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AブレーンとBブレーンについて
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2025-06-16

AブレーンとBブレーンについて

端的に言えば、ある物理理論におけるAブレーンが作る世界構造(圏)と、その双対理論におけるBブレーンが作る世界構造(圏)が一致するという物理的な要請が、数学上の「幾何学ラングランズ対応」という予想そのものを導き出す、という驚くべき対応関係存在する。

AブレーンとBブレーン

AブレーンとBブレーンは、超弦理論において「D-ブレーン」と呼ばれる時空に広がる膜のようなオブジェクト特殊もの

これらはホモロジカルミラー対称性という予想の文脈役割を果たす。

A-ブレーン (A-brane)

シンプレクティック幾何学における「ラグランジアン部分多様体」に対応。これは、時空の「位置」に関する情報を主に捉える対象

Aブレーン全体の集まりは、「深谷圏 (Fukaya category)」と呼ばれる数学的な圏を構成

B-ブレーン (B-brane)

代数幾何学における「正則部分多様体」や「連接層」に対応。これは、時空の「複素構造」やその上の場の状態に関する情報を捉える対象

Bブレーン全体の集まりは、「連接層の導来圏 (derived category of coherent sheaves)」と呼ばれる圏を構成

ミラー対称性とは

ある空間(カラビ・ヤウ多様体 X)のAブレーンが作る世界深谷圏)が、それとは見た目が全く異なる「ミラー」な空間 Y のBブレーンが作る世界(導来圏)と、数学的に完全に等価同値である、という予想。

ラングランズプログラム

ラングランズプログラムは、現代数学で最も重要な予想の一つで、「数論」と「表現論解析学)」という二つの大きな分野の間に、深い対応関係があることを主張。

1. 数論側: 曲線 C 上の「G-局所系」の圏。ここで G はリー群。これはガロア表現幾何学的な類似物と見なせる。

2. 表現論側: 曲線 C 上の「ᴸG-D-加群」の圏。ここで ᴸG は G のラングランズ双対群。これは保型形式幾何学的な類似物。

まり、C上のG-局所系の圏 ≅ C上のᴸG-D-加群の圏 というのが、幾何学ラングランズ対応

物理双対性が結ぶ関係

この一見無関係な二つの世界を結びつけたのが、物理学者アントン・カプスティンとエドワードウィッテン研究

彼らは、N=4 超対称ゲージ理論という物理理論を用いることで、幾何学ラングランズ対応物理現象として自然に現れることを示した。

S-双対

彼らが考えたのは、リーマン面代数曲線)C 上のゲージ理論

この理論にはS-双対性と呼ばれる性質がある。

これは、ゲージ群が G で結合定数が g の理論と、ゲージ群がラングランズ双対群 ᴸG で結合定数が 1/g の理論が、物理的に全く同じ現象記述するというもの

ブレーンと演算子対応

このゲージ理論には、「ループ演算子」と呼ばれる重要物理量が存在し、それらがブレーンに対応

S-双対性が導くラングランズ対応

S-双対性は、G 理論と ᴸG 理論物理的に等価であることを保証

したがって、一方の理論物理的な対象は、もう一方の理論の何らかの物理的な対象対応しなければならない。

カプスティンとウィッテンが示したのは、このS-双対性によって、G 理論の A-ブレーン ( 't Hooft ループ) の世界と、その双対である ᴸG 理論の B-ブレーン(Hecke固有層) の世界が、入れ替わるということ。

物理的に等価である以上、この二つの圏は数学的にも同値でなければならない。そして、この圏の同値性こそが、数学者が予想していた幾何学ラングランズ対応のものだった。

このようにして、弦理論幾何学的な概念であるAブレーンとBブレーンは、ゲージ理論のS-双対性を媒介として、純粋数論の金字塔であるラングランズプログラムと深く結びつけられた。

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