日本語 English
| 開講年度/ Academic YearAcademic Year |
20232023 |
| 科目設置学部/ CollegeCollege |
理学部/College of ScienceCollege of Science |
| 科目コード等/ Course CodeCourse Code |
自動登録/automatic registrationautomatic registration |
| テーマ・サブタイトル等/ Theme・SubtitleTheme・Subtitle |
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| 授業形態/ Class FormatClass Format |
対面（全回対面）/Face to face (all classes are face-to-face)Face to face (all classes are face-to-face) |
| 授業形態（補足事項）/ Class Format (Supplementary Items)Class Format (Supplementary Items) |
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| 授業形式/ Class StyleCampus |
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| 校地/ CampusCampus |
池袋/IkebukuroIkebukuro |
| 学期/ SemesterSemester |
春学期/Spring SemesterSpring Semester |
| 曜日時限・教室/ DayPeriod・RoomDayPeriod・Room |
月2･A304/Mon.2･A304 Mon.2･A304 |
| 単位/ CreditCredit |
22 |
| 科目ナンバリング/ Course NumberCourse Number |
PHY2200 |
| 使用言語/ LanguageLanguage |
日本語/JapaneseJapanese |
| 履修登録方法/ Class Registration MethodClass Registration Method |
自動登録/Automatic RegistrationAutomatic Registration |
| 配当年次/ Grade (Year) RequiredGrade (Year) Required |
配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。配当年次は開講学部のR Guideに掲載している科目表で確認してください。 |
| 先修規定/ prerequisite regulationsprerequisite regulations |
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| 他学部履修可否/ Acceptance of Other CollegesAcceptance of Other Colleges |
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| 履修中止可否/ course cancellationcourse cancellation |
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| オンライン授業60単位制限対象科目/ Online Classes Subject to 60-Credit Upper LimitOnline Classes Subject to 60-Credit Upper Limit |
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| 学位授与方針との関連/ Relationship with Degree PolicyRelationship with Degree Policy |
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| 備考/ NotesNotes |
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| テキスト用コード/ Text CodeText Code |
CB064 |
This course is an introduction to modern quantum mechanics. The goal is to understand basic concepts of quantum mechanics. It is significant to recognize differences from classical mechanics.
I start with a brief review on linear algebra for quantum mechanics. Then I proceed to basic spirit and rules of quantum mechanics, based on the operator formalism. After introducing Schroedinger's equation, I explain how to solve it for some simple situations. Finally it is shown that quantum mechanics really describes microscopic physics.
※Please refer to Japanese Page for details including evaluations, textbooks and others.
現代の自然科学において最も重要な分野である量子力学の考え方と基本的な枠組みを理解することを目指します。量子力学の応用範囲は驚く程広く、その基礎知識は理論系・実験系問わず物理学科の全ての学生が身につけておくべき教養であると考えます。
This course is an introduction to modern quantum mechanics. The goal is to understand basic concepts of quantum mechanics. It is significant to recognize differences from classical mechanics.
量子力学の考え方はこれまで学んできた力学や電磁気学と根本的に異なるため、初学者にとって高い壁となります。これを乗り越えるためには、出来るだけシンプルな設定で量子力学の考え方とルールに慣れ、その後でこの理論が自然現象を正しく記述することを見る、という2段階のステップを踏むのがよいのではないかと考えました。
まず現代的な量子力学の導入として標準になりつつある、有限準位系における量子力学の考え方とルールを詳しく解説します。シンプルながら量子力学のエッセンスが詰まっており、これが理解できれば量子計算や量子情報に応用できます。
次にミクロな世界への応用を念頭に、無限次元状態空間における量子力学に進み、連続スペクトルや自乗可積分性などの新たな概念を学びます。井戸型ポテンシャルや調和振動子などの厳密に解ける量子系を解析し、最後に量子力学による自然現象の記述について触れる予定です。ごく基礎的な内容のみを対象とし、もう少し発展的な話題は「量子力学2」に譲ります。
I start with a brief review on linear algebra for quantum mechanics. Then I proceed to basic spirit and rules of quantum mechanics, based on the operator formalism. After introducing Schroedinger's equation, I explain how to solve it for some simple situations. Finally it is shown that quantum mechanics really describes microscopic physics.
| 1 | ディラックのブラケット記法 |
| 2 | 準備：量子力学のための線形代数（１） |
| 3 | 準備：量子力学のための線形代数（２） |
| 4 | 量子状態と物理量（オブザーバブル） |
| 5 | ボルンの確率則 |
| 6 | 状態の時間発展とシュレーディンガー方程式 |
| 7 | 測定による状態の収縮 |
| 8 | これまでの復習 |
| 9 | 位置演算子と運動量演算子 |
| 10 | 不確定性原理 |
| 11 | 波動関数表示のシュレーディンガー方程式 |
| 12 | 井戸型ポテンシャル |
| 13 | 調和振動子 |
| 14 | 量子力学による微視的世界の記述 |
板書 /Writing on the Board
スライド（パワーポイント等）の使用 /Slides (PowerPoint, etc.)
上記以外の視聴覚教材の使用 /Audiovisual Materials Other than Those Listed Above
個人発表 /Individual Presentations
グループ発表 /Group Presentations
ディスカッション・ディベート /Discussion/Debate
実技・実習・実験 /Practicum/Experiments/Practical Training
学内の教室外施設の利用 /Use of On-Campus Facilities Outside the Classroom
校外実習・フィールドワーク /Field Work
上記いずれも用いない予定 /None of the above
量子力学を理解するためには複素数、確率、微積分、線形代数、解析力学、波動の知識は最低限必要です。特に現代的な量子力学の定式化は線形代数の言葉で書かれているので、ベクトル空間と複素行列（エルミート行列やユニタリ行列）を十分に復習しておくことを強く推奨します。新しい概念が多数登場するので、これまで培ってきた「常識」に固執しない柔軟さも必要になります。重要な事柄は授業内でできるだけ復習する予定ですが、時間的な制約があるため毎週自主的な予習・復習を必ず行って下さい。ほとんどの人にとって授業を聞いただけで完璧に理解することは不可能です。知人・教員との議論、学習支援室、オフィスアワーなどを積極的に利用して疑問点の解決に努めて下さい。特に最初の段階で躓いてしまうとその後の挽回が大変です。
| 種類 (Kind) | 割合 (%) | 基準 (Criteria) |
|---|---|---|
| 筆記試験 (Written Exam) | 60 | |
| 平常点 (In-class Points) | 40 |
レポート(40%) |
| 備考 (Notes) | ||
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 清水明 | 『新版 量子論の基礎』 | サイエンス社 | 2004 | 9784781910628 |
| その他 (Others) | |||||
| 現代的な量子力学の入門書です。配布予定の講義ノートも主にこのテキストと下記の参考書に基づいています。初めて量子力学を学ぶ人はこのテキストを何回も読み直すことをおすすめします。 | |||||
| No | 著者名 (Author/Editor) | 書籍名 (Title) | 出版社 (Publisher) | 出版年 (Date) | ISBN/ISSN |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | J. J. Sakurai | 『現代の量子力学(上) 第2版』 | 吉岡書店 | 2014 | 9784842703640 |
| 2 | 猪木慶治・川合光 | 『量子力学I』 | 講談社サイエンティフィク | 1994 | 9784061532090 |
| 3 | M. A. Nielsen & I. L. Chuang | 『量子コンピュータと量子通信I』 | オーム社 | 2004 | 9784274200076 |
| その他 (Others) | |||||
| 私が好きな参考書を挙げました。量子力学のテキストは数多くあるので、様々な考え方に触れるためにも図書館などでいろいろな本の理論展開や説明の仕方を比較してみるのがよいと思います。これら以外の文献については授業内で紹介します。 | |||||