学部・大学院区分
Undergraduate / Graduate		情報学部
時間割コード
Registration Code		1002060
科目区分
Course Category
専門科目(自然情報)関連専門科目(人社，CS)
科目名　【日本語】
Course Title		物質情報学４
科目名　【英語】
Course Title		Physical and Life Science Informatics 4
コースナンバリングコード
Course Numbering Code		SIS-11-3037-J
担当教員　【日本語】
Instructor		中村 泰之 ○
担当教員　【英語】
Instructor		NAKAMURA Yasuyuki ○
単位数
Credits		1
開講期・開講時間帯
Term / Day / Period		春１期 水曜日 １時限
Spring1 Wed 1
対象学年
Year		３年
3
授業形態
Course style		講義
Lecture
開講系（学部）・開講専攻（大学院）
Subject
自然・複雑システム
必修・選択
Required / Selected
選択


授業の目的　【日本語】
Goals of the Course(JPN)
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の基本的概念を理解することを目的とする。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。理想気体や調和振動子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】
Goals of the Course
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 harmonic osillators as examples, we will touch on the latest topics in fields other than material informatics.
到達目標　【日本語】
Objectives of the Course(JPN)
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，理想気体や調和振動子について応用することができることを目標とする。
到達目標　【英語】
Objectives of the Course
授業の内容や構成
Course Content / Plan
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。講義毎に適宜課題を課す。

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
Course Prerequisites and Related Courses
物質情報学1を履修していることが望ましい。
成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria
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。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。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ための，統計力学の基本的概念を理解していることを合格の基準とする。
教科書・参考書
Textbook/Reference book
毎回資料を配布する。
参考書：田崎晴明著「統計力学1」（培風館）
課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours)
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
Lecture format, etc.
遠隔授業（オンデマンド型）で行う場合の追加措置
Additional measures for remote class (on-demand class)