シリーズ: 近代数学講座 8 リーマン幾何学 (復刊) A5/200ページ/2004年03月15日 ISBN978-4-254-11658-8 C3341 定価3, 850円(本体3, 500円+税) 立花俊一 著 【書店の店頭在庫を確認する】 テンソル解析を主な道具とし曲線・曲面を微分法を使って探る「曲がった空間」の幾何学の入門書〔内容〕ベクトルとテンソル(ベクトル空間他)/微分多様体(接空間他)/リーマン空間(曲率テンソル他)/変換論/曲線論/部分空間論/積分公式。初版1967年9月15日刊。 目次 第1章 ベクトルとテンソル 1. ペグトル空間 2. 双対ベクトル空間 3. テンソル 4. ユークリッド・べクトル空間 第2章 微分多様体 5. 微分多様体の定義 6. 接空間 7. テンソル場 8. 微分写像 9. リー微分 10. リーマン計量 第3章 リーマン空間 11. 平行性 12. リーマンの接続 13. 曲率テンソル 14. 断面曲率 第4章 変換論 15. 疑似変換 16. 等長変換 17. 共形変換 18. 曲がった空間上の最適化(基幹理工学部 情報通信学科 笠井 裕之) | 早稲田大学 基幹理工学部・研究科. 射影変換 第5章 曲線論 19. 測地線 20. 標準座標系 21. 変分 22. フレネ・セレの公式 第6章 部分空間論 23. 部分空間のテンソル場と共変微分 24. 全測地曲面,全臍曲面 25. ガウス,コダッチ,リッチの方程式 第7章 積分公式 26. グリーンの定埋 27. グリーンの定理の応用 参考書 索 引 人名索引 事項索引
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【要点】 ○1次元凹凸周期曲面上を動く自由電子系で、リーマン幾何学的効果を実証。 ○光に対するリーマン幾何学効果はアインシュタインの一般相対論で予測され、光の重力レンズ効果で実証されたが、電子系では初の観測例。 ○現代幾何学と物質科学を結びつける新たなマイルストーンと位置づけられ、新学際領域を展開。 【概要】 東京工業大学の尾上 順准教授、名古屋大学の伊藤孝寛准教授、山梨大学の島 弘幸准教授、奈良女子大学の吉岡英生准教授、自然科学研究機構分子科学研究所の木村真一准教授らの研究グループは、1次元伝導電子状態において、理論予測されていたリーマン幾何学的(注1)効果を初めて実証しました。光電子分光(注2)を用いて1次元金属ピーナッツ型凹凸周期構造を有するフラーレンポリマーの伝導電子の状態を調べ、凹凸の無いナノチューブの実験結果と比較することにより、同グループが行ったリーマン幾何学効果を取り入れた理論予測と一致する結果を得ました。 この結果は、曲がった空間を電子が動いていることを実証するもので、過去の研究では、アインシュタインにより予測された光の重力レンズ効果(曲がった空間を光子が動く)以外に観測例はありません。電子系での観測例は、調べる限りこれが初めてです。 本研究成果は、ヨーロッパ物理学会速報誌 EPL ( Europhys. Lett. )にオンライン掲載(4月12日)されています( )。 [研究成果] 東工大の尾上准教授らが見出した1次元金属ピーナッツ型凹凸周期フラーレンポリマー(図1左上)の伝導電子の状態を光電子分光で調べた結果、島・吉岡・尾上の3准教授のリーマン幾何学効果を取り入れた理論予測を見事に再現しました。 この成果は、1次元電子状態が純粋に凹凸曲面(リーマン幾何学)に影響を受け、凹凸周期曲面上に沿って(図1右下)電子が動いていることを初めて実証したものです。 図1 1次元金属ピーナッツ型凹凸周期フラーレンポリマーの構造図(左上)と凹凸曲面上に沿って動く電子(右下黄色部分)の模式図。 [背景] 1916年、アインシュタインは一般相対論を発表し、その中で重力により時空間が歪むことを予想しました。その4年後、光の重力レンズ効果(図2参照)の観測により、彼の予想は実証されました。これは、光が曲がった空間を動くことを実証した初めての例です。 図2 光の重力レンズ効果:星(中央)の真後ろにある銀河は通常見えませんが、その星が重いと重力により周囲の空間が歪み(緑色部分)、その歪みに沿って光も曲がり(黄色)、真後ろの銀河からの光が地球(左下)に届き、銀河が観測されます。 では、電子系ではどうでしょう?