| 開講学期／Course Start | 2026年度／Academic Year 後期／Second |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 水/Wed 3 , 水/Wed 4 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | 応用理化学系学科応用物理コース／Department of Applied SciencesCourse of Applied Physics,システム理化学科物理物質システムコース／Department of Sciences and InformaticsCourse of Physics and Materials Sciences |
| 対象学年／Year | 3年 , 4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 システム理化学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 必修 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 統計力学（2年次用）／Statistical Mechanics |
| 単位数／Number of Credits | 2 |
| 担当教員名／Lecturer | 小野 頌太 (システム理化学科物理物質システムコース) |
| 時間割コード／Registration Code | J4081 |
| 連絡先／Contact |
小野 頌太(居室：K702 メール：shotaono@muroran-it.ac.jp ) |
| オフィスアワー／Office hours | 小野 頌太(いつでもどうぞ。) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2026/02/09 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
統計力学では、古典力学と量子力学のミクロな力学と確率統計の理論を用いて、膨大なミクロな粒子からなるマクロな系の性質を理解する。統計力学の理論を学ことで、熱力学を深く理解することができ、また、気体や固体の熱的性質を詳細に予測できる。 本講義では、エントロピー最大を軸として拘束条件付き極値問題を解く、という一貫したストーリーに基づき統計力学を展開する。また、典型的な例題と演習問題に取組み、統計力学の応用力を養う。さらに、統計力学と関連する話題を学び考える力を育む。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
1. エントロピー最大について説明できる（理解力、論理力） 2. ミクロカノニカル分布、カノニカル分布を導出できる（論理力、計算力） 3. 分配関数を計算し、マクロな系の物理量を計算できる（計算力） 4. 統計力学と関連する話題について理解し説明できる（理解力、論理力） |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数 = 22.5時間(90分x15) 01. ガイダンス 02. 熱力学の法則 03. 情報理論1 04. 情報理論2 05. 力学、ボルツマンのH定理、ミクロカノニカル分布 06. カノニカル分布、熱力学との関係 07. 理想気体への応用1、状態数の数え方 08. 理想気体への応用2、ゆらぎ 09. 調和振動子（古典） 10. 調和振動子（量子） 11. 非理想気体 12. 二準位系、グランドカノニカル分布 13. 黒体放射 14. 生物学とエントロピー 15. まとめ 16. 定期試験 ※授業で学んだことを、自己学習により復習すること。 ※各回の学習時間の目安は、事前・事後合わせて４時間必要です。 |
| 参考書等 ／Required Materials |
田崎晴明「熱力学」裳華房(ISBN:4563024325)
田崎晴明「統計力学I」裳華房(ISBN:4563024376) 田崎晴明「統計力学II」裳華房(ISBN:4563024384) |
| 教科書・参考書に関する備考 |
講義ノートを配布する。 多くの統計力学の教科書では、多粒子系の位相空間内の運動に対し等確率の原理を導入して、ミクロカノニカル分布（エネルギー一定）、カノニカル分布（温度一定）、グランドカノニカル分布（温度一定、化学ポテンシャル一定）を導出する。物理的には最もらしい説明なのかもしれないが、本コースのように解析力学や量子力学が未習の段階で統計力学を学ぶ場合は少しハードルが高い。また、統計力学の講義は普通は3年前期と後期に開講され、さらに演習も用意されている場合もあるが、「半期で講義のみ」では明らかに時間が足りない。そこで、最速で統計力学の考え方を身につけられるように、「エントロピーを軸としたストーリー」を展開した講義ノートを配布する。これにより、「拘束条件付き極値問題」を解く、という一貫した考えに基づき上述した３つの分布を導出することができる。また、「使える統計力学」を目指し、講義内容に沿った豊富な例題と演習問題を用意した。さらに、統計力学と関連の深い幾つかのトピックスも紹介する。 統計力学を学ぶと、その面白さに魅了される学生が続出する。理論をじっくりと学びたい人には、難解ではあるが教科書[1-3]を勧める。 |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
期末試験により評価する。100点満点中60点以上を合格とする。到達度目標は期末試験により評価する。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
・Moodleを利用して授業に関する連絡をします。 ・再試験の有無については、定期試験後にお知らせします。 ・最終的に不合格になった学生は再履修して下さい。 |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
「教科書・参考書に関する備考」を参照 |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
学生便覧「学習目標と授業科目との関係表」参照 |
| 関連科目 ／Related course |
「力学B」「熱力学」「熱力学演習」「量子力学A, B」「固体物理A, B」 |