Top 10 discoveries about waves
Physics fans are a lot like surfers. Both think waves are really fun.
For surfers, it’s all about having a good time. For physicists, it’s about understanding some of nature’s most important physical phenomena. Yet another detection of gravitational waves, announced June 1, further reinvigorates the world’s science fans’ excitement over waves.
Waves have naturally always been a topic of scientific and mathematical interest. They play a part in an enormous range of physical processes, from heat and light to radio and TV, sonograms and music, earthquakes and holograms. (Waves used to even be a common sight in baseball stadiums, but fans got tired of standing up and down and it was really annoying anyway.)
Many of science’s greatest achievements have been discoveries of new kinds of waves or new insights into wave motion. Identifying just the Top 10 such discoveries (or ideas) is therefore difficult and bound to elicit critical comments from cult members of particular secret wave societies. So remember, if your favorite wave isn’t on this list, it would have been No. 11.
10. Thomas Young: Light is a wave.
In the opening years of the 19th century, the English physician Young tackled a long-running controversy about the nature of light. A century earlier, Isaac Newton had argued forcibly for the view that light consisted of (very small) particles. Newton’s contemporary Christiaan Huygens strongly disagreed, insisting that light traveled through space as a wave.
Through a series of clever experiments, Young demonstrated strong evidence for waves. Poking two tiny holes in a thick sheet of paper, Young saw that light passing through created alternating bands of light and darkness on a surface placed on the other side of the paper. That was just as expected if light passing through the two holes interfered just as water waves do, canceling out when crest met trough or enhancing when crests met “in phase.” Young did not work out his wave theory with mathematical rigor and so Newton’s defenders resisted, attempting to explain away Young’s results.
But soon Augustin Jean Fresnel in France worked out the math of light waves in detail. And in 1850, when Jean-Bernard-Léon Foucault showed that light travels faster in air than water, the staunchest Newton fans had to capitulate. Newton himself would have acknowledged that light must therefore consist of waves. (Much later, though, Einstein found a way that light could in fact consist of particles, which came to be called photons.)
9. Michelson and Morley: Light waves don’t vibrate anything.
Waves are vibrations, implying the need for something to vibrate. Sound vibrated molecules in the air, for instance, and ocean waves vibrated molecules of water. Light, supposedly, vibrated an invisible substance called the ether.
In 1887, Albert A. Michelson and his collaborator Edward Morley devised an experiment to detect that ether. Earth’s motion through the ether should have meant that light’s velocity would depend on its direction. (Traveling with the Earth’s motion, light’s speed wouldn’t be the same as traveling at right angles to the direction of motion.) Michelson and Morley figured they could detect that difference by exploiting the interference phenomena discovered by Young. But their apparatus failed to find any ether effect. They thought their experiment was flawed. But later Einstein figured out there actually wasn’t any ether.
8. James Clerk Maxwell: Light is an electromagnetic wave.
Maxwell died in 1879, the year Einstein was born, and so did not know there wasn’t an ether. He did figure out, though, that both electricity and magnetism could be explained by stresses in some such medium.
Electric and magnetic charges in the ether ought to generate disturbances in the form of waves, Maxwell realized. Based on the strengths of those forces he calculated that the waves would travel at the fantastic speed of 310 million meters per second, suspiciously close to the best recent measurements of the speed of light (those measurements ranged from 298 million to 315 million meters per second). So Maxwell, without the benefit of ever having watched NCIS on TV, then invoked Gibbs’ Rule 39 (there’s no such thing as a coincidence) and concluded that light was an example of an electromagnetic wave.
“It seems we have strong reason to conclude that light itself (including radiant heat, and other radiations if any) is an electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the electromagnetic field,” he wrote in 1864. His “other radiations, if any” turned out to be an entire spectrum of all sorts of cool waves, from gamma radiation to radio signals.
7. Heinrich Hertz: Radio waves.
Not very many people took Maxwell seriously at first. A few, though, known as the Maxwellians, promoted his ideas. One physicist who had faith in Maxwell, or at least in his equations, was Hertz, who performed experiments in his lab in Karlsruhe, Germany, that successfully produced and detected radio waves, eventually to be exploited by propagandists to spread a lot of illogical nonsense on talk radio.
His success inspired much more respect for the equations in Maxwell’s theory, which Hertz found almost magical: “It is impossible to study this wonderful theory without feeling as if the mathematical equations had an independent life and an intelligence of their own, as if they were wiser than ourselves,” Hertz said. His prime experimental success came in 1887, the same year that Michelson and Morley failed to detect the ether. Hertz died in 1894, long before his discovery was put to widespread use.
6. John Michell: Seismic waves.
Michell, an English geologist and astronomer, was motivated by the great Lisbon earthquake of 1755 to investigate the cause of earthquakes. In 1760 he concluded that “subterraneous fires” should be blamed, noting that volcanoes — “burning mountains” — commonly occur in the same neighborhood as frequent earthquakes.
Michell noted that “the motion of the earth in earthquakes is … partly propagated by waves, which succeed one another sometimes at larger and sometimes at smaller distances.” He cited witness accounts of quakes in which the ground rose “like the sea in a wave.” Much later seismologists developed a more precise understanding of the seismic waves that shake the Earth, using them as probes to infer the planet’s inner structure.
5. Wilhelm Röntgen: X-rays.
NATIONAL LIBRARY OF MEDICINE (PUBLIC DOMAIN)
When Hertz discovered radio waves, he knew he was looking for the long-wavelength radiation foreshadowed in Maxwell’s equations. But a few years later, in 1895, Röntgen found the radio wave counterpart of the opposite end of the electromagnetic spectrum — by accident.
Mysterious short-wavelength rays of an unknown type (therefore designated X) emerged when Röntgen shot cathode rays (beams of electrons) through a glass tube. Röntgen suspected that his creation might be a new kind of wave among the many Maxwell had anticipated: “There seems to exist some kind of relationship between the new rays and light rays; at least this is indicated by the formation of shadows,” Röntgen wrote. Those shadows, of course, became the basis for a revolutionary medical technology.
Besides providing a major new tool for observing shattered bones and other structures inside the body, X-rays eventually became essential tools for scientific investigation in astronomy, biology and other fields. And they shattered the late 19th century complacency of physicists who thought they’d basically figured everything out about nature. Weirdly, though, X-rays later turned out to be particles sometimes, validating Einstein’s ideas that light had an alter ego particle identity. (By the way, it turned out that X-rays aren’t the electromagnetic waves with the shortest wavelengths — gamma rays can be even shorter. Maybe they would be No. 11.)
4. Epicurus: The swerve.
Not exactly a wave in the ordinary sense, the swerve was a deviation from straight line motion postulated by the Greek philosopher Epicurus around 300 B.C. Unlike Aristotle, Epicurus believed in atoms, and argued that reality was built entirely from the random collisions of an infinite number of those tiny particles. Supposedly, he thought, atoms would all just fall straight down to the center of the universe unless some unpredictable “swerve” occasionally caused them to deviate from their paths so they would bounce off each other and congregate into complex structures.
It has not escaped the attention of modern philosophers that the Epicurean unpredictable swerve is a bit like the uncertainty in particle motions introduced by quantum mechanics. Which has its own waves.
3. Louis de Broglie: Matter waves.
In the early 1920s, de Broglie noticed a peculiar connection between relativity and quantum physics. Max Planck’s famous quantum formula related energy to frequency of a wave motion. Einstein’s special relativity related energy to the mass of a particle. De Broglie thought it would make a fine doctoral dissertation to work out the implications of two seemingly separate things both related to energy. If energy equals mass (times the speed of light squared) and energy equals frequency (time Planck’s constant), then voilà, mass equals frequency (times some combination of the constants). Therefore, de Broglie reasoned, particles (of mass) ought to also exist as waves (with a frequency).
That might have seemed wacky, but Einstein read de Broglie’s thesis and thought it made sense. Soon Walter Elsasser in Germany reported experiments that supported de Broglie, and in America Clinton Davisson and coworkers demonstrated conclusively that electrons did in fact exhibit wave properties.
De Broglie won the physics Nobel Prize in 1929; Davisson shared the 1937 Nobel with George Thomson, who had conducted similar experiments showing electrons are waves. Which was ironic, because George’s father, J.J. Thomson, won the 1906 Nobel for the work that revealed the existence of the electron as a particle. Eight decades later Ernst Ruska won a Nobel for his design of a powerful microscope that exploited the electron’s wave behavior.
2. Max Born: Probability waves.
De Broglie’s idea ignited a flurry of activity among physicists trying to figure out how waves fit into quantum theory. Niels Bohr, for instance, spent considerable effort attempting to reconcile the dual wave-particle nature of both electrons and light. Erwin Schrödinger, meanwhile, developed a full-fledged “wave mechanics” to describe the behavior of electrons in atoms solely from the wave perspective. Schrödinger’s math incorporated a “wave function” that was great for calculating the expected results of experiments, even though some experiments clearly showed electrons to be particles.
Born, a German physicist and good friend of Einstein’s, deduced the key to clarifying the wave function: It was an indicator of the probability of finding the particle in a given location. Combined with Werner Heisenberg’s brand-new uncertainty principle, Born’s realization led to the modern view that an electron is wavelike in the sense that it does not possess a definite location until it is observed. That approach works fine for all practical purposes, but physicists and philosophers still engage in vigorous debates today about the true physical status of the wave function.
1. LIGO: Gravitational waves.
LIGO
Soon after he completed his general theory of relativity, Einstein realized that it implied the possibility of gravitational radiation — vibrations of spacetime itself. He had no idea, though, that by spending a billion dollars, physicists a century later could actually detect those spacetime ripples. But thanks to lasers (which maybe would have been No. 11), the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory — two huge labs in Louisiana and Washington state — captured the spacetime shudders emitted from a pair of colliding black holes in September 2015.
That detection is certainly one of the most phenomenal experimental achievements in the history of science. It signaled a new era in astronomy, providing astronomers a tool for probing the depths of the universe that are obscured from view with Maxwell’s “other radiations, if any.” For astronomy, gravitational radiation is the wave of the future.
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とても興味深く読みました：
再生核研究所声明353（2017.2.2） ゼロ除算 記念日
2014.2.2 に 一般の方から100/0 の意味を問われていた頃、偶然に執筆中の論文原稿にそれがゼロとなっているのを発見した。直ぐに結果に驚いて友人にメールしたり、同僚に話した。それ以来、ちょうど３年、相当詳しい記録と経過が記録されている。重要なものは再生核研究所声明として英文と和文で公表されている。最初のものは
再生核研究所声明 148（2014.2.12）: 100/0=0, 0/0=0 － 割り算の考えを自然に拡張すると ― 神の意志
で、最新のは
Announcement 352 (2017.2.2): On the third birthday of the division by zero z/0=0
である。
アリストテレス、ブラーマグプタ、ニュートン、オイラー、アインシュタインなどが深く関与する ゼロ除算の神秘的な永い歴史上の発見であるから、その日をゼロ除算記念日として定めて、世界史を進化させる決意の日としたい。ゼロ除算は、ユークリッド幾何学の変更といわゆるリーマン球面の無限遠点の考え方の変更を求めている。― 実際、ゼロ除算の歴史は人類の闘争の歴史と共に 人類の愚かさの象徴であるとしている。
心すべき要点を纏めて置きたい。
１） ゼロの明確な発見と算術の確立者Brahmagupta (598 - 668 ?) は 既にそこで、0/0=0 と定義していたにも関わらず、言わば創業者の深い考察を理解できず、それは間違いであるとして、１３００年以上も間違いを繰り返してきた。
２） 予断と偏見、慣習、習慣、思い込み、権威に盲従する人間の精神の弱さ、愚かさを自戒したい。我々は何時もそのように囚われていて、虚像を見ていると 真智を愛する心を大事にして行きたい。絶えず、それは真かと 問うていかなければならない。
３） ピタゴラス派では 無理数の発見をしていたが、なんと、無理数の存在は自分たちの世界観に合わないからという理由で、― その発見は都合が悪いので ― 、弟子を処刑にしてしまったという。真智への愛より、面子、権力争い、勢力争い、利害が大事という人間の浅ましさの典型的な例である。
４） この辺は、２０００年以上も前に、既に世の聖人、賢人が諭されてきたのに いまだ人間は生物の本能レベルを越えておらず、愚かな世界史を続けている。人間が人間として生きる意義は 真智への愛にある と言える。
５） いわば創業者の偉大な精神が正確に、上手く伝えられず、ピタゴラス派のような対応をとっているのは、本末転倒で、そのようなことが世に溢れていると警戒していきたい。本来あるべきものが逆になっていて、社会をおかしくしている。
６） ゼロ除算の発見記念日に 繰り返し、人類の愚かさを反省して、明るい世界史を切り拓いて行きたい。
以 上
再生核研究所声明368（2017.5.19）ゼロ除算の意義、本質
ゼロ除算の本質、意義について、既に述べているが、参照すると良くまとめられているので、初めに復習して、新しい視点を入れたい。
再生核研究所声明359（2017.3.20） ゼロ除算とは何か ― 本質、意義
ゼロ除算の理解を進めるために ゼロ除算とは何か の題名で、簡潔に表現して置きたい。 構想と情念、想いが湧いてきたためである。
基本的な関数y=1/x を考える。 これは直角双曲線関数で、原点以外は勿論、値、関数が定義されている。問題はこの関数が、x=0 で どうなっているかである。結論は、この関数の原点での値を ゼロと定義する ということである。 定義するのである。定義であるから勝手であり、従来の定義や理論に反しない限り、定義は勝手であると言える。原点での値を明確に定義した理論はないから、この定義は良いと考えられる。それを、y=1/0=0 と記述する。ゼロ除算は不可能であるという、数学の永い定説に従って、1/0 の表記は学術書、教科書にもないから、1/0=0 の記法は 形式不変の原理、原則 にも反しないと言える。― 多くの数学者は注意深いから、1/0=\infty の表記を避けてきたが、想像上では x が 0 に近づいたとき、限りなく 絶対値が大きくなるので、複素解析学では、表現1/0=\infty は避けても、1/0=\infty と考えている事は多い。（無限大の記号がない時代、アーベルなどもそのような記号を用いていて、オイラーは1/0=\inftyと述べ、それは間違いであると指摘されてきた。 しかしながら、無限大とは何か、数かとの疑問は 続いている。）。ここが大事な論点である。近づいていった極限値がそこでの値であろうと考えるのは、極めて自然な発想であるが、現代では、不連続性の概念 が十分確立されていて、極限値がそこでの値と違う例は、既にありふれている。― アリストテレスは 連続性の世界観をもち、特にアリストテレスの影響を深く受けている欧米の方は、この強力な不連続性を中々受け入れられないようである。無限にいくと考えられてきたのが突然、ゼロになるという定義になるからである。 しかしながら、関数y=1/xのグラフを書いて見れば、原点は双曲線のグラフの中心の点であり、美しい点で、この定義は魅力的に見えてくるだろう。
定義したことには、それに至るいろいろな考察、経過、動機、理由がある。― 分数、割り算の意味、意義、一意性問題、代数的な意味づけなどであるが、それらは既に数学的に確立しているので、ここでは触れない。
すると、定義したからには、それがどのような意味が存在して、世の中に、数学にどのような影響があるかが、問題になる。これについて、現在、初等数学の学部レベルの数学をゼロ除算の定義に従って、眺めると、ゼロ除算、すなわち、 分母がゼロになる場合が表現上現れる広範な場合に 新しい現象が発見され、ゼロ除算が関係する広範な場合に大きな影響が出て、数学は美しく統一的に補充，完全化されることが分かった。それらは現在、３８０件以上のメモにまとめられている。しかしながら、世界観の変更は特に重要であると考えられる：
複素解析学で無限遠点は その意味で1/0=0で、複素数0で表されること、アリストテレスの連続性の概念に反し、ユークリッド空間とも異なる新しい空間が 現れている。直線のコンパクト化の理想点は原点で、全ての直線が原点を含むと、超古典的な結果に反する。更に、ゼロと無限の関係が明らかにされてきた。
ゼロ除算は、現代数学の初等部分の相当な変革を要求していると考えられる。
以 上
ゼロ除算の代数的な意義は、山田体の概念で体にゼロ除算を含む構造の入れ方、一般に体にゼロ除算の概念が入れられるが、代数的な発展については 専門外で、触れられない。ただ、計算機科学でゼロ除算と代数的な構造について相当議論している研究者がいる。
ゼロ除算の解析学的な意義は、従来孤立特異点での研究とは、孤立点での近傍での研究であり、正確に述べれば 孤立特異点そのものでの研究はなされていないと考えられる。
なぜならば、特異点では、ゼロ分のとなり、分子がゼロの場合には ロピタルの定理や微分法の概念で 極限値で考えてきたが、ゼロ除算は、一般に分子がゼロでない場合にも意味を与え、極限値でなくて、特異点で 何時でも有限確定値を指定できる ― ゼロ除算算法。初めて、特異点そのものの世界に立ち入ったと言える。従来は孤立特異点を除いた世界で 数学を考えてきたと言える。その意味でゼロ除算は 全く新しい数学、世界であると言える。典型的な結果は tan(\pi/2) =0で、y軸の勾配がゼロであることである。
ゼロ除算の幾何学的な意義は、ユークリッド空間のアレクサンドロフの1点コンパクト化に、アリストテレスの連続性の概念でない、強力な不連続性が現れたことで、全く新しい空間の構造が現れ、幾何学の無限遠点に関係する部分に全く新規な世界が現れたことである。所謂無限遠点が数値ゼロで、表現される。
さらに、およそ無限量と考えられたものが、実は、数値ゼロで表現されるという新しい現象が発見された。tan(\pi/2) =0の意味を幾何学的に考えると、そのことを表している。これはいろいろな恒等式に新しい要素を、性質を顕にしている。ゼロが、不可能性を表現したり、基準を表すなど、ゼロの意義についても新しい概念が現れている。
以 上
ゼロ除算の詳しい解説を次で行っている：
（数学基礎学力研究会のホームページ
URLは
）
The division by zero is uniquely and reasonably determined as 1/0=0/0=z/0=0 in the natural extensions of fractions. We have to change our basic ideas for our space and world
Division by Zero z/0 = 0 in Euclidean Spaces
Hiroshi Michiwaki, Hiroshi Okumura and Saburou Saitoh
International Journal of Mathematics and Computation Vol. 28(2017); Issue 1, 2017), 1
-16.
http://www.scirp.org/journal/alamt http://dx.doi.org/10.4236/alamt.2016.62007
http://www.ijapm.org/show-63-504-1.html
http://www.diogenes.bg/ijam/contents/2014-27-2/9/9.pdf
http://www.ijapm.org/show-63-504-1.html
http://www.diogenes.bg/ijam/contents/2014-27-2/9/9.pdf
Relations of 0 and infinity
Hiroshi Okumura, Saburou Saitoh and Tsutomu Matsuura：
http://www.e-jikei.org/…/Camera%20ready%20manuscript_JTSS_A…
http://www.e-jikei.org/…/Camera%20ready%20manuscript_JTSS_A…
1/0=0、0/0=0、z/0=0
http://ameblo.jp/syoshinoris/entry-12276045402.html
1/0=0、0/0=0、z/0=0
再生核研究所声明367（2017.5.18）数学の真実を求める方、数学の研究と教育に責任を感じる方へ
（「明日ありと 思う心の仇桜 夜半に嵐の 吹かぬものかは」 ― 親鸞聖人）
そもそも数学とは何だろうかと問うことは大事である。しかしながら、生きる意味を問うことは より根源的で大事な問いである。数学についても人生についても述べてきた：（No.81、2012年5月（PDFファイル432キロバイト） -数学のための国際的な社会...www.jams.or.jp/kaiho/kaiho-81.pdf）。
数学とは、公理系、仮定系を設定すると、このようなことが言えるというものである。公理系の上に、いろいろな概念や定義を導入して数学は発展するがその全貌や本質を捉えることは何時まで経っても人間の能力を超えた存在で不可能であろう。しかしながら、人それぞれの好みを越えて、完成された理論は人間を越えて存在する客観性を有すると信じられている。万有引力の法則など物理法則より数学の理論は不変で確かな存在であろう。
数学が関係の編みのようなものであると見れば、数学の発展の先や全貌は 人間を越えて本質的には存在すると言える。例えばニュートンの万有引力の発見は、物理学の発展から必然的と言えるが、数学の発展の先はそれよりも必然的であると考えられる。その意味では、数学では特に要求されない限り、じっくりと落ち着いて楽しむように研究を進められるであろう。
ところで、ゼロで割る問題、ゼロ除算であるが、これは誠に奇妙な歴史的な事件であると言える。
ゼロで割れないは 小学校以来の世界の常識であり、アリストテレス以来の考えであると言う。オイラーやアインシュタインなども直接関わり、数学的には確定していたが、不可能性に対する興味とともに、計算機科学と相対性の理論の関係で今でも議論が続けられている。
ところが、誠に奇妙な事実が存在する。ゼロの発見者、マイナスの数も考え、算術の四則演算を確立されたBrahmagupta (598 -668 ?) は 既に、そこで628年、0/0=0 と定義していたという。しかしながら、それは間違いであると 今でも判断されていて今日に至っている。今でもゼロ除算について諸説が有って、世界やグーグルの世界でも混乱している。何十年も研究を続けて、本を出版したり、論文を公表している者が４，５人、あるいはグループで研究している者もいるが、それらは間違いである、不適当であると説得を続けている。ゼロ除算について無駄な議論や情報が世界に氾濫していると言える。
再生核研究所では、ゼロ除算発見３周年を経過し、広く議論してきたので、ゼロ除算の発見を宣言している（Announcement 362: Discovery of the division by zero as $0/0=1/0=z/0=0$ (2017.5.5)}）。詳しい解説も３年間続け
（数学基礎学力研究会のホームページ
URLは
）、論文も発表、学会、国際会議などでも報告してきている。
何と創始者の結果は実は正しく、適当であることが沢山の数学の具体的な例と発展から、明らかにされてきた。ところがゼロ除算は、アリストテレスの連続性の概念を変え、２０００年以上の伝統を有するユークリッド空間に全く新しい面が加わり、現代数学の初歩全般に大きな影響を与えることが分かってきた。
我々の空間の認識は間違っており、我々が学んでいる数学は、基本的なところで、欠落していて、真実とはかなり程遠く、実は数学はより完全でもっと美しいことが分かってきた。我々は年々不完全で不適当な数学を教えていると言える。
このような多くの大きな変化にはとても個人では対応できず、対応には大きな力が必要であるから、数学の愛好者や、研究者、教育者などの積極的な協力、教育、研究活動への参画、理解、援助などをお願い致したい。ゼロ除算の歴史は 人類の恥になるだろう。人々はゼロ除算の発展から、人間とはどのようなものかを沢山 学べるのではないだろうか。
以 上
再生核研究所声明366（2017.5.16）微分方程式論の不備 ― 不完全性
（2017.5.14.9 時頃 山間部を散歩している時に 自然に構想が湧いた。）
数学の論理の厳格さ、厳密性は ジョルダンの閉曲線定理 が有名であるが、デデキンドの連続性公理、ワイエルシュトラスの最大値、最小値の存在定理、中間値の定理なども有名である。数学専攻学生の初期における ゼミナールの指導精神は、厳格な論理的思考の訓練にあると考えられる。この態度は 数学者の精神の基礎で、世情でも数学者との論争は手ごわいと見られているのではないだろうか。論理に隙や飛躍がないからである。逆に見ると、数学者が確立した理論は 恰も不滅の、不変の真理のように思われている、考えられているのではないだろうか。
この観点で、日本の著名な代表著書 高木貞治氏の解析概論は、模範的な数学書で、完璧な記述でまるで芸術作品のようである。
年々数学の著書が数多く出版されているが、著者たちは まずは、間違いのない記述に気を遣ってきていると考えられる。
ここ２年くらい、ゼロ除算の発見で、主に初等数学、学部レベルの教科書を相当参照してきている。実際、ゼロ除算が 数学にどのような影響を与えるかの基礎を見るには、基礎的な数学への関係を見れば、基本的な状況が捉えられると考えたからである。
ゼロ除算の影響は、初等幾何学、解析幾何学、線形代数学、微積分学、微分方程式、複素解析学、力学など広範囲に及び、初等数学全般に及ぶことが明らかにされてきた。
ところが、数学の多くの著書のうちでも、微分方程式論では、現在の版でも相当に隙や論理の飛躍、扱いの不統一さなど、数学書としては 他の分野の著書に比べて ちぐはぐ、隙だらけに見えて来た。微分方程式論は不完全な状況であると言える。このことを簡潔に、具対的に指摘したい。未知の相当な世界にも触れたい。
先ず、微分方程式の定義である。普通は導関数を含む方程式を微分方程式と称する。このとき導関数とは何だろうか。関数に微分係数を対応させて、微分によって導かられた関数が導関数であるから、微分方程式には関数が定義されていなくてはならない。普通は１変数関数ならばxの関数 y=f(x) などと考え、その導関数を含む方程式を考えるだろう。例として考えられるのは、原点を中心とする半径aの円群が満たす例として多くの教科書の初期に 微分方程式の例が挙げられる。このとき、円はy軸に平行な接線を持つから その点で微分係数は存在しないと考えられるから、ただでは円群の満たす微分方程式とは言えず、微分方程式を満たさない点が存在することになってしまう。数学としては初めから、格好が悪いと言える。多くの微分方程式でこのことは広く問題になる。― ここの説明を上手くするために 都合の悪いところで、独立変数と従属変数を変えて、そこで考えれば良いという意見を頂いたが、少し人為的、最初の議論としてはあまり良いとは言えないのではないだろうか。
ところがゼロ除算で考えると、何とy軸に平行な接線の接点で、関数は微分可能で、微分係数の値、勾配はゼロであることが ゼロ除算の拓いた重要な知見、結果である。すると、微分方程式 dy/dx= - x/y は至るところで、円によって満たされるとなる。念のため、(a,0) で (dy/dx)(a)= - a/0=0 である。
この初歩的な結果は、微分方程式論に大きな影響を与える。解析関数の孤立特異点で、自然な意味で、値と微分係数を定義できるから、微分方程式を孤立特異点そのものでも考えることができるという、広い世界が拓かれてくる。微分方程式論を孤立特異点まで含めて議論する広い世界である。そもそも従来は、孤立特異点の孤立点を除いた近傍で数学を議論してきた。孤立特異点そのところでは数学を考えて来なかったのである。
ゼロ除算が拓いたゼロ除算算法は 解析関数の孤立特異点で有限確定値を与え、それらが自然な意味を持つから、微分方程式と微分方程式の解の孤立特異点での値の性質を調べる雄大な分野が存在する。
要するに、数理科学の数式で、分母がゼロになる膨大な数式で、ゼロ除算算法で孤立特異点で考える新しい世界が出現し、その影響は甚大であると考えられる。
もちろん、偏微分方程式論でも同様であるが、多変数のゼロ除算の定義から既に多変数解析関数論における難解な問題に繋がっていて、殆ど未知の世界である。
ゼロ除算算法の微分方程式論における影響は広範で、甚大であると考えられる。学術書の全般的な書き換えが求められている。
以 上
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