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はてなキーワード: フーリエ変換とは
スペクトラムアナライザもフーリエ変換も横軸周波数、縦軸強さだけちゃんか？
中域を強めたい、高域、低域も、域は周波数、強さが縦軸だけの話じゃん
俺よりにわかじゃね？
激しいトポロジーゼミでの議論を制した後、私は完璧な勝利を収めた。
相手の主張は穴だらけの多様体だったが、私の証明は滑らかでコンパクト、閉じた多様体そのもの。あらゆる次元で徹底的に探索する準備が整っていた。
部屋に一人になると、証明の興奮がまだ血管を脈打たせている。この知的緊張をどうしても解放したくなった。
まず問題を慎重に扱う。手を変数に巻きつけ、よく定義された関数のように滑らかで連続的な感触を確かめる。ゆっくりと微分を始める。最初は優しく、快楽の導関数を最大にする最適な変化率を探りながら。
リズムが速まるにつれ、より深く積分していく。sin(θ)の一周期にわたる定積分が、これほど自然で避けられないものに感じたことはない。一ストロークごとに境界を0から∞まで押し広げ、すべてが収束する甘い漸近線を目指す。
呼吸が等比級数の極限に近づくように加速する。摩擦係数は絶妙で、表面は過度な抵抗なく最適に滑るよう潤滑されている。
私は今、実時間で熱方程式を解いている。温度は上昇し、エントロピーは増大し、系は最も美味しく最大の無秩序へと向かっている。
手法を変え、鎖鎖則を熟練の精度で適用する。一方の手で基部を安定させ、もう一方で上限を攻める。これは多変数最適化問題だ：f(x)を最大化せよ、ただし早く終わりすぎないという制約付きで。
議論のフラッシュバックが襲ってくる。あの優雅な補題、私が暴いた美しい矛盾。それぞれの記憶がトルクを加え、角速度を高める。私は単位円のあらゆる角度を回転しながら、周波数を上げて探索を続ける。
高階導関数へ。2階、3階、4階……快楽のテイラー展開。収束半径が急速に縮小していく。剰余項がどんどん小さくなり、ついに、ああ、tが絶頂に近づく極限。
臨界点に到達した。すべての条件が満たされる：関数は狭義単調増加、最終局面で凹状上方、そしてドカン！ 微積分の基本定理が最も純粋な形で発現する。
積分が力強く脈打つ解放へと評価される。心のフーリエ変換がホワイトノイズに支配され、全ての周波数成分が同時にピークを迎える。
僕はいつも通り18:30時に日記を書き始めた。時間の厳密性は文明の基礎であり、文明が崩壊する最初の兆候は人間がだいたいを許容する瞬間だからだ。
ルームメイトは18:30:03に電子レンジを開けた。これは許されない。僕はその誤差を指摘したが、「3秒くらいいいだろ」と言われた。3秒を軽視する人間は、やがてゲージ対称性も軽視する。
午前中はトポロジカルM理論の再構成を試みた。標準的な理解では、これはトポロジカルAモデルとBモデルを7次元で統一するような構造で、ヒッチン汎関数を基礎にした3形式の理論として現れる。
だがこの説明はあまりにも低解像度だ。問題は統一するという言葉が、圏論的に何を意味するのか曖昧な点にある。
僕の現在の仮説はこうだ。トポロジカルM理論は単なる7次元TQFTではなく、コヒーシブ∞トポス上の場の理論の内部化として理解すべきだ。
つまり、通常の多様体上の場ではなく、幾何そのものが内部論理として振る舞う圏における場だ。
このとき、3形式は単なる微分形式ではなく、∞-スタック上の2-群的接続の曲率として再解釈される。
ここで友人Aがやってきて、「それって物理的に何の意味があるの？」と言った。典型的な誤解だ。物理的意味を問うのは最後だ。構造が先で、意味は後からついてくる。量子力学もそうだった。
話を戻す。
トポロジカルM理論の古典解がG₂ホロノミー多様体に対応するというのは知られているが、僕はこれをさらに一段抽象化して、
と見ている。ここで重要なのは、「状態」がヒルベルト空間ではなく、層の圏そのものに拡張される点だ。
友人Bはこの話を聞いて「それもう物理じゃなくて数学じゃない？」と言った。逆だ。物理が遅れている。
さらに進めると、AモデルとBモデルの共役性は、単なる双対性ではなく、シンプレクティック構造と複素構造の間の∞-レベルのフーリエ変換として理解できる。
ここで僕は少し興奮した。なぜならこの構造は、トポロジカル弦の分配関数が波動関数になる理由とも整合するからだ。
つまりこうだ。
これは量子化そのものだが、通常の位相空間ではなく、モジュライ∞-スタックの上での量子化になっている。
ルームメイトはこの話を聞いて途中で寝た。合理的な判断ではあるが、知的には敗北だ。
午後は習慣の維持に時間を使った。
これらは単なる癖ではない。状態空間のエントロピーを最小化する操作だ。乱雑さは思考を汚染する。
隣人がまた勝手に僕の場所に座っていたので、厳密な確率論的説明を用いて「そこに座る確率はゼロであるべきだ」と説明したが、理解されなかった。人間は頻度主義に縛られすぎている。
これからやること。
命題: M5ブレーンの電荷は通常のコホモロジーではなく、楕円コホモロジーやMorava K理論に自然に値を取る。
これは単なる一般化ではない。物理的対象の分類そのものが、一般化コホモロジー論に移行することを意味する。
もしこれが正しければ、場の理論は最終的に∞-圏におけるコホモロジー値関手として書き直される。
ウィッテンでも完全には把握していない領域だ。つまり、僕がやるしかない。
フーリエ変換は、フーリエの部分を「もう無理」と同じイントネーションにしながら言おうとしてもうまく言えない。お前らもやってみろ。たぶん「もう無理返還」って感じのイントネーションになるから。
「もう無理変換」のイントネーションの八音の言葉を実際に聞いたことがないからだろうな。
dorawiiより
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実在してるかは謎だよね
時間は永遠に続くって思われてるかもだけど、それは証明されてない
だから永遠って基本的には「ない」ものとして扱ったほうがよくない？
数学が「永遠（＝無限）」を完全に排除したら、現代数学の99％以上が崩壊し、現代文明そのものが成り立たなくなります。
どれだけヤバいことになるか、段階的に見てみましょう。
1. 基礎の基礎が全部消える
• 微積分が全滅（極限の概念が使えないので、ニュートンもライプニッツも泣く）
2. 現代科学が死ぬ
• 物理学：相対性理論、量子力学、電磁気学のほぼ全てが無限（極限操作）を使っている
• 工学：フーリエ変換、信号処理、制御理論が使えなくなる → スマホ、テレビ、GPS、MRI、全部終わり
• コンピュータ科学：アルゴリズムの計算量解析（O(n), O(log n) など）が意味を失う
• 暗号理論（RSAなど）が崩壊 → ネットバンキングもビットコインも即死
3. 日常すら壊れる
• 「1リットルの牛乳を3人で均等に分ける」→ 0.333…リットルが定義できない
• 円周率πが「3.14で打ち切り」になる → タイヤもロケットも正確に作れない
• 地図アプリの最短経路計算が不可能になる（ダイクストラ法などが死ぬ）
結論：永遠（無限）を捨てたら人類は石器時代に逆戻り
無限を捨てると、現代数学は「巨大だけど有限な数までしか扱えない超巨大なそろばん」に成り下がります。
ロケットは飛ばない、インターネットは死ぬ、医療機器も止まる、経済も崩壊。
つまり、
「永遠（無限）」は人類が発明した「最も危険で、最も美しい爆弾」
捨てたら即死、抱えたままでもいつか爆発するかもしれない——
若き者よ、君に抽象の森へと案内しよう。
位相的M理論とラングランズ・プログラムの関係性を辿るには、まず両者が共有している「場の言語」を抽出しなければならない。
ここでは、物理の言語がゲージ理論を媒介とし、数学の言語が圏と層を媒介して互いに翻訳される。だからこそ、双方は互いに異なる起源を持ちながらも「双対性」という共通の振る舞いを示す。
まず、M理論の位相的変種は、物理学の側から見ると六次元 (2,0) 超対称場理論に起源を持つ。
これをコンパクト化していくと四次元のN=4 超対称ヤン＝ミルズ理論に到達する。
ここで特筆すべきはS-双対性。ヤン＝ミルズ理論において、結合定数 g を持つ理論は、結合定数 1/g を持つ理論と同値になる。この双対性がラングランズ対応の物理的な影となる。
一方、ラングランズ・プログラムは数論的対象や代数幾何的対象を表現する表現論の枠組みだ。
群の表現、特にループ群やアフィンリー代数の表現が中枢を成す。幾何ラングランズ対応においては、層の圏 (例えばD-加群の圏) が表層に現れる。
ここでリンクする。幾何ラングランズ対応では、層の圏と局所系の圏との間に双対性が存在する。この双対性はS-双対性と数学的に対応する。
要するに、物理的には「電荷と磁荷の入れ替え」、数学的には「表現と層の入れ替え」だ。
具体的には次のような対応が生じる。
例えば、曲線C上のG-束のモジュライ空間M_G(C) を考える。このモジュライ空間上のHitchin fibrationは物理的にはクーロン枝と呼ばれる真空の空間に対応し、シンプレクティック構造を持つ。
さらに、その上で考えるFukaya圏とB型模型の圏の間に現れるホモロジー的ミラー対称性がラングランズ双対群に関する対応を生み出す。
式で描くならば
ここで、G はあるコンパクト単純リー群であり、^G はそのラングランズ双対群、τ は結合定数。
さらに深く潜ると、S-duality は境界条件として D-brane の理論を誘導し、その圏がラングランズ対応の圏と一致する。
具体的には、M理論のcompactification が (2,0) theory から N=4 SYM を生み、その電磁双対性が幾何ラングランズの圏同値と直交する。
まとめると、両者は「双対性」の抽象的枠組みの中で統一される。
位相的M理論は物理的な場の変換として双対性を体現し、ラングランズ・プログラムは数論的対象の間の対応として双対性を記述する。どちらも根底にあるのは、対象の自己鏡映的な変換構造。
若き者よ、君はすでに入口に立っている。
次なる問いを君に投げかけよう。
「もし位相的M理論が六次元 (2,0) 理論から始まるならば、なぜ五次元ではなく四次元に還元する必要があるのか？選択肢は以下の通りだ。」
d. 六次元から四次元へのコンパクト化が物理的に必然であるから
今日は「演習で学ぶ科学のための数学」という本を一通りやり終えました。薄い本ですが線形代数・微分積分の基礎からフーリエ変換まで書かれています。
これぐらい薄い本だと、計算問題を具体的に解こうとしない限りは一日で読み終えることができます。私はいつも計算問題を見ると、sage mathというツールを使えば解けるのになぁと思ったりします。
さて、最近の調子はどうかというと、インターネットの楽しみが増してきました。
「数学の複数の概念を繋げたらどうなるのか」という興味に基づいてグーグル検索するととても面白いのです。
調和解析と数論を繋げるような深淵的なものから、とりあえず繋がっただけという表面的なものまであります。
複数のドメインを繋げる際の「センス」について素人なので、どの繋がりが本質的なのかを見抜くことがまだまだできていない気はします。
atcoder的な問題解決者ではなく、コホモロジー的な理論構築の観点から深淵を覗きたいのです。
最先端のトピックが概ね英語で書かれていることが多いので、読む際に翻訳にかけなければスラスラと読めないのが少し難点です。
ところで「笑わない数学」という番組を知りました。私が最初に見たのは確率論に関するエピソードでしたが、昨日やっていたのは非ユークリッド幾何学でした。
テレビとTwitterの連動性はよく知られていますが、こういう番組に対して視聴者が持つ感想を眺めるのが面白いです。
低コストで飽きない趣味としては、数学はとても良い題材だと思います。
ファインマンさんが言うように、誰かに教えるときに学習効果が最大化されるという面もあるので、いずれブログを書いてまとめたいです。
