講義コード7336100
開設科目名物理化学外国語特論Ⅱ
科目群名(新)専門群
専攻化学
コース
担当教員衣川 健一
教員所属理学部
開講期・曜日・時限・教室後期集中 その他 その他 その他
授業方法講義
対象学生留学生
単位数2
週時間(30)


授業概要
液体中の分子の運動を表すブラウン運動の理論、量子粒子の時間発展を表す時間依存のシュレディンガー方程式、量子多体系の有限温度での平均の性質を表す量子統計、これら3つはてんでばらばらの話題に見えて、実はその数理構造は密接に関連しており、同じ数式を用いて統一的に理解することができる。さらにその考えに基づき、化学で現れる量子多分子系の時間発展(ダイナミクス)、プロトン移動のトンネリングや遺伝子の突然変異、液体水素・液体ヘリウムの動的・輸送的性質、氷の異常相が数値シミュレーションによって解明されている実例を述べる。一連の話を通じ、化学において観察される「量子的」「熱的」「確率的」現象のバックにある本質が理解され、受講者の視界を開かしむことを目指す。
学習・教育目標
物質の物性を基本原理から演繹的に導く理論や考え方を知り、それによって物質の性質に対する論理的、演繹的な理解を身につける。それを通じて物質の性質の発現のメカニズムや原理自体をより深く理解できるようになればよい。
キーワード
化学統計力学、化学熱力学、古典力学、経路積分、分布関数理論、ランダムウォーク、ブラウン運動、時間依存シュレディンガー方程式
授業計画
第1回 1次元の酔歩(ブラウン運動)と拡散方程式の導出 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書の見直し)
第2回 二項分布・ガウス分布の発生 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書の見直し)
第3回 チャップマン・コロモゴロフの式とマスター方程式 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第4回 マルコフ過程の遷移確率と経路積分 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第5回 拡散方程式と時間依存シュレディンガー方程式 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第6回 量子力学の遷移振幅 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第7回 量子力学の経路積分と二重スリットの実験 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第8回 量子統計力学の密度演算子と波動関数 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第9回 ブロッホの式・虚時間と温度の間の関係 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第10回 量子統計力学の分配関数の経路積分表示 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと教科書・参考書・プリントの見直し)
第11回 量子古典同型対応と量子系に対する経路積分シミュレーション (事前学習:不要 事後学習:講義ノートとプリント・配布論文の見直し)
第12回 化学に現れる量子系の経路積分シミュレーションの実例 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートとプリント・配布論文の見直し)
第13回 分布関数と平均力のポテンシャル (事前学習:不要 事後学習:講義ノートとプリントの見直し)
第14回 経路積分セントロイド近似と擬古典実時間ダイナミクス (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと配布論文の見直し)
第15回 DNA中のプロトン移動の量子トンネリング等の実例 (事前学習:不要 事後学習:講義ノートと配布論文の見直し)
教科書
No書籍名著者出版社出版年ISBN
1.『統計物理学』今田正俊丸善2004ISBN4-621-07483-0
参考書
成績評価
の方法
出席とレポートを総合して評価する。レポートは講義内容に基づく平易な課題。
成績評価割合
(%)
定期試験(期末試験)授業内試験等宿題・授業外レポート授業態度・授業への参加度受講者の発表(プレゼン)
出席
教員独自項目※
05050
※成績評価
割合の教員独自項目
他専攻(複合コース等)
の学生の問い合わせ方法
最初の講義時に問い合わせ
備考
修士論文テーマの指向に関わらず広く受講を歓迎する。
更新日付2014/12/26 16:29:07