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丸善のおすすめ度
初学の編集者がわかるまで書き直した基礎から鍛える量子力学～基本の数理から現実の物理まで一歩一歩～
松浦 壮
著
発行年月 |
2024年08月 |
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言語 |
日本語 |
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媒体 |
冊子 |
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ページ数／巻数 |
422p |
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大きさ |
21cm |
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ジャンル |
和書／理工学／物理学／理論物理学 |
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ISBN |
9784800592521 |
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商品コード |
1038977153 |
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NDC分類 |
421.3 |
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本の性格 |
テキスト |
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新刊案内掲載月 |
2024年10月1週 |
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商品URL
| https://kw.maruzen.co.jp/ims/itemDetail.html?itmCd=1038977153 |
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著者紹介
松浦 壮（著者）：慶應義塾大学 商学部教授 日吉物理学教室所属
1974年生まれ。1998年、京都大学 理学部卒業。2003年、京都大学大学院で博士号（理学）を取得。その後、素粒子物理学者として日本、デンマーク、ポーランドの研究機関を渡り歩き、2009年、慶應義塾大学商学部勤務、2016年から同大学教授。研究テーマは、超弦理論やグラフ理論を使ったゲージ理論の解析。研究の傍ら、自然科学を専門にしない学生を対象に物理学の講義を行う。趣味は、武術、水泳、クラシックギターなど。著書に『時間とはなんだろう』『量子とはなんだろう』（ともに講談社ブルーバックス）、『宇宙を動かす力は何か』（新潮新書）など。
内容
本書は、基礎となる数理・物理から出発し、丁寧なステップを積み上げながら、量子力学のスタンダードな計算を自分の手で実行できるようになることを目指す、独習可能な教科書です。
• 言葉や雰囲気だけの量子力学では飽き足りず、
• 誤魔化しなく、自分の言葉で量子力学を理解したい、
• けれども、専門書の行間を埋めながら読むのはちょっとつらい ⋯
という方を想定しています。社会に出てから改めて学びたくなった方や、量子力学に初めて触れる大学生がちょうど当てはまるでしょう。高校数学から説明しているので、学ぶ意欲があれば高校生でも読めるはずです。
大まかな構成は以下の通りです。
出発点は古典力学です。古典と侮ることなかれ。ニュートンの運動方程式を突き詰めると、「時間発展はハミルトニアンによって生成される」という理解に到達します。この構造は、量子力学にそのまま受け継がれる非常に重要なものであり、量子の世界へのアクセスポイントになります。
続いて、量子を表現するために必要な数理の代表格、線形代数の基礎を構築します。具体例を用いて、ベクトルの本質が線形性にあることを学び、それを自然に抽象化することで、量子の道具であるベクトルと線形演算子の概念を手に入れます。これらの理解を総合し、ハイゼンベルク形式の量子力学、別名行列力学を構成することが前半の目標です。
ハイゼンベルク形式は、古典力学との接点が見やすい半面、少々扱いづらいのが難点です。そこで私たちは、量子力学を、より扱いやすいシュレディンガー形式、別名波動力学に書き換えます。これによって、いわゆる「シュレディンガー方程式」という、扱いやすい微分方程式を通じて量子力学を扱えるようになります。
ここから先は、論点が「量子力学を構成すること」から「完成した量子力学を使って自然現象を説明すること」にシフトします。量子力学で説明できる自然現象は多岐にわたりますが、本書では、シュレディンガー方程式が手計算で解けて、量子の典型的な特性を学べる題材に絞ります。具体的には、外力が働かない自由粒子、ポテンシャル障壁をすり抜けるトンネル効果、解ける量子系の典型例である調和振動子、そして、量子力学の金字塔である水素原子について個別に解説します。
これらをひと通り学び終えた暁には、皆さんは自信を持って、「私は量子力学の基礎を修めた!」と言えるようになることでしょう。
