テータ因子(theta divisor)とは、主偏極をもつアーベル多様体の上で、偏極を第 1 Chern 類にもつ直線束の $0$ でない切断の零点として定まる有効因子のことで、平行移動を除いて一意に決まる。複素数体上では、主偏極複素トーラスを $\mathbb{C}^g/(\tau\mathbb{Z}^g+\mathbb{Z}^g)$($\tau$ は Siegel 上半空間の点)と表したとき、Riemann のテータ関数の零点の因子であり、その準周期性を満たす整関数はテータ関数の定数倍に限られ、零点の因子を平行移動して元に戻るのは格子の元だけである。曲線の Jacobi 多様体では、曲線の $g-1$ 個の点の和の像がテータ因子になり、標準的な主偏極を与える。
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Siegel モジュラー多様体(Siegel modular variety)とは、虚部が正定値な $g$ 次の複素対称行列の空間 $\mathfrak{H}_g$ を $\mathrm{Sp}_{2g}(\mathbb{Z})$ やその主合同部分群 $\Gamma_g(N)$ で割った商 $\mathcal{A}_g(N)=\Gamma_g(N)\backslash\mathfrak{H}_g$ である。次元は $g(g+1)/2$ で、$\mathcal{A}_g$ は主偏極アーベル多様体の粗モジュライ空間、$g=1$ ではモジュラー曲線であり、志村多様体の基本例である。$N\ge3$ では商は複素多様体で、レベル $N$ 構造つきの主偏極複素トーラスを分類する。重さ $g+1$ の Siegel モジュラー形式が標準束の切断を与える。
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志村多様体(Shimura variety)とは、有理数体上の簡約群 $G$ と、Deligne トーラスから $G_{\mathbb{R}}$ への準同型の共役類 $X$ で Deligne の公理を満たすもの(志村データ)から、コンパクト開部分群 $K$ について $G(\mathbb{Q})\backslash(X\times G(\mathbb{A}_f)/K)$ として作られる空間である。これは Hermite 対称領域を算術部分群で割った空間の有限個の和で、$K$ が小さければ代数多様体になり、反射体の上の標準モデルをもつ。楕円モジュラー曲線と、主偏極アーベル多様体を分類する Siegel モジュラー多様体 $\mathrm{Sp}_{2g}(\mathbb{Z})\backslash\mathfrak{H}_g$ が基本の例である。
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円周法(circle method)とは、整数 $n$ を $k$ 乗数などの和で表す方法の個数を、指数和 $f(\alpha)=\sum_{x\le P}e(\alpha x^k)$ の冪の積分 $\int_0^1f(\alpha)^se(-n\alpha)\,d\alpha$ で表し、積分区間を分母の小さい有理数の近くの主弧と残りの副弧に分けて評価する方法である。Hardy と Ramanujan が分割数の研究で始め、Hardy と Littlewood が Waring の問題に用いた。副弧の上では Weyl の不等式が指数和を各点で押さえ、Hua の補題がその平均を押さえるので、変数の個数 $s$ が $2^k+1$ 以上なら副弧の寄与は主項の大きさ $n^{s/k-1}$ より小さい。主弧からは、特異級数を含む主項が現れる。
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Torelliの定理(Torelli theorem)とは、代数閉体上の種数 $g\ge1$ の滑らかな射影曲線 $C$ が、その Jacobi 多様体 $J(C)$ とテータ因子 $\Theta_C$ の定める主偏極 $\lambda_C$ の組から同型を除いて復元されるという定理である。すなわち $(J(C),\lambda_C)\cong(J(C'),\lambda_{C'})$ なら $C\cong C'$ である。種数 $2$ ではテータ因子が曲線の像そのものなので証明は直接的で、一般の種数ではテータ因子の平行移動の交わりから曲線の像を取り出す。偏極を忘れると成り立たず、Jacobi 多様体がアーベル多様体として同型でも同型でない曲線の組がある。
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Fourier級数の収束(convergence of Fourier series)とは、積分可能な周期関数の Fourier 級数の部分和が各点で関数の値に近づくかどうかという問題である。部分和は Dirichlet 核との積分で表され、収束するかどうかは点の近くの値だけで決まる(局所化原理)。点の近くの積分条件(Dini の判定法)や有界変動性(Dirichlet–Jordan の判定法)があれば収束する。一方、連続性だけでは足りず、部分和が一様に有界なまま 1 点で発散する連続関数や、円周上の任意の可算集合のちょうど各点で発散する連続関数が構成できる。
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アーベル曲面(abelian surface)とは、2 次元のアーベル多様体のことである。曲面としては標準因子が自明で、不正則数 $q=2$、幾何種数 $p_g=1$、$\chi(\mathcal{O})=0$ をもち、小平次元 $0$ の曲面の類の一つをなす。Riemann–Roch の定理は $\chi(L)=(L\cdot L)/2$ の形になり、豊富な可逆層 $L$ が主偏極を定めることは $(L\cdot L)=2$ と同値である。代数閉体上の主偏極アーベル曲面は、テータ因子が既約なら種数 $2$ の曲線の Jacobi 多様体、可約なら 2 つの楕円曲線の積であり、どちらか一方だけが起こる。
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内部モデル(inner model)とは、集合全体のクラス $V$ に含まれる推移的なクラスで、すべての順序数を含み、量化の範囲をそのクラスに制限して読むと ZF の各公理が成り立つものである。推移的なクラスでは有界な論理式の意味が外と変わらないので、外延性や正則性は自動的に成り立つ。代表例は定義可能な部分集合だけを積み重ねて作る Gödel の構成可能宇宙 $L$ で、選択公理と一般連続体仮説を満たす最小の内部モデルである。実数をすべて含む $L(\mathbb{R})$ もよく使われる。内部モデルは公理の相対無矛盾性を示す基本的な道具である。
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Penrose図式(Penrose diagram)とは、時空を時間的向き付けを保つ共形埋め込みによって Einstein 静止宇宙 $\mathbb R\times S^{n-1}$ などの中の有限な領域へ写し、その像と共形境界を、各点が球面を表す $(T,R)$ 平面の図として描いたものである。計量の正の関数倍は因果関係と光的測地線を保つので、図から因果構造を読み取れ、動径方向に進む光は 45° の線分に描かれる。Minkowski 時空は三角形 $\lvert T\rvert+R<\pi$ に写り、時間的測地線は $i^\pm$、光的測地線は光的無限遠 $\mathcal I^\pm$、空間的測地線は $i^0$ に行き着く。de Sitter 時空は正方形に写り、静止した観測者には信号の届かない事象の地平が現れる。
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Einstein方程式(Einstein field equations)とは、時空の計量 $g$ と物質のエネルギー運動量テンソル $T$ を結ぶ方程式 $\mathrm{Ric}-\frac12Sg+\Lambda g=\kappa T$ である。Bianchi 恒等式から $T$ の発散は $0$ でなければならず、次元 $n\ge3$ では真空の方程式は Einstein 条件 $\mathrm{Ric}=\frac{2\Lambda}{n-2}g$ と同値になる。4 次元の計量 $-h\,dt^2+h^{-1}dr^2+r^2g_{S^2}$ が真空の方程式を満たすのは $h=1-\frac{2m}{r}-\frac{\Lambda}{3}r^2$ のときに限り、Schwarzschild 解はその例である。
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