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=== Ⅱ. Kac–Rice ルート:停留点の指数的多数と SUSY 破れ === ==== Ⅱ-1. 停留点の期待個数(Kac–Rice) ==== 球面上の ppp-spin ハミルトニアン H(s)H(\mathbf s)H(s)(∥s∥2=N\|\mathbf s\|^2=N∥s∥2=N)に対し、エネルギー密度 e=H/Ne=H/Ne=H/N で停留点(∇H=0\nabla H=0∇H=0)の期待個数は E N(e)=E [∫ds δ(∇H) ∣det∇2H∣ δ (H−Ne)].(8)\mathbb E\,\mathcal N(e) =\mathbb E\!\left[ \int d\mathbf s\;\delta(\nabla H)\; \big|\det \nabla^2 H\big|\; \delta\!\big(H-N e\big) \right]. \tag{8}EN(e)=E[∫dsδ(∇H)det∇2Hδ(H−Ne)].(8) ガウス統計の HHH では、勾配とヘッセ行列は GOE 変数と独立に扱え、大 NNN で E N(e) ≍ exp {N ΣKR(e)},(9)\boxed{ \mathbb E\,\mathcal N(e)\;\asymp\;\exp\!\big\{N\,\Sigma_{\rm KR}(e)\big\}, } \tag{9}EN(e)≍exp{NΣKR(e)},(9) という指数則(複雑度 ΣKR(e)\Sigma_{\rm KR}(e)ΣKR(e))が出ます。極小・鞍点の指数別個数 Nk(e)\mathcal N_k(e)Nk(e) についても同様で、それぞれ Σk(e)\Sigma_k(e)Σk(e) が得られます。 ==== Ⅱ-2. SUSY 表式と「符号付き」計数 ==== (8) の ∣det∣|\det|∣det∣ をSUSY で表すと ∣det∇2H∣ = det∇2H⏟∫ Dψ Dψˉ e−ψˉ⊤(∇2H)ψ×sgndet∇2H⏟Morse 指標.(10)\big|\det \nabla^2 H\big| \;=\; \underbrace{\det \nabla^2 H}_{\displaystyle \int \! \mathcal D\psi\,\mathcal D\bar\psi\,e^{-\bar\psi^\top(\nabla^2 H)\psi} }\times \underbrace{{\rm sgn}\det\nabla^2 H}_{\text{Morse 指標}}. \tag{10}det∇2H=∫DψDψˉe−ψˉ⊤(∇2H)ψdet∇2H×Morse 指標sgndet∇2H.(10) SUSY(BRST)Ward が完全に成り立つ状況では、「符号付き」計数 χ ≡ ∫ds δ(∇H) det∇2H(11)\chi \;\equiv\; \int d\mathbf s\,\delta(\nabla H)\;\det \nabla^2 H \tag{11}χ≡∫dsδ(∇H)det∇2H(11) (=Witten 指数=マニフォールドのオイラー標数に等しい)が保存量として働き、ボソン・フェルミオンの相殺で指数的増殖が抑えられる(χ\chiχ は O(1)\mathcal O(1)O(1))。 ところがSUSY が破れると、(10) の相殺が崩れ、∣det∣|\det|∣det∣ と det\detdet の差(符号の偏り)が有意になり、 E N(e) ∝ E [∫δ(∇H) det∇2H]×⟨sgndet∇2H⟩−1⏟SUSY 破れで非自明 ≍ eNΣ(e).(12)\mathbb E\,\mathcal N(e) \;\propto\; \mathbb E\!\left[\int \delta(\nabla H)\,\det\nabla^2 H\right] \times \underbrace{\Big\langle {\rm sgn}\det\nabla^2 H\Big\rangle^{-1}}_{\text{SUSY 破れで非自明}} \;\asymp\; e^{N\Sigma(e)}. \tag{12}EN(e)∝E[∫δ(∇H)det∇2H]×SUSY 破れで非自明⟨sgndet∇2H⟩−1≍eNΣ(e).(12) 要点は:SUSY が成り立つと「符号付き」合計=トポロジカル定数になり、指数的増殖が打ち消される。SUSY 破れでその打消しが失効し、∣det∣|\det|∣det∣ の絶対値が効いて Σ(e)>0\Sigma(e)>0Σ(e)>0(指数的多数)が露出します。 ==== Ⅱ-3. GOE 固有値の大偏差と指数的多数 ==== ΣKR(e)\Sigma_{\rm KR}(e)ΣKR(e) は、ヘッセ行列 ∇2H\nabla^2 H∇2H の固有値分布(GOE のシフト)ρ(λ)\rho(\lambda)ρ(λ) の大偏差汎関数を極値化して得られます。略記すると ΣKR(e)=extrμ,ρ{−μ22σ2(e)+∫dλ ρ(λ) ln∣λ+μ∣−I[ρ]}+const(e),(13)\Sigma_{\rm KR}(e) = \underset{\mu,\rho}{\rm extr}\left\{ -\frac{\mu^2}{2\sigma^2(e)} +\int d\lambda\;\rho(\lambda)\,\ln|\lambda+\mu| -\mathcal I[\rho] \right\} +\text{const}(e), \tag{13}ΣKR(e)=μ,ρextr{−2σ2(e)μ2+∫dλρ(λ)ln∣λ+μ∣−I[ρ]}+const(e),(13) ここで μ\muμ は勾配拘束由来のラグランジュ乗数、I[ρ]\mathcal I[\rho]I[ρ] は GOE の速度関数。極小のみ数えるには ρ\rhoρ を下端が正になるよう拘束。ガラス相では極小や鞍点の Σk(e)\Sigma_k(e)Σk(e) が正となり、(9) が成り立ちます。これは (11) のトポロジカル不変量では制御できない「絶対値の効果=SUSY 破れの帰結」です。
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