事象の地平線と重力場レンズ現象に現れる特異点の研究

• Project/Area Number: 18654007
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Geometry
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 泉屋 周一 Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 教授 (80127422)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2008: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 反ド・シッター空間 / 事象の地平線 / ラグランジュ・ルジャンドル特異点 / AdS / CFT-対応 / ホログラフィック原理 / ガウス写像 / ブレーン宇宙 / アンチドシッター空間 / 光的超曲面 / 対性理論 / アインシュタイン方程式 / 真空解 / ブラックホール / ミンコフスキー空間 / ガウス・クロネッカー曲率 / ガウス・ボンネ型定理 / 余次元2空間的部分様体 / 光的ガウス写像 / ローレンツ不変量

Research Abstract

平成20年度の研究成果としては、反ド・シッター空間内の空間的曲面から生成される焦面やガウス写像への特異点論の応用がある。反ド・シッター空間は近年総粒子論や宇宙論で注目されているローレンツ空間形である。数学的には双曲空間のローレンツ版と解釈され、双曲空間が豊富な幾何学的性質をもつので、反ド・シッター空間も当然、豊富な幾何学的性質をもつことが期待される。特に、その中の部分多様体はブレーンと言う理論物理学において重要な研究対象である。この反ド・シッター空間は3次元の理想境界として、共形平坦なローレンツ多様体を持つが、Maldacenaが提出した超ひも理論における有名な予想として、反ド・シッター空間の古典的重力理論とその理想境界上の共形場理論が等価であると言うAdS/CFT-対応(ホログラフィック原理)がある。当研究では、この理想境界上へのガウス写像を定義し、特異点論を応用することにより、新たな幾何的不変量(ある種の曲率)を発見し、その幾何学的意味を研究した。ちょうどこの、ガウス写像がAdS/CFT-対応の数学版の一つであると考えることが出来る。さらに、大域的性質としてその曲率に対してガウス・ボンネ型の積分公式が成り立つことを示した。その際、重要な役割を担うのが、ラグランジュ及びルジャンドル特異点論である。また、ここで定義したガウス写像や曲率を用いて、プレーン宇宙論における事象の地平線(ブラックホール等)の形状の研究の可能性について新たな知見が得られた。またブレーンワールド理論においては、事象の地平線内に重力(子)が局在すると考えられるので、その形状についても特異点論を応用することにより考察可能となることが示唆される。

Research Products

• [Journal Article] Lightlike surfaces of spacelike curves in de Sitter 3-space (2008)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Journal Title: Journal of Geometry 88 Pages: 19-29
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generic singularities of implicit systems of first order differential equations on the plane (2008)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Journal Title: Japanese Journal of Mathematics 3 Pages: 93-119
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Projections of surfaces in the hyperbolic space to hype rhorospheres and hyperplanes (2008)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Journal Title: Revista Matematica Iberoamericana 24 Pages: 895-920
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The lightlike flat geometry on spacelike submanifolds of codimension two in Minkowski space (2007)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Journal Title: Selecta Mathematica(NS) 13 Pages: 23-55
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spacelike parallels and evolutes in Minkowski pseudo-spheres (2007)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Journal Title: Journal of Geometry and Physics 57 Pages: 1569-1600
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Circular surfaceas (2007)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Journal Title: Advanced in Geometry 7 Pages: 295-313
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Singularities of lightlike hypersurfaces in Minkowski four-space (2006)
  • Author(s): Izumiya, Shyuichi
  • Journal Title: Tohoku Math. J 58 Pages: 71-88
• [Journal Article] The horospherical geometry of surfaces in hyperbolic 4-space (2006)
  • Author(s): Izumiya, Shyuichi
  • Journal Title: Israel J. of Math. 154 Pages: 361-379
• [Journal Article] Global properties of spacelike curves in Minkowski 3-space (2006)
  • Author(s): Izumiya, Shyuichi
  • Journal Title: J. Knot theory and its Ramifications 15 Pages: 869-881
• [Presentation] Spacelike surfaces in Anti de Sitter 4-space (2008)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Organizer: Real and Complex singularities
  • Place of Presentation: ICMC-USP, Sao Carlos, Brazil
  • Year and Date: 2008-07-27
• [Presentation] Horospherical geometry in Hyperbolic space (2007)
  • Author(s): S. Izumiya
  • Organizer: International conference Analysis and Singularities (Arnol'd 70)
  • Place of Presentation: Steklov Institute(MOSCOW)
  • Year and Date: 2007-08-24
• [Book] 初級線形代数 (2008)
  • Author(s): 泉屋周一
  • Total Pages: 110
  • Publisher: 共立出版
• [Remarks]
  • URL: http://www.math.sci.hokudai.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://www.math.sci.hokudai.ac.jp/