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実装プロダクト 素数計算OS (Prime Counter)
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湯川ポテンシャルと
有限閉包:素数計算OS

無限に続く素数の響きを、いかにして有限の計算機に閉じ込めるか。
湯川秀樹の「場の理論」にヒントを得た、文系最前線の「有限閉包」理論。
有限の場 (Yukawa)
有限窓の切断
Σ₁台帳 (整数証明)
30秒チュートリアル:このデモの使い方
  1. まず 1 章で、μ スライダーを動かして「有限 (Yukawa)」の図を見てください。右側の破線の円の外側がまっ白になるように調整できたら OK です。
  2. 次に 2 章で、カーネルを Yukawa-Fejér にしてから N スライダーを右に動かします。下の 3 つのランプが全部光ったら「有限閉包」が達成された合図です。
  3. 最後に 3 章で、ロックが外れた Σ₁台帳を見ます。表の一番右の「判定」が全部 OK になり、$\delta$ 列が全部プラスなら「真値保証つきの安全な世界」ができています。
1. 世界の閉じ方
無限遠まで力が届く世界(1/r)では、どこまで計算しても「誤差」が消えません。
湯川ポテンシャルのように、ある距離で静寂が訪れる「有限の場」を作れるか。スライダーでその境界を探してください。
μ (到達距離パラメータ) μ = 1.2
無限 (1/r)
有限 (Yukawa)
[図の見方] 色の濃さが「影響力」です。
右図の破線の円の外側にご注目ください。ここが完全に「無(白)」になるよう μ を調整できることこそが、 無限の計算を有限で打ち切ってよい物理的根拠になります。
2. 打ち切りの美学
「有限窓($N$)」とは、無限の世界を覗く「窓の枠(計算範囲)」のことです。ざっくり言うと「どこまで計算するかの見える枠」です。
「有限閉包」とは、その窓の外側を完全に切り捨てても数学的に安全と言える「閉じた状態」のことです。ひとことで言えば「世界を安全に箱の中に閉じ込めた状態」です。
正しい道具(Yukawa×Fejér)で窓を覗いたときだけ、この有限閉包が実現します。
観測する道具(カーネル)を選択
Naive (直切)
Gauss (無限)
Yukawa-Fejér
有限窓のサイズ N(覗く範囲) N = 20
Naive Cut (ただの切断)
Selected Kernel (選んだ道具)
[図の見方]
[← 窓 N →] と示した範囲が、私たちが「見る」と決めた有限窓です。
この窓の右端で波が静かにゼロになり、ランプが全て点灯したとき、初めて「有限閉包(安全な世界)」が完成します。
有限作用
真値保証
有限閉包 達成
3. Σ₁台帳:確定証明リスト
有限閉包が成立すると、計算結果は「有限の整数計算」だけで誰でも検算可能な証明リストとして出力されます。
このリストをここではΣ₁台帳と呼びます。ひとことで言うと「あとからチェックできる確定証明リスト」です。
無限や誤差の恐怖は、この「安全余白 $\delta$」がプラスである限り、完全に排除されています。
lock
世界が閉じていません。
Yukawa-Fejérカーネルで
十分な窓サイズ N を確保してください。
info 見方: 安全余白 $\delta$ がプラス(+)なら、証明は数学的に「絶対」です。
ここでの $\delta$ は「安全のクッション」のようなものだと思ってください。
Step 整数寄与分 累積和 安全上界 安全余白 $\delta$ 判定