相対性理論を学びたい人のために

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「やっほー」の効果(その2)

 現在2019年5月28日21時46分である。

「『「やっほー」の効果』って、4年も前の話じゃない。今更何かあったの?」

 数学が、できていくときの興奮を、麻友さんにも、感じ取ってもらえればな、と思ってね。

 難しいところは、飛ばして、面白そうな言葉だけ拾ってよ。

「難しい言葉だらけでしょ」

 私のワクワクに、きっと引き込まれるよ。

「始めて」



『麻友61』のノート、3606ページ。


2019.5.28 18:46:00「


18時25分頃、トイレに行こうとしたとき、

『やっほー』

という声が聞こえた。

 そこから、『「やっほー」の効果』という投稿を思い出し、

『本質的に新しい数』

という概念を作ったことを思い出した。

 さらに、一昨日(2019年5月26日)、『{\pi} は何桁でも計算できるアルゴリズムが得られているんだから、可算な数だよ』と言ったのを、思い出した。

 そこまで考えて、実数の可算モデルは、10進小数展開いや2進でも16進でもいいが、そのどの桁に対しても、値を決定できる数全体。人間は、有限の操作しかできないのだから、高々可算の操作で、全部の桁を決定できるような小数全体を、これからは、実数と呼んだら、どうだ?

 この場合、実数は、可算集合になる。


 n桁目を決定する方法が、全く与えられていない数は、実数としないということなのだ。


             」2019.5.28 19:04:39



 2019.5.28 19:15:17「

 有理数{\mathbb{Q}} は可算。

 {\mathbb{Q}} の元を可算個用いて、+,-,×,÷ を可算回行って作れる数全体は、{\mathbb{Q}} の超冪(ちょうべき) {\mathbb{{}^*Q}} になるのではないか?

 その部分体として、

 {\mathbb{Q}} の元を有限個用いて、+,-,×,÷ を有限回行って作れる数全体があって、これは、可算集合なのではないか?


 あー、だけど、極限を取りたいのか。


 {\mathbb{{}^*Q}} の部分環として、有限な超有理数全体 {\mathbb{B}} を取り、{\mathbb{B}}イデアル {\mathbf{b}} として、無限小有理数全体を取ると、{\mathbf{b}}{\mathbb{B}} の極大イデアルとなる。

 そして、{\mathbb{R} \cong \mathbb{B} / \mathbf{b}} であるから、 {\mathbb{{}^*Q}} は連続濃度である。


 計算可能実数

という概念を作ったら?


 例えば、マチンの級数により、

{\displaystyle \pi =16 \sum_{n=0}^{\infty}\frac{(-1)^n}{2n+1} \biggl( \frac{1}{5} \biggr)^{2n+1}-4 \sum_{n=0}^{\infty} \frac{(-1)^n}{2n+1} \biggl( \frac{1}{239} \biggr)^{2n+1}}

と、いくらでも下の桁まで計算で求められるので、{\pi} は計算可能実数である。

 だが、

(まばたきの回数)

というある実数を

0.241・・・

 2019.5.28 20:20:13 から、1秒ずつ、私がその1秒間にまばたきした回数を {r} 回として、{n} 秒後、{r_n} 回というようにして、

0.241・・・{r_n}
        {\uparrow}
       小数第 {n}

として、定義したとしても、これは、次の桁を計算するには、その時刻に私の顔を見ていなければならず、とても計算可能実数になりそうにない。

 そして、実は計算可能実数は可算集合で、計算不可能実数の方が、多いのだろう。


 可算な有理数から、計算可能実数だけ作り出す方法は、ないものか?


 計算可能実数全体は、{\mathbb{R}} の部分体であるのは確かなのだが。


 完備でないのか?

 計算不可能実数が、あちらこちらにあるのだから、Dedekind の切断でアウトだ。

 そうすると、計算可能実数で、解析学はできないのか?

 いや、極限だって、計算できるもののひとつなのだから、極限計算できる。

 ただし、中間値の定理のように、存在を言うのは、難しくなる。計算できない数が、あっちこっちにあるのだから。


                  」2019.5.28 21:29:46



 今回は、ここで、止まりました。

「何を、発見したの?」

 1つは、実数を、計算で求められるものと、とらえどころのない数に分けて、考えること。

 もう1つは、数学をどこまでなら、完璧に築けるか、ということ。

「新発見なの?」

 いや、前者は、計算可能な関数(帰納的関数と同じではないかというチャーチのテーゼという予想がある)という概念が、1930年代に、もう議論されている。それの理解が深まった。

 後者は、ここまでなら、直観で分かることと、証明で確かめられたことの間に、違いが起こってこないという境界線上にある、直観主義集合論というものを、もうちょっと調べてみようかな、という動機付けをもらったこと。

「結局、数学が、前より好きになっただけで、新しい発見じゃないんじゃない」

 新発見だったら、とっくに論文書いてるよ。

「まあ、そうね。今日は、トントンへ、行くの?」

 うん。またちょっと、遊んでくるよ。

「じゃ、行ってらっしゃい」

 ありがとう。

 現在2019年5月29日10時49分である。おしまい。