発光現象や光計測・光通信など、我々に身近な光学現象や応用において、光の量子性が様々な形で本質的な役割を担っている。本講義では、光の量子力学性質および物質と光の相互作用の量子力学について学び、身近な現象・応用から最新の光・物質科学に至る広い範囲で重要かつ基礎となる光と物質の量子論の理解を目指す。/Quantum nature of light plays an essential role in various optical phenomena and applications, such as light emission, optical measurement and optical communications. In this lecture, we will learn about the quantum mechanical properties of light and the quantum mechanics of the interaction between matter and light, and the theory of light and matter which is fundamental in a wide range from familiar phenomena and applications to the leading-edge light and material science.

本コースでは一般相対論の基礎事項を学び，その特筆すべき三つの帰結である「ブラックホール」，「重力波」，「相対論的宇宙論」を理解することを目的とする． 1　イントロダクション 一般相対論の概要と参考書紹介．「重力は時空の歪みである」とはどういうことか？ 2　特殊相対論の復習 特殊相対論における時空の見方とMinkowski時空での ４元ベクトル，テンソル量の定義について． エネルギー・運動量テンソル，古典場の解析力学の初歩を導入する． 3　一般相対論に使う数学のミニマルな準備 時空の数学的モデルとしての多様体とその上のテンソル量の導入．計量テンソル． 4　数学の続き テンソル量の微分(接続)の導入．測地線の定義．（擬）Riemann多様体の曲率と 測地線偏差について． 5　曲率が小さな時空上の物理 Minkowski時空での質点の運動を曲率が小さな時空での運動に一般化したときに 既知の運動法則（重力場中のNewtonの運動方程式）が再現されることを見る． また光の運動を考慮して重力赤方偏移を導出する． 6　Einstein方程式 時空の計量を決定するEinstein方程式を導入する．また変分原理によるEinstein方程式の定式化 も見る． 7　Schwarzschild解 漸近的平坦な球対称真空時空の解（Schwarzschild解）を導出する．この時空の性質を見るために テスト粒子や光の測地線を調べる． 8　事象の地平面とブラックホール Schwarzschild時空の”特異的な”面（事象の地平面）の性質について調べ，ブラックホールとは どういうものかを見る． 回転するブラックホールを表す軸対称定常真空解（Kerr解）の性質について見る． 9　Einstein方程式の線形摂動論 時空計量がMinkowski時空のそれから少しずれた場合のEinstein方程式について． 波動解（重力波）が現れることを見る． 10　重力波の発生と観測 重力波源の曲率が小さい場合に重力波の発生を表す公式（四重極公式）を導く． 重力波の観測について概観する． 11 重力波のエネルギー運動量 重力波が運ぶエネルギーと運動量について，平均化操作による定義を見る． ブラックホール連星合体からの重力波のエネルギーを概算する． 12　相対論的宇宙論１ Einstein方程式を宇宙全体に適用して解を求める． 宇宙原理から宇宙の計量をFriedman-Lemaitre-Robertson-Walker計量の形 に制限する．時空計量の唯一の自由度が満たすFriedman方程式について． 13　相対論的宇宙論２ Friedman方程式の解の性質について見る．Hubble-Lemaitreの法則．ビッグバン宇宙論と その観測的証拠について（宇宙マイクロ波背景放射，初期宇宙元素合成）． 宇宙の加速膨張とダークエネルギー

In production and consumption of materials, structural materials are dominant. Technological development in materials industry affects significant positive impacts in broad end uses. A newly developed high-performance materials fulfill higher design requirement, which makes more advanced product design possible. The first half of this class introduces production process of major materials and life cycle perspective on materials, especially structural materials. We discuss interactions amongst materials, finished products, economy, and environment in order to understand roles of materials in industrial metabolism. Global material flows and resource strategy are also introduced to give you a global vision on resources and materials. The latter half of this class introduces high-temperature materials for jet engine or gas turbine in the power plant. The processing and the necessary properties of high-temperature materials will be introduced to understand how they are designed.

4学期に開講された電磁気学の内容を受け、それをもとに物質中の電磁現象について学ぶ。第一の目標を静的な電場、磁場の下での物質の誘電性や磁性の理解とし、第二の目標を電磁波（動的な電磁場）下での物質の応答の理解とする。これらを通して日常的に体験できる電磁気現象や電子機器の仕組みなどを理解するための基礎を身につける。

Statistics and biometrics have emerged as crucial disciplines not only in agricultural sciences but also in various other fields. This significance is primarily attributed to three factors: Firstly, advancements in data measurement techniques have facilitated the collection of extensive and diverse biological and agronomic data that were previously unattainable. Secondly, the evolution of data science methodologies has enabled the integration and modeling of such collected data. Thirdly, the enhancement of computational capabilities has empowered the utilization of these methodologies. These advancements have rendered statistical and biometric methods indispensable for extracting insights from the vast and varied biological and agronomic datasets. Throughout this lecture series, a diverse array of biological and agronomic datasets will serve as illustrative examples to demonstrate various analytical methods. Delivered in a hands-on format, utilizing R, Python, and Matlab, the aim is to equip students with practical analysis skills. The initial portion of the course, spanning the first one-third, will focus primarily on techniques for summarizing, visualizing, and modeling relationships within multivariate datasets. In the subsequent one-third, students will delve into linear models, linear mixed models, local regression, and nonlinear models. Finally, in the last segment, students will explore image analysis, machine learning, and deep learning methods. While the course will cover a broad spectrum of methods, ranging from introductory to advanced levels, the emphasis will be on developing the capability to independently conduct analyses rather than on elaborating on the theoretical underpinnings of the methods.

前半：核酸、アミノ酸、タンパク質に焦点を当て、それらの構造と機能に関する基礎的な概念を学ぶとともに、それらを観察・操作する実験手法の原理について理解を深める。その後、生体物質がどのように作用することで、複雑かつ多様な細胞の機能が発現するのかについて、神経細胞をモデルとして学ぶ。（竹内） 後半：前半の講義をもとに、生体物質によって担われる複雑かつ多様な生命現象として免疫システムを取り上げ、生体物質の同化異化反応が支える個別の細胞機能が、システムとして生体防御あるいは疾患病態を担うしくみを学ぶ。物質レベルから個体レベルへ、幅広い階層を俯瞰することで興味の幅を広げるとともに、最先端の免疫学研究についても学ぶ機会とする。（反町）

量子力学IIの内容を既知とし、より進んだ量子力学の内容を学ぶ。まず基本事項を総括し、その後、以下の3つの課題を中心に必要な内容を補足しながら講義を進める。学期末には、これらの課題を自力で解決できることを目標とする。各課題に対して具体的な問題を提示し、その解決過程を通じて重要事項を解説する。 課題1: 量子ダイナミクス 時間依存の2状態系のハミルトニアンを厳密解法や近似解法など多角的に用いて解き、そこから得られる物理的意味を理解する。関連して、2状態系の応用、断熱近似、ベリー位相などを扱う。 課題2: 光と物質の相互作用 水素原子の励起状態の寿命を計算する力を養う。関連として、時間依存摂動論や電磁場の量子論を学ぶ。 課題3: 量子力学における対称性 1次元束縛状態に縮退がない理由、2次元で縮退が可能になる理由を対称性の観点から説明できるようにする。関連して、対称性と保存則、量子力学と群論の関係を学ぶ。

広く産学官にわたってグローバルに活躍するために必要な「俯瞰力」を養成することを目指す。物質科学の各分野について最先端の知識を修得し、自分の専門分野と周辺分野がどのように関連するか、あるいはし得るか、について深く考察するために、第一線で活躍する講師の方々にその分野の最前線を概観していただく。さらに、それらの講義を通して異分野間のコミュニケーションを円滑に進めるための具体的方法論を学ぶ。 This survey course is designed to enable students to develop the broad perspective that is required of global leaders working in and across industry, academia, and government. Students will gain knowledge and insight on advancements in each field of materials science research, given by leading researchers working on the frontline in those fields. This will allow students to consider how peripheral fields are related to their own area of expertise, and to consider the potential for forging bridges between related fields in the future. In addition, students will learn specific methodologies designed to facilitate smooth communication among different disciplines.

生きた細胞や生体の中で起こっている分子レベルの生命現象をリアルタイムで可視化するためのバイオイメージング技術とその関連技術（ゲノム編集技術や生命現象の光操作技術など）について大要を講ずる． [A compendium of bio-imaging technologies to visualize molecular processes in living cells and organisms and related technologies (e.g. genome editing and optical manipulation of biological processes) will be given.]

本講義では前期課程で学んだMaxwell方程式から出発し、主に電磁波の伝播、放射、散乱について学ぶ。講義の前半ではマクスウェル方程式を自在に扱うためのベクトル解析の習熟に重点を置き、電磁波の伝播および物質中のマクスウェル方程式を学ぶ。後半では特殊相対性理論を概観し、マクスウェル方程式がローレンツ不変であること、およびマクスウェル方程式の４元ポテンシャル表現を紹介する。また、ローレンツモデルを基に、物質と電磁場の相互作用の基礎を学ぶ。