相対性理論を学びたい人のために

まだ一度も相対性理論を勉強したことのない人は、何か一冊相対性理論の本を読みかじってみて、なぜこんなことが?という、疑問を持ってからこのブログに来てください。ブログの先頭に戻るには表題のロゴをクリックしてください

キラキラ星変奏曲(変奏10)

 現在2020年8月20日19時45分である。

麻友「今日は、生活費の日だったのね」

私「そう。生活費2000円と、夕食費1500円と、ポートの交通費2000円と、土曜日の新聞代150円を、受け取った」

麻友「それで、3日間、生きられるの?」

私「家賃とか、光熱費とか、水道とかは、別に出してもらっているから、これで、大丈夫なんだ」

麻友「お洒落は?」

私「そうだな、麻友さんとつき合うなら、お洒落にも、お金がかかるか」

麻友「今は、どうしてるの?」

私「シャツも、ズボンも、トランクスも、靴下も、母が渡してくれたものを、身に付けている」

麻友「お洒落したいと、思わないの?」

私「だって、彼女できたこと、ないんだもの。お洒落する必要が、なかった」

麻友「逆なのよ。お洒落しなきゃ、もてなくて、彼女はできないのよ」

私「彼女作りたい、なんて、漠然と思ったことないんだ。麻友さんのことは、好きになっちゃったから、『この人の隣に立つには、少しはお洒落しなきゃな』と、思うようになったけど、こんなことは、今までなかった。でも、サルトルは、ボーヴォワール達に、服とか靴とか、選んでもらってたんだよ」

麻友「サルトルなんて、見習っちゃ駄目よ。ノーベル賞突き返すなんて、普通の人のやることじゃ、ないんだから」

若菜「でも、お母さん。48歳まで、お洒落したことのなかったお父さんに、今すぐって言っても」


私「麻友さん。母が、麻友さんを、快く思っているかどうかは、今年の暮れに、母があのダッフルコートを、着させてくれるかで、分かるんだよ」

若菜「あのダッフルコートって、いいコートが、あるんですか?」

私「確か、横浜翠嵐にいたときだな、冬に、ソニーのライトアップで、立派なダッフルコートを、買ってもらった。お洒落の分からない私でも、素晴らしいというのは、分かった。ところが、それから、1回だけ着たけど、その後の冬は、母が、『今年は、この型は、流行らない』とか言って、一度も着させてもらえなかった。京都で倒れて帰ってきた後、弟が1回、それを着たけど、私はこの30年間、着させてもらっていない。麻友さんが、その封印を解いてくれると、嬉しいのだが」

結弦「お母さん。お父さんも、馬子にも衣装で、色々、隠れてるみたいじゃない」

麻友「太郎さんだけでも、まだまだ楽しみは、あるのね。それじゃ、キラキラ始めて」


私「まず、今まで得られている成果を、確認しよう。

{\displaystyle \cot x=\frac{1}{\tan x}=\frac{1}{x} + \sum_{n=1}^{\infty} \frac{2x}{x^2-(n \pi)^2}}

が、留数解析の結果として、一応、得られている」

結弦「それから、

{\displaystyle \frac{z}{e^z-1}=1-\frac{z}{2}+\sum_{n=1}^{\infty} \frac{b_{2n}}{2n!} z^{2n}}

が、ベルヌーイ数の定義から、得られている」

若菜「この小文字のベルヌーイ数から、大文字のベルヌーイ数へ、

{b_{2n}=(-1)^{n-1}B_n,~~~~~~n \in \mathbb{N}-\{0\}}

と、変換すると、

{\displaystyle \frac{z}{e^z-1}=1-\frac{z}{2}+\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^{n-1}B_n}{2n!} z^{2n}}

となって、後ろの項の {n-1}{n} にするために、{-1} を、かけると、

{\displaystyle \frac{z}{e^z-1}=1-\frac{z}{2}-\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^nB_n}{2n!} z^{2n}}

となる」

麻友「太郎さん。もうちょっと、思い通りにやって良いわよ。付いて行ってるから」


私「そうか。だったら、もうひとつ、約束をしよう。関数、{f(z)} というものを、

{\displaystyle f(z):=\frac{z}{e^z-1}}

と、定義しよう。上の計算から、

{\displaystyle f(z)=1-\frac{z}{2}-\sum_{n=1}^{\infty} \frac{(-1)^nB_n}{2n!} z^{2n}}

だということは、分かるね」

麻友「大丈夫」

私「さて、数学科に来るような人には、常識なんだが、オイラーの公式というものが、あったね」

麻友「数学で、一番美しい式?」

私「そう。

{e^{i \theta}=\cos \theta + i \sin \theta}

というもの」

結弦「以前、テイラー展開を、用いて、証明した」

私「この公式で、{\theta} を、{-\theta} で、置き換えると、

{e^{-i \theta}=\cos (-\theta) + i \sin ( -\theta)}

なんだが、{\cos} という関数は、グラフを思い浮かべれば分かるように、左右対称だから、

{\cos (-\theta )=\cos \theta}

となる。一方、{\sin} という関数は、原点で、半回転させると、一致するので(これを、奇関数、という)、

{\sin (-\theta )=- \sin \theta}

となる。並べると、

{e^{i \theta}=\cos \theta + i \sin \theta}

{e^{-i \theta}=\cos \theta - i \sin \theta}

となる。ここまで、大丈夫?」

麻友「この後も、ずっと、続くの?」

私「かなり続く」

麻友「じゃ、今日はここまでで、投稿してよ」

私「分かった。じゃあ、今日は、解散」

 現在2020年8月20日21時28分である。おしまい。