼロ除算の真実を知って、どのような世界観を抱くかを注目している。

2の型では もし、x軸の正の方向にどんどん進んで行けば、やがて無限遠点に達し それは負の無限と一致しているから、無限遠点を経由して戻って来るということになる。しかしながら、第3の型では、負の方向とは関係なく、無限の彼方に行けば突然原点に戻るという世界になる。第4の型では、正の無限の彼方に行けば、それは原点に連続的に対応しているから、ゼロと無限は一致しているから、xの正軸は閉曲線に写って連続的に閉じていて、負軸も同等に閉曲線に写って連続的に閉じている。

現在、第3と第4の何れが拡張された全平面のモデルとして適切であるかを問題にしている。 如何であろうか。

                                    ( 以下、次号)