ナンバー1777 2019.05.28 空間の構造を知るために虚数を知る
実数は数直線上のゼロから右に向かうと、プラスの数が増え、ゼロから左に行くとマイナスの数が増えるように表すことができます。
虚数は数直線上のどこにもないのであれば、ゼロから上に垂直方向に線を伸ばした先にあると考えたのが、デンマークの測量技師カスパー・ヴェッセルです。
同じころ、フランスの会計士ジャン・ロベールと、ドイツの数学者カール・フリードリッヒ・ガウスも同様の考えにたどり着きました。
ゼロから水平に引いた数直線によって実数を表し、ゼロから垂直に引いた線によって虚数を表せば、二つの座標軸を持つ複素数を含んだ平面図ができます。
この複素平面図によって、虚数は目に見える形で描けることになります。
こうして、マイナスの数や虚数が数学の世界で認められることになりました。
この複素平面図でプラス1とマイナス1をかけ合わせると、プラス1から原点0を右から左に180度回転してマイナス1になります。
マイナス1にもう一度マイナス1をかけると、今度はマイナス1から180度回転してプラス1に戻ってきます。
虚数iは2乗してマイナス1になる数のことですから、4回かけるとプラス1に戻ります。
つまり1回の虚数iのかけ算は、360度の4等分、すなわち90度の回転に対応していることになります。
1750年頃に数学者オイラーによって書かれたオイラーの公式は、増加や減少を表す指数関数と回転や振動を表す三角関数が虚数iを仲立ちとして美しくシンプルに結びついています。
この公式を立体的なグラフにすると、複素数空間で、ラセンを描くようになります。
このラセンを実数平面、虚数平面に投影すると、三角関数の波のグラフになります。
原子などのミクロの世界の現象は、この三次元世界で起こる現象とは違った不可解なものが多くあります。
このミクロの世界の不可解な動きを説明しようとすると、虚数iを使うことになります。
量子力学によって、量子真空の存在が明らかとなりました。
量子真空では一瞬のうちに次々と生まれては消えているプラスの電荷をもつ粒子と、マイナスの電荷をもつ仮想粒子があります。
プラスの電荷をもつ粒子と、マイナスの電荷をもつ粒子が次々に生まれては消えていますから、量子真空には電場と磁場があり、電流が流れるとその周囲には磁場が現われ、この磁場が強くなると電場が生まれ電流が流れます。
この電流の周囲に磁場が発生することが延々と繰り返されて電磁波になります。
回転運動が繰り返されることを数学的に表すのが複素数であり、この虚数の場である量子真空で、電磁波の光が大爆発することで、この宇宙が誕生しました。
ナンバー1778 2019.06.02につづくでしょう
実数は数直線上のゼロから右に向かうと、プラスの数が増え、ゼロから左に行くとマイナスの数が増えるように表すことができます。
虚数は数直線上のどこにもないのであれば、ゼロから上に垂直方向に線を伸ばした先にあると考えたのが、デンマークの測量技師カスパー・ヴェッセルです。
同じころ、フランスの会計士ジャン・ロベールと、ドイツの数学者カール・フリードリッヒ・ガウスも同様の考えにたどり着きました。
ゼロから水平に引いた数直線によって実数を表し、ゼロから垂直に引いた線によって虚数を表せば、二つの座標軸を持つ複素数を含んだ平面図ができます。
この複素平面図によって、虚数は目に見える形で描けることになります。
こうして、マイナスの数や虚数が数学の世界で認められることになりました。
この複素平面図でプラス1とマイナス1をかけ合わせると、プラス1から原点0を右から左に180度回転してマイナス1になります。
マイナス1にもう一度マイナス1をかけると、今度はマイナス1から180度回転してプラス1に戻ってきます。
虚数iは2乗してマイナス1になる数のことですから、4回かけるとプラス1に戻ります。
つまり1回の虚数iのかけ算は、360度の4等分、すなわち90度の回転に対応していることになります。
1750年頃に数学者オイラーによって書かれたオイラーの公式は、増加や減少を表す指数関数と回転や振動を表す三角関数が虚数iを仲立ちとして美しくシンプルに結びついています。
この公式を立体的なグラフにすると、複素数空間で、ラセンを描くようになります。
このラセンを実数平面、虚数平面に投影すると、三角関数の波のグラフになります。
原子などのミクロの世界の現象は、この三次元世界で起こる現象とは違った不可解なものが多くあります。
このミクロの世界の不可解な動きを説明しようとすると、虚数iを使うことになります。
量子力学によって、量子真空の存在が明らかとなりました。
量子真空では一瞬のうちに次々と生まれては消えているプラスの電荷をもつ粒子と、マイナスの電荷をもつ仮想粒子があります。
プラスの電荷をもつ粒子と、マイナスの電荷をもつ粒子が次々に生まれては消えていますから、量子真空には電場と磁場があり、電流が流れるとその周囲には磁場が現われ、この磁場が強くなると電場が生まれ電流が流れます。
この電流の周囲に磁場が発生することが延々と繰り返されて電磁波になります。
回転運動が繰り返されることを数学的に表すのが複素数であり、この虚数の場である量子真空で、電磁波の光が大爆発することで、この宇宙が誕生しました。
ナンバー1778 2019.06.02につづくでしょう