Up テンソル「距離\(\otimes\)時間* \(\cong\) 速さ」 作成: 2017-12-17
更新: 2018-02-21


    速さは,時間と距離の比例関係である。
    時間と距離を (実)線型空間と見なせば,速さは線型写像である。
    この線型写像全体の集合は,Hom(時間, 距離) で表される。
    そしてこの Hom(時間, 距離) も,(実)線型空間になる。

    いまからしようとすることは,速さをテンソル「距離\(\otimes \)時間*」にすることである。
    ここで,「時間*」は,つぎのものである:
      \(Hom( 時間, \mathbb{R})\)
    速さは,「距離÷時間」ではテンソルにならないが,「距離×時間*」に代えることでテンソルになる,というわけである。


    距離,時間,速さを,(実)ベクトル空間 \(D,\,T,\,V\) とする。
    つぎの関数は,双線型写像である:
      \[ \phi : D \times T^* \longrightarrow V ; \\ \qquad (d, t^*) \longmapsto \langle t,\, d \rangle \quad ( t \in T, d \in D ) \]
    ここで,\(\langle t,\, d \rangle\) は, 「時間 \(t\) で距離 \(d\) の速さ」を表す。

    そこで,つぎの可換図式が導かれ,且つこの中の \(\bar{\phi}\) が同型写像になる:
      要素の対応で書くと:


    こうして,「距離÷時間=速さ」が「距離×時間*=速さ」になった。


    例,「2秒で6mの速さは?」
      「距離÷時間=速さ」だと,
        <2秒, 6m>
        =<2-1(2秒), 2-1(6m)>
        =<(2-1\(\times\)2)秒, (2-1\(\times\)6)m>
        =<秒, (6÷2)m>
        =「(6÷2) m/秒」
      「距離×時間*=速さ」だと
        6m \(\otimes\) (2秒)*
        =6m \(\otimes\) (2-1 秒* )
        =( 6\(\times\) 2-1) (m \(\otimes\) 秒*)
        = (6÷2) (m \(\otimes\) 秒* )
        =「(6÷2) m/秒」

     備考 : 「(2秒)*」は,つぎの写像: \[ \xi\, (2秒) \longmapsto \xi \quad ( \xi \in \mathbb{R} ) \] そしてこれは,つぎの写像──即ち「\(2^{-1}\) 秒*」──と同じ: \[ \xi\, 秒 \longmapsto 2^{-1}\,\xi \quad ( \xi \in \mathbb{R} ) \] よって,「(2秒)* = \(2^{-1}\) 秒*」。
    .