砂田利一(すなだとしかず、1948年9月7日生まれ)は、日本の数学者であり、数学および数理科学に関する多くの著書や論文を発表している。明治大学および東北大学の名誉教授であり、また、長年の学術的業績を称えられ、明治大学の特別名誉教授でもある。2003年に明治大学に着任する以前は、名古屋大学( 1988年~1991年)、東京大学(1991年~1993年)、東北大学(1993年~2003年)で数学教授を務めた。砂田は、明治大学に数理科学学院を創設する際に尽力し、初代学院長(2013年~2017年)を務めた。2019年からは、日本数学教育学会会長を務めている。
砂田氏の研究は、複素解析幾何学、スペクトル幾何学、力学系、確率論、グラフ理論、離散幾何解析、数理結晶学など多岐にわたる。数多くの業績の中でも、最も有名なのは、数論の幾何学モデルに基づいた等スペクトル多様体の一般的な構成(1985年)であり、マーク・カッツが「太鼓の形を聞き取れるか?」で提起した問題( 「太鼓の形を聞き取る」を参照)に対する画期的な成果とみなされている。砂田氏のアイデアは、キャロリン・S・ゴードン、デイビッド・ウェッブ、スコット・A・ウォルパートらがカッツの問題に対する反例を構築する際に取り上げられた。この業績により、砂田氏は1987年に日本数学会の伊谷永賞を受賞しました。また、2013年には日本数学会出版賞、2017年には藤原博賞(数学分野)、2018年には科学技術賞(文部科学大臣表彰)、2019年には第1回小平邦彦賞を受賞しています。
砂田氏は、勝田篤氏との共同研究において、力学系の文脈で等差数列に関するディリクレの定理の幾何学的類似定理を確立した(1988年)。この研究と上記の研究の両方において、幾何学、力学系、数論という全く異なる分野の概念やアイデアがどのように組み合わされて問題が定式化され、新たな成果が生み出されるのかがわかる。
彼の離散幾何解析の研究には、周期的な磁気シュレーディンガー演算子の離散アナログであるイハラゼータ関数のグラフ理論的解釈や、結晶格子上のランダムウォークの長時間漸近挙動が含まれる。ランダムウォークの研究により、彼は仮想結晶の無限の宇宙からダイヤモンド結晶の「数学的双子」を発見した(2005年)。彼はその数学的関連性から、それをK4結晶と名付けた(リンク先の記事を参照)。彼が注目したのは、K4結晶が「強い等方性」特性を持っているということである。つまり、結晶 ネットの任意の2つの頂点xとy 、およびxに隣接する辺の任意の順序とyに隣接する辺の任意の順序に対して、 xをyに、各x辺を同様に順序付けられたy辺に写すネット保存合同が存在する。この性質はダイヤモンド結晶のみが共有するものである(強い等方性は、辺推移性や対称グラフの概念と混同してはならない。例えば、原始立方格子は対称グラフであるが、強い等方性ではない)。空間におけるネットワークとしてのK4結晶とダイヤモンド結晶は、代数幾何学におけるアルバネーゼ写像(アーベル・ヤコビ写像)のグラフ理論的バージョンとして砂田と小谷元子によって導入された概念である「標準実現」の例である。
彼の研究については、等スペクトル、ラインハルト領域、イハラゼータ関数、ラマヌジャングラフ、量子エルゴード性、量子ウォークも参照のこと。