授業の目的 【日本語】
Goals of the Course(JPN) | | | これは量子力学の講義である。分子・原子・電子などミクロの物質世界における物理法則の理論体系である量子力学を学ぶ。とくに，ヒルベルト空間と演算子を用いた数学的理論定式化を学ぶ。干渉効果や不確定性関係などミクロ世界特有の現象・性質を理解する。 |
|
|
授業の目的 【英語】
Goals of the Course | | | This is a course in quantum mechanics. Study quantum mechanics, the theoretical framework that describes the physical laws governing the microscopic world of molecules, atoms, and electrons. In particular, learn its mathematical formulation based on Hilbert spaces and operators. Gain an understanding of phenomena and properties characteristic of the microscopic world, such as interference effects and the uncertainty relations. |
|
|
到達目標 【日本語】
Objectives of the Course(JPN) | | | 物質の根源的構成要素である原子や電子の挙動を支配する量子力学の理論を体系的に把握することを目指す。量子力学に現れる数学的概念を自在に用い、それらを物理的に解釈できる能力を養うとともに、有限次元行列で表される簡単なモデルや調和振動子などの例題を解き、その解の物理的意味を検討できるようになることを目標とする。 |
|
|
到達目標 【英語】
Objectives of the Course | | | This course aims at acquiring a systematic understanding of the theory of quantum mechanics that governs the behavior of atoms and electrons, the fundamental constituents of matter. Students will develop the ability to use the mathematical concepts that appear in quantum mechanics with fluency and to interpret them physically. In addition, they will learn to solve illustrative examples, such as simple models described by finite-dimensional matrices and the harmonic oscillator, and to examine the physical meaning of their solutions. |
|
|
授業の内容や構成
Course Content / Plan | | 量子力学の基本概念である，確率振幅・ヒルベルト空間・状態ベクトル・波動関数・確率解釈・演算子・固有値・非可換性・干渉効果・テンソル積・不確定性関係などを系統的に学ぶ。モデルを立てて，固有値・固有ベクトルを求める，遷移確率を計算する，シュレーディンガー方程式を解く等の演習を行う。
1. 複素数と確率振幅
2. ヒルベルト空間
3. 演算子と固有値・固有ベクトル
4. 無限次元空間とフーリエ変換
5. 可換物理量と同時結合確率
6. 非可換性と干渉効果
7. 複合系とテンソル積
8. シュレーディンガー方程式とハイゼンベルク方程式 | Systematically study the fundamental concepts of quantum mechanics, including probability amplitudes, Hilbert spaces, state vectors, wave functions, the probabilistic interpretation, operators, eigenvalues, noncommutativity, interference effects, tensor products, and the uncertainty relations. Students will construct models and engage in exercises such as determining eigenvalues and eigenvectors, calculating transition probabilities, and solving the Schrödinger equation.
1. Complex numbers and probability amplitude
2. Hilbert space
3. Operator, eigenvalue and eigenvector
4. Infinite dimensional space and Fourier transformation
5. Commutative observables and joint probabilities
6. Noncommutative observables and interference effects
7. Composite system and tensor product
8. Schrödinger equation and Heisenberg equation |
|
|
履修条件・関連する科目
Course Prerequisites and Related Courses | | | 物理学基礎Ⅰ（力学），物質情報学1（解析力学），線形代数，微分積分を履修していることが望ましいが，必須要件ではない。 | | It is desirable that students have completed Fundamentals of Physics I (mechanics), Physical and Life Science Informatics 1 (analytical mechanics), linear algebra, and calculus, but this is not a mandatory requirement. |
|
|
成績評価の方法と基準
Course Evaluation Method and Criteria | | 課題に対する解答レポート、質問などの積極的な学習態度、期末試験をもとに成績評価する。
「レポート：学習態度：試験」の成績への寄与の割合は、およそ「2:1:7」とする。
履修取り下げ制度を採用する。履修取り下げはTACTのメッセージ欄を使って、期末試験の前日の23:59まで申し出ること。履修取り下げ申請を受理した場合、成績はW（取り下げ）とする。また、課題レポートを一度も提出せず、かつ、試験を棄権した場合も成績はWとする。 | Grades will be evaluated on the basis of written reports submitted in response to assignments, active engagement in learning (including questions and participation), and the final examination. The relative weight of these components—“reports : learning attitude : examination”—will be approximately 2:1:7.
A course withdrawal system will be adopted. Students wishing to withdraw must notify the instructor via the message function in TACT no later than 23:59 on the day before the final examination. If the withdrawal request is accepted, the grade will be recorded as W (Withdrawal). In addition, if a student neither submits any assignment reports nor takes the final examination, the grade will also be recorded as W. |
|
|
教科書・参考書
Textbook/Reference book | | 指定教科書：
谷村省吾『量子力学10講』（名古屋大学出版会）ISBN-13 : 978-4815810498
（講義はこの本に沿って行う。講義中に話しきれない詳細なことまで書かれているので，ぜひ買って読んでほしい。）
参考書：
1. ファインマン，レイトン，サンズ『ファインマン物理学5 量子力学』（岩波書店）ISBN-13 : 978-4000077156
2. 江沢洋『だれが原子をみたか』（岩波書店）ISBN-13 : 978-4006002817
3. シッフ『量子力学（上）』（吉岡書店）ISBN-13 : 978-4842701479
4. シッフ『量子力学（下）』（吉岡書店）ISBN-13 : 978-4842701585
5. 上田正仁『現代量子物理学』（培風館）ISBN-13 : 978-4563022655 | |
|
|
課外学習等（授業時間外学習の指示）
Study Load(Self-directed Learning Outside Course Hours) | | 授業に関する資料をTACTで公開するのでダウンロードして読むこと。
TACTのお知らせ欄や課題欄をこまめにチェックすること。
授業中に演習問題を出題するので，それを授業時間外に解いてレポートとしてTACTの課題欄にアップロードして提出すること。
レポートの解答文は明瞭かつ濃い字で丁寧に書くこと。
提出期限を過ぎたレポートは受理しない。
レポートファイルを正しくアップロードできているかどうか確認すること（毎年，他科目のレポートを提出したり，アップロードしたつもりでいてもアップロードを完了していなかったケースがある）。
詳細を板書されない計算は各自が行い，宿題にならなかった演習問題も解くことが望ましい。
量子力学の教科書を少なくとも2, 3冊は読むことが望ましい。 | |
|
|
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) | | 今年度は遠隔授業を行う予定はないが、過去の講義ビデオをアーカイブしてあるので適宜視聴してよい：
https://nuss.nagoya-u.ac.jp/s/K5H3saRBg9r4oB7 |
|
|