学部・大学院区分情報学部
時間割コード1002060
科目区分
専門科目(自然情報)関連専門科目(人社，CS)
科目名　【日本語】物質情報学４
科目名　【英語】Physical and Life Science Informatics 4
コースナンバリングコード
担当教員　【日本語】中村　泰之 ○ 長岡　正隆
担当教員　【英語】NAKAMURA Yasuyuki ○ NAGAOKA Masataka
単位数1
開講期・開講時間帯春１期 水曜日 １時限
Spring1 Wed 1
対象学年３年
3
授業形態講義
Lecture
開講系（学部）・開講専攻（大学院）
自然・複雑システム
必修・選択
選択


授業の目的　【日本語】
ミクロレベルの物質世界の法則に基づいてマクロな物質世界を理解する物質統計力学を学ぶ。ミクロ世界では粒子数が増えると対象系は複雑になり，問題を解くことは難しくなる。ところが粒子数が十分大きいと確率的に取り扱うことにより，対象系の性質をほぼ確実に導き出すことが可能となる。理想気体や磁性体などを例に理論的に学習した後，物質情報学以外の他分野での最新の話題にも触れて理解を深める。
授業の目的　【英語】
We study material statistical mechanics to understand the macroscopic systems based on the laws of the microscopic systems. In the microscopic systems, as the number of particles increases, the target system becomes more complicated, and it becomes difficult to solve problems. However, when the number of particles is sufficiently large, it is possible to almost certainly derive the properties of the target system by probabilistic approach. After theoretically studying ideal gases and magnetic materials as examples, we will touch on the latest topics in fields other than material informatics.
到達目標　【日本語】
ミクロレベルの物質世界の法則に基づいてマクロな物質世界を理解する物質統計力学を学ぶ。ミクロ世界では粒子数が増えると対象系は複雑になり，問題を解くことは難しくなるが，粒子数が十分大きいと確率的に取り扱うことにより，対象系の性質をほぼ確実に導き出すことが可能となる。そのための数学的処方箋について理解し，使うことができることを目的とする。
到達目標　【英語】
授業の内容や構成
量子論の基礎を土台として，エネルギー固有状態について理解し，各状態の出現確率分布としてミクロカノニカル分布，カノニカル分布を学ぶ。これらの確率分布の考え方にもとづいて，理想気体や調和振動子系などを例に，それらの平衡状態での性質を解析する。その後，物質情報学以外の他分野での最新の話題にも触れて理解を深める。

1. 統計力学とは何か
2. 確率論の基礎（物理量の平均値とゆらぎ，大数の法則，中心極限定理）
3. 量子論の基礎（エネルギー固有状態と状態数）
4. ミクロカノニカル分布とカノニカル分布
5. 理想気体・調和振動子系
6. スピン系
7. 数値計算
8. 総括・他分野への応用
履修条件・関連する科目
成績評価の方法と基準
講義中に与えるレポート課題の評価20％，期末試験80％，合計100点満点で60点以上を合格とする。A〜Fの評定は合計点に基づいて行う。履修取り下げ制度は採用しない。期末試験を受験しなかった場合「欠席」とする。
教科書・参考書
必要に応じて配布する。
課外学習等（授業時間外学習の指示）
講義内容の理解を深めるためにレポート課題を与える。
授業開講形態等
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置