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平成29年度 A セメスター

総合科目(現代工学基礎Ⅱ)

物理をエンジニアリング

曜限:木曜5限(16:50-18:35)

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講義内容:
物理学とエンジニアリングは互いに切っても切れない関係で発展して来ました。産業革命に刺激されて発展した熱力学、電磁気学の方程式から生まれた電信技術、ドイツ鉄鋼業から生まれた量子力学、など歴史を繙くとその例には事欠きません。そして現代、その関係はどのようになっているのでしょうか? この講義では、身近だけれども不思議な現象を実際にお見せするところから始めて、その謎解きとその奥にひそむ物理を解説し、さらに現代科学技術との関係までのストーリーを下記の4つのテーマについてそれぞれ「読み切り」で示します。そして、物理がエンジニアリングに「応用される」というだけの関係ではなく、エンジニアリング自体が物理学を変革してゆく様子を皆さんにお伝えします。


  1. 超電導
    量子の世界からエネルギー革命へ
  2. ナノサイエンス
    オングストロームの世界を操る
  3. 光の物理学
    光と原子の物理学―レーザーで原子を冷やす
  4. 理論物理学の挑戦
    基礎方程式の力

 

 

主題科目(学術フロンティア講義)

ノーベル賞に学ぶ物理工学

曜限:金曜5限(16:50-18:35)

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授業の目標、概要:
近年のノーベル物理学賞の多くは、磁性や超伝導などの物性物理学、量子光学、量子情報、ソフトマターなど「物理工学」と呼べる分野での受賞となっている。これらの受賞内容を学ぶことは、物理工学の歴史や今後の展開を知るのにいい機会になると考えられる。そこで、過去40年間のノーベル物理学賞から物理工学分野に関連の深い受賞テーマをとりあげ、その物理的背景や受賞後の発展などを含めて、各テーマを専門とする教員陣がわかりやすく解説する。


授業のキーワード:
ノーベル物理学賞、物理工学、物性物理学、量子光学、量子情報、ソフトマター

授業計画:
工学部物理工学科の教員による、以下の13回の授業日程を計画している。なお、都合により日程の変更もあり得る。


日程担当教員担当テーマ受賞年受賞者
09/29(金)求教授トポロジカル相2016Thouless他
10/06(金)香取教授精密レーザー分光2005Hall, Hänsch
10/13(金)為ヶ井准教授超伝導、量子渦2003Abrikosov他
10/20(金)渡辺講師対称性の破れ2008Nambu
10/27(金)川﨑教授半導体物性2014Akasaki他
11/10(金)石坂准教授光電子分光1981Bloembergen他
11/14(火)古川准教授ソフトマター1991de Gennes
12/01(金)杉本准教授走査トンネル顕微鏡1986Binning, Rohrer
12/08(金)千葉准教授磁気抵抗2007Fert, Grünberg
12/15(金)宇佐美准教授量子情報2012Haroche, Wineland
12/22(金)山本講師グラフェン2011Geim, Novoselov
12/26(火)有馬教授中性子散乱1994Brockhouse, Shull
01/05(金)芝内教授高温超伝導1987Bednorz, Müller

授業の方法:
毎回、各テーマを専門とする教員が、交代で講義形式にて授業を行う。出席者は毎回小レポートを授業中に提出する。

成績評価方法:
毎回提出する小レポートにより評価を行う。

教科書:
教科書は使用しない。

参考書:
参考書は使用しない。

ガイダンス有無:
第1回授業日に行う。

関連ホームページ:
http://www.ap.t.u-tokyo.ac.jp/

 

 

平成29年度 S セメスター

主題科目(全学自由研究ゼミナール)

物理学汎論

曜限:月曜5限(16:50-18:35) 教室:116教室  初回開講日:4月10日(月)

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講義内容:
通常、力学、電磁気学、熱力学、統計力学、量子力学、、、等といくつもの科目をわけて講義されることが多い物理学を歴史的発展をふまえて俯瞰することを目標とします。岩波新書「物理学はいかに創られたか」を参考書にして、ガリレオに始まる近代科学の思想、ニュートン力学の質点や万有引力・遠隔相互作用の考え方、エーテルの歴史、電磁気現象とマックスウェル方程式に代表される「場」の概念、相対性原理と特殊・一般相対性理論、そして光の粒子説の復活から始まった量子物理学へと、「光」をキーワードにした一本の道筋を辿りながら、人類の膨大な思考の積み重ねが一つの統一された学問を形成する過程を概観することを目指します。具体的な内容としては以下のものを考えています。


  1. 古典力学的世界像  ニュートン力学
    ニュートン方程式とベクトル・微分
    熱素論と熱運動論 ブラウン運動論と確率・統計
    力学の数学的定式化 解析力学と変分法
  2. 古典的世界像の凋落  電磁気学と場の概念
    電磁気現象
    マックスウェル方程式とベクトル解析
    光の波動方程式とその解
  3. 場と相対性理論  時空の物理学
    慣性系と特殊相対性理論 ローレンツ変換と計量
    マックスウェル方程式と相対性理論 光速度不変の原理
    一般相対性理論 重力場と曲がった時空
    アインシュタイン方程式とブラックホール
  4. 量子物理学  ミクロの世界の法則
    確率振幅  複素ベクトル空間とヒルベルト空間
    波動方程式とその解
    経路積分入門


総合科目(物質・生命工学基礎ⅠB)

量子コンピューター入門

曜限:水曜5限(16:50-18:35) 教室:122教室  初回開講日:4月5日(水)

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講義内容:
量子コンピューターの研究は、微細加工技術が進歩し、情報処理を担う「素子」が原子レベルに近づきつつある今日、当然の流れと言えよう。「素子」が原子レベルに近づくと、その動作はニュートン力学ではなく量子力学という運動法則に支配される。そこでは、アインシュタインとボーアの論争に代表されるシュレーディンガーの猫状態やEPR相関(一種のテレパシー??)が実際に起こる。量子コンピューターでは、これらの摩訶不思議な「量子効果」を用いて、情報のやり取りや情報処理を行う。この講義では、量子コンピューターの原理と現状についての入門的な講義を行う。



初年次ゼミナール理科

物理のための数学ゼミ

曜限:木曜2,3限  教室:515教室、E35教室  初回開講日:4月20日(木)

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講義内容:
大学で物理学を勉強するに当たり必要と思われる数学的知識をゼミ形式の演習と発表を通して理解を深めます。物理学習得のための数学の初歩を学び、学んだ数学が実際にどのように使われているかを自分で調べ、調べた内容を他の受講者の前で発表します。半導体や金属などの身近な物質の性質を研究対象とする物性物理学を中心的な題材としますが、それ以外の興味ある物理学のトピックに着目しても構いません。受講者を4,5名から成る グループに分け、各グループで興味ある物理学のテーマを設定し、そこに使われている数学について解説したり、自分で関連した問題を作成して解法を解説する形式で進めます。受講者間の討議や文献検索を通して内容をまとめ、それをプレゼンテーションあるいは論文として他人に分かりやすく伝える事を学びます。

 

 

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