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最終更新日:2026年10月16日

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現代物理学

シュレジンガー方程式からバンド理論、トポロジー、エンタングルメントまで
物理学は、ひとことでいえば自然界の万物を系統的に理解する体系を紡ぎだそうとする学問である。そのため対象は、我々が扱うことができるあらゆる事象にまたがる。教養学部の基礎科目である力学、電磁気、熱力学はいわゆる古典物理の範疇にあたるが、20世紀から現代にわたる100年余にわたって物理という学問は大きく進化し、多種多様な技術の発展とともに尖鋭化していった。
特に機械学習、人工知能、量子計算など、ここ10年の間に急速に社会に浸透した考え方は、物理と他の分野との境界がわからなくなるほどの混沌をもたらしている。
本講義では、量子力学のダイジェストから始まり、固体のバンド理論、現代の技術が実装をめざすトポロジーの物理、そして、量子状態を特徴づけるエンタングルメント、量子多体波動関数とはどのようなものかに至るまでを紹介する。
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時間割/共通科目コード
コース名
教員
学期
時限
30795
CAS-GC1E16L1
現代物理学
堀田 知佐
S1 S2
水曜5限
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講義使用言語
日本語
単位
2
実務経験のある教員による授業科目
NO
他学部履修
不可
開講所属
教養学部(前期課程)
授業計画
第1回:現代物理のめざすもの 第2回ー第3回:量子力学速習:振動波動からの導入。状態を波として記述する 第4-5回:物質とバンド理論 第6-8回:トポロジカルな状態とは? 第10、11回:イジングモデルと厳密解、多体問題入門 第12、13回:量子多体状態をどう記述するか?行列積とエンタングルメント 前半は福島、後半は堀田が担当する。内容の進度や受講者の興味に応じて内容が多少変化することがある。
授業の方法
講義は基本、板書で行う。 式も多用して、かなり広範で専門的な内容まで踏み込む。できるだけ平易な説明は心がけるが、講義中、質問してもらうことは必須である。
成績評価方法
レポートを課す予定。その他 講義の一部でその場回答の簡単なクイズを出すかもしれない。
履修上の注意
簡単な線形代数、基本的な行列操作、固有値問題などを独習でいいので軽く知っていることが望ましい。 また振動波動論や電磁気学をまだ習っていない場合、教科書などで軽く勉強しておくことも勧める。