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統計力学

索引 統計力学

統計力学(とうけいりきがく、statistical mechanics)は、系の微視的な物理法則を基に、巨視的な性質を導き出すための学問である。統計物理学 (statistical physics)、統計熱力学 (statistical thermodynamics) とも呼ぶ。歴史的には系の熱力学的な性質を気体分子運動論の立場から演繹することを目的としてルートヴィッヒ・ボルツマン、ジェームズ・クラーク・マクスウェル、ウィラード・ギブズらによって始められた。理想気体の温度と気圧ばかりでなく、実在気体についても扱う。.

56 関係: 培風館くりこみ群吉岡書店場の量子論実在気体密度行列小田垣孝岩波書店平均久保亮五伏見康治微視的化学ポテンシャルミクロカノニカルアンサンブルハミルトン力学ランダウの記号リウヴィルの定理 (物理学)ルートヴィッヒ・ボルツマンレフ・ランダウボルツマンの公式ボルツマン定数分配関数ウィラード・ギブズエネルギーエルゴード理論エントロピーエフゲニー・リフシッツカノニカル分布グランドカノニカル分布ジェームズ・クラーク・マクスウェル状態密度状態量理論物理学教程理想気体確率確率変数確率分布確率論等確率の原理系 (自然科学)線形応答理論統計学統計集団田崎晴明熱力学熱力学ポテンシャル熱力学的平衡物理量裳華房規格化...量子力学量子統計力学気体分子運動論温度温度グリーン関数期待値 インデックスを展開 (6 もっと) »

培風館

株式会社培風館(ばいふうかん)は、理学、工学、心理学などの大学向け教科書を中心とした出版社である。 創業者は山本慶治(1881-1963)。山本は兵庫県の豪農の家に生まれ、1908年東京高等師範学校英語科卒、1910年同教育研究科修了、奈良女子高等師範学校講師。岡本米蔵の紐育土地会社に勤務、その出版部門常務となり、1938年培風館として独立。当初は東京高等師範学校の教科書を刊行していた。1962年その長男の山本俊一(1910-2008、東大工学部卒)が社長となり、67年次男の山本健二(1912-93)が継ぐ。健二の死後その子の山本格が社長となる。.

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くりこみ群

くりこみ群(くりこみぐん、renormalization group)とは、くりこみ変換により構成される半群である。くりこみ“群” (renormalization group) と名前はついているが、実際は「群」(group) ではなく「半群」(semi-group) である点は注意すべきことである。.

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吉岡書店

吉岡書店(よしおかしょてん)とは、物理学、数学の専門書を中心にした出版活動を行う、日本の出版社である。京都府京都市左京区に所在する。 物理学・数学の専門書を中心に出版している。(自費出版にも対応している。) 出版物は、「物理学叢書」・「数学叢書」などのシリーズが有名である。 なお、既に絶版した吉岡書店の出版物に関してはPOD()版として個別注文に対応している。 京都大学吉田(本部)キャンパス北側(百万遍交差点北東)の店舗では大学教科書を中心に古書の販売も行っている。.

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場の量子論

場の量子論(ばのりょうしろん、英:Quantum Field Theory)は、量子化された場(素粒子物理ではこれが素粒子そのものに対応する)の性質を扱う理論である。.

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実在気体

実在気体(じつざいきたい、)とは、現実に存在する気体のことで、不完全気体と呼ぶことがある 。理想気体と対比するときに用いる語である。.

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密度行列

密度行列(みつどぎょうれつ、density matrix)は、量子力学における混合状態を表現するために使われる行列である。そこで本項ではまず混合状態とは何かについて解説し、その後に密度行列について解説する。.

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小田垣孝

小田垣 孝(おだがき たかし、1945年 - )は日本の物理学者。専門は、物性理論、統計力学、不規則系の物理学。九州大学名誉教授。前東京電機大学理工学部教授。科学教育総合研究所株式会社代表取締役。.

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岩波書店

株式会社岩波書店(いわなみしょてん、Iwanami Shoten, Publishers. )は、日本の出版社。.

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平均

平均(へいきん、mean, Mittelwert, moyenne)または平均値(へいきんち、mean value)は、観測値の総和を観測値の個数で割ったものである。 例えば A、B、C という3人の体重がそれぞれ 55 kg、60 kg、80 kg であったとすると、3人の体重の平均値は (55 kg + 60 kg + 80 kg)/3.

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久保亮五

久保 亮五(くぼ りょうご、1920年2月15日 - 1995年3月31日)は、日本の物理学者。東京大学、京都大学、慶應義塾大学で教授、パリ大学、シカゴ大学、ペンシルベニア大学、ニューヨーク州立大学で客員教授を務めた。 統計物理学、物性物理学の分野で国際的に知られた。 特に線形応答理論の構築に貢献し、彼の提案した理論は「久保理論」の名でも呼ばれている。 1997年に生前の業績を記念して井上科学振興財団が久保亮五記念賞を創設した。.

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伏見康治

伏見 康治(ふしみ こうじ、1909年6月29日 - 2008年5月8日)は日本の理論物理学者、理学博士。公明党参議院議員(1期)。正四位勲二等(没時)。 本来の仕事である物理学、特に統計力学の分野で大きな研究業績を上げた他、戦後日本の科学研究体制の確立と発展にも力を尽くし、原子力平和利用研究を推進、さらには科学者の社会的責任のアピールと行動、一般向け書籍による物理の面白さの啓発・普及、そして対称性の美の追究など、多方面に大きな足跡を残した。.

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微視的

微視的(びしてき、)とは、肉眼で見えない微小な物や事ブリタニカ国際大百科事典-小項目電子辞書版。。ミクロスコピックまたはミクロともいい、通常は物の構成要素(分子、原子、原子核、素粒子)を意味する。顕微鏡で見られる大きさの物を対象とすることもある。広義には、一つの体系を構成する個々の要素またはその挙動も意味する。 これに対して、巨視的(きょしてき、、マクロ)は、本来は肉眼で見える大きさの物や事柄を意味するが、分子、原子などの多数の集合体の意味として用いられている。巨視的な対象が古典力学で記述されるのに対し、微視的な対象はしばしば現代物理学である量子力学での取り扱いを要する。.

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化学ポテンシャル

化学ポテンシャル(かがくポテンシャル、)は熱力学で用いられる示強性状態量の一つである。 推奨される量記号は、μ(ミュー)である。 化学ポテンシャルはアメリカの化学者ウィラード・ギブズにより導入され、浸透圧や化学反応のようなマクロな物質量の移動が伴う現象で重要な量である。.

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ミクロカノニカルアンサンブル

小正準集団(しょうせいじゅんしゅうだん)、ミクロカノニカルアンサンブル(microcanonical ensemble)は、統計力学における系の微視的状態を表現する統計集団の一つである。 この統計集団が従う確率分布を小正準分布(しょうせいじゅんぶんぷ)、ミクロカノニカル分布(microcanonical distribution)という。小正準集団は孤立系に対応する統計集団である。.

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ハミルトン力学

ハミルトン力学(ハミルトンりきがく、英語:Hamiltonian mechanics)は、一般化座標と一般化運動量を基本変数として記述された古典力学である。イギリスの物理学者ウィリアム・ローワン・ハミルトンが創始した。ラグランジュ力学と同様にニュートン力学を再公式化した解析力学の一形式。.

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ランダウの記号

ランダウの記号(ランダウのきごう、Landau symbol)は、関数の極限における値の変化度合いに、おおよその評価を与えるための記法である。 ランダウの漸近記法 (asymptotic notation)、ランダウ記法 (Landau notation) あるいは主要な記号として O (オーもしくはオミクロン Ο。数字の0ではない)を用いることから(ランダウの)O-記法、ランダウのオミクロンなどともいう。 記号 O は「程度」の意味のオーダー(Order)から。 なおここでいうランダウはエドムント・ランダウの事であり、『理論物理学教程』の著者であるレフ・ランダウとは別人である。 ランダウの記号は数学や計算機科学をはじめとした様々な分野で用いられる。.

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リウヴィルの定理 (物理学)

ハミルトン力学におけるリウヴィルの定理(Liouville's theorem)とは、確率分布がどのように時間発展するかを予言する定理であり、フランスのジョゼフ・リウヴィル(リュービル、リウヴィユ)によって発見された。 典型的に、 が位置と運動量の座標を表すとして、 は系が相空間の微小体積 中に見つかる確率である。 は 個の粒子の系において、変数の組を表すのに便利な簡潔的表現である。 リウヴィルの定理によると、ハミルトニアン と分布関数 を持つ系で が成り立つ。ここで中括弧はポアソン括弧を表す。これをリウヴィル方程式と呼ぶ。 この定理の結果で興味深いのは、時間発展に対して相空間中の体積が保存するということである。もし系が相空間で、ある体積を持って始まると分かっているとき、時間が経った後でも系は同じ体積を持つ部分空間にある。.

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ルートヴィッヒ・ボルツマン

ウィーンにあるボルツマンの墓にはエントロピーの公式が刻まれている。 ルートヴィッヒ・エードゥアルト・ボルツマン(Ludwig Eduard Boltzmann, 1844年2月20日 - 1906年9月5日)は、オーストリア・ウィーン出身の物理学者、哲学者でウィーン大学教授。統計力学の端緒を開いた功績のほか、電磁気学、熱力学、数学の研究で知られる。.

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レフ・ランダウ

レフ・ダヴィドヴィッチ・ランダウ(、1908年1月22日 - 1968年4月1日)はロシアの理論物理学者。絶対零度近くでのヘリウムの理論的研究によってノーベル物理学賞を授与された。エフゲニー・リフシッツとの共著である『理論物理学教程』は、多くの言語に訳され、世界的にも標準的な教科書としてよく知られている。.

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ボルツマンの公式

統計力学において、ボルツマンの公式(ボルツマンの原理、ボルツマンの関係式)とは、マクロな世界の熱力学におけるエントロピーSと、そのマクロ状態に相当するミクロ状態の数Wを結びつける以下の関係式のことである。 ここでkはボルツマン定数(1.38062 x 10−23 J/K)、Wは与えられたマクロ状態に相当するミクロ状態の数である。 また、"log"は自然対数である。よって、そのことを強調して以下のように表記されることもある。 1934年にスイスの物理化学者は、ボルツマンの公式を用いて、ゴム分子の状態方程式を導出することに成功した。これはゴムのエントロピーモデルとして知られる。.

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ボルツマン定数

ボルツマン定数(ボルツマンていすう、Boltzmann constant)は、統計力学において、状態数とエントロピーを関係付ける物理定数である。統計力学の分野において重要な貢献をしたオーストリアの物理学者ルートヴィッヒ・ボルツマンにちなんで名付けられた。通常は記号 が用いられる。特にの頭文字を添えて で表されることもある。 ボルツマンの原理において、エントロピーは定まったエネルギー(及び物質量や体積などの状態量)の下で取りうる状態の数 の対数に比例する。これを と書いたときの比例係数 がボルツマン定数である。従って、ボルツマン定数はエントロピーの次元を持ち、熱力学温度をエネルギーに関係付ける定数として位置付けられる。国際単位系(SI)における単位はジュール毎ケルビン(記号: J K)が用いられる。.

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分配関数

統計力学において、分配関数(ぶんぱいかんすう、Partition function)または状態和(じょうたいわ、state sum, sum over states)は、ある系の物理量の統計集団的平均を計算する際に用いられる規格化定数を指す。単に分配関数と呼ぶときはカノニカル分布における分配関数を指し、ドイツ語で状態和を表す語Zustandssummeに由来する記号Zで表すW.

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ウィラード・ギブズ

ョサイア・ウィラード・ギブズ ジョサイア・ウィラード・ギブズ(Josiah Willard Gibbs, 1839年2月11日 - 1903年4月28日)はアメリカコネチカット州ニューヘイブン出身の数学者・物理学者・物理化学者で、エール大学(イェール大学)教授。 熱力学分野で熱力学ポテンシャル、化学ポテンシャル概念を導入し、相平衡理論の確立、相律の発見など、今日の化学熱力学の基礎を築いた。統計力学の確立にも大きく貢献した。ギブズ自由エネルギーやギブズ-デュエムの式、ギブズ-ヘルムホルツの式等にその名を残している。 ベクトル解析の創始者の一人として数学にも寄与している。 ギブズの科学者としての経歴は、4つの時期に分けられる。1879年まで、ギブズは、熱力学理論を研究した。1880年から1884年までは、ベクトル解析分野の研究を行った。1882年から1889年までは、光学と光理論の研究をした。1889年以降は、統計力学の教科書作成に関わった。なお、彼の功績を称えて、小惑星(2937)ギブズが彼の名を取り命名されている。.

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エネルギー

ネルギー(、)とは、.

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エルゴード理論

ルゴード理論(エルゴードりろん、英語:ergodic theory)は、ある力学系がエルゴード的(ある物理量に対して、長時間平均とある不変測度による位相平均が等しい)であることを示す、すなわちエルゴード仮説の立証を目的とする理論。この仮説は、SinaiらのDynamical billiardsの例などで正しいという証明が与えられているが、統計力学の基礎とは無関係である。また、物理学でのエルゴード性を抽象化した、数学における保測変換の理論をそう呼ぶこともある。;長時間平均;位相平均 上記2つの平均が同じような値(あるいは関数)を得られるものについて、エルゴード的ということが出来る。.

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エントロピー

ントロピー(entropy)は、熱力学および統計力学において定義される示量性の状態量である。熱力学において断熱条件下での不可逆性を表す指標として導入され、統計力学において系の微視的な「乱雑さ」「でたらめさ」と表現されることもある。ここでいう「でたらめ」とは、矛盾や誤りを含んでいたり、的外れであるという意味ではなく、相関がなくランダムであるという意味である。を表す物理量という意味付けがなされた。統計力学での結果から、系から得られる情報に関係があることが指摘され、情報理論にも応用されるようになった。物理学者ののようにむしろ物理学におけるエントロピーを情報理論の一応用とみなすべきだと主張する者もいる。 エントロピーはエネルギーを温度で割った次元を持ち、SIにおける単位はジュール毎ケルビン(記号: J/K)である。エントロピーと同じ次元を持つ量として熱容量がある。エントロピーはサディ・カルノーにちなんで一般に記号 を用いて表される。.

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エフゲニー・リフシッツ

エフゲニー・ミハイロヴィッチ・リフシッツ(ロシア語:Евгений Михайлович Лифшиц、ラテン文字転写:Evgeny Mikhailovich Lifshitz、1915年2月21日 - 1985年10月29日)は宇宙物理学を専門とする、ソビエト連邦の理論物理学者。 ランダウ、ピタエフスキーとの共著による一連の教科書「理論物理学教程」は、理論物理学を志す学生への手引きとして、あるいは超えるべき壁として今日でも広く知られ、読まれている。 Category:ロシアの物理学者 Category:ソビエト連邦の物理学者 Category:ソビエト連邦科学アカデミー正会員 Category:王立協会外国人会員 Category:モスクワ物理工科大学の教員 Category:労働赤旗勲章受章者 Category:人民友好勲章受章者 Category:レーニン賞受賞者 Category:スターリン賞受賞者 Category:ハリコフ県出身の人物 Category:ハルキウ出身の人物 Category:1915年生 Category:1985年没.

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カノニカル分布

正準分布(せいじゅんぶんぷ)、カノニカル分布(canonical distribution)は、統計力学において系の微視的状態を表現する統計集団の一つである正準集団、カノニカルアンサンブル(canonical ensemble)が従う統計分布である。正準集団とは、との間でのみエネルギーを自由にやりとりできる系を表現する統計集団である。正準分布は、小正準分布、大正準分布とは体積が十分に大きい極限(すなわちエネルギーや粒子の出入りが無視できる極限)において熱力学的に等価である。.

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グランドカノニカル分布

大正準分布(だいせいじゅんぶんぷ)、グランドカノニカル分布(grand canonical distribution)は、統計力学において系の微視的状態を表現する統計集団の一つである大正準集団、グランドカノニカルアンサンブル(grand canonical ensemble)に従う統計分布である。グランドカノニカル分布は熱浴(heat bath)との間でエネルギーを、粒子浴との間で粒子数を自由にやりとりできる系(開放系)に対応する統計分布で、小正準分布、正準分布とは体積が十分に大きい極限において熱力学的に等価である。.

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ジェームズ・クラーク・マクスウェル

ェームズ・クラーク・マクスウェル(英:James Clerk Maxwell、1831年6月13日 - 1879年11月5日)は、イギリスの理論物理学者である。姓はマックスウェルと表記されることもある。 マイケル・ファラデーによる電磁場理論をもとに、1864年にマクスウェルの方程式を導いて古典電磁気学を確立した。さらに電磁波の存在を理論的に予想しその伝播速度が光の速度と同じであること、および横波であることを示した。これらの業績から電磁気学の最も偉大な学者の一人とされる。また、土星の環や気体分子運動論・熱力学・統計力学などの研究でも知られている。.

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状態密度

固体物理学および物性物理学において、系の状態密度(じょうたいみつど、, DOS)とは、微小なエネルギー区間内に存在する、系の占有しうる状態数を各エネルギーごとに記述する物理量である。気相中の原子や分子のようなとは異なり、密度分布はスペクトル密度のような離散分布ではなく連続分布となる。あるエネルギー準位において DOS が高いことは、そこに占有しうる状態が多いことを意味する。DOS がゼロとなることは、系がそのエネルギー準位を占有しえないことを意味する。一般的に DOS とは、空間的および時間的に平均されたものを言う。局所的な変動は局所状態密度 (LDOS) と呼ばれ区別される。.

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状態量

態量(じょうたいりょう、state quantity)とは、熱力学において、系(巨視的な物質または場)の状態だけで一意的に決まり、過去の履歴や経路には依存しない物理量のことである。元来は熱力学的平衡状態にある系だけで定義されるものだが,非平衡状態にも拡張されて用いられる。.

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理論物理学教程

『理論物理学教程』(りろんぶつりがくきょうてい、Курс теоретической физики; Course of Theoretical Physics)は、レフ・ランダウ、エフゲニー・リフシッツおよびらによる物理学の教科書。『ランダウ=リフシッツの理論物理学教程』とも呼ばれる。様々な言語に翻訳されており、標準的な教科書として使用されている。日本では個々の巻を指して「ランダウの力学」「ランダウの統計」などと称されることが多い。「ランダウの〜」と呼ばれるものの文章を書くことが不得手であったランダウに代わり実際に『教程』を執筆したのはリフシッツである。リフシッツはランダウが交通事故に遭遇した時点で未完だった10巻のうち3巻をピタエフスキーに協力を仰ぎつつ『教程』を完成させた。『教程』が全巻完結した後も最新の知見を盛り込むなど改訂を続け、個々の巻は初期の版に比べ大幅にページ数が増加している。.

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理想気体

想気体(りそうきたい、ideal gas)または完全気体(かんぜんきたい、)は、圧力が温度と密度に比例し、内部エネルギーが密度に依らない気体である。気体の最も基本的な理論モデルであり、より現実的な他の気体の理論モデルはすべて、低密度で理想気体に漸近する。統計力学および気体分子運動論においては、気体を構成する個々の粒子分子や原子など。の体積が無視できるほど小さく、構成粒子間には引力が働かない系である。 実際にはどんな気体分子気体を構成する個々の粒子のこと。気体分子運動論では、構成粒子が原子であってもこれを分子と呼ぶことが多い。にも体積があり、分子間力も働いているので理想気体とは若干異なる性質を持つ。そのような理想気体でない気体は実在気体または不完全気体と呼ばれる。実在気体も、低圧で高温の状態では理想気体に近い振る舞いをする。常温・常圧では実在気体を理想気体とみなせる場合が多い。.

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確率

率(かくりつ、)とは、偶然性を持つある現象について、その現象が起こることが期待される度合い、あるいは現れることが期待される割合のことをいう。確率そのものは偶然性を含まないひとつに定まった数値であり、発生の度合いを示す指標として使われる。.

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確率変数

率変数(かくりつへんすう、random variable, aleatory variable, stochastic variable)とは、確率論ならびに統計学において、ランダムな実験により得られ得る全ての結果を指す変数である。 数学で言う変数は関数により一義的に決まるのに対し、確率変数は確率に従って定義域内の様々な値を取ることができる。.

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確率分布

率分布(かくりつぶんぷ, probability distribution)は、確率変数の各々の値に対して、その起こりやすさを記述するものである。日本工業規格では、「確率変数がある値となる確率,又はある集合に属する確率を与える関数」と定義している。.

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確率論

率論(かくりつろん、,, )とは、偶然現象に対して数学的な模型(モデル)を与え、解析する数学の一分野である。 もともとサイコロ賭博といった賭博の研究として始まった。現在でも保険や投資などの分野で基礎論として使われる。 なお、確率の計算を問題とする分野を指して「確率論」と呼ぶ用例もあるが、本稿では取り扱わない。.

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等確率の原理

等確率の原理(とうかくりつのげんり、principle of equal a priori probabilities)あるいは等重率の原理(とうじゅうりつのげんり、principle of equal a priori weights)は、孤立した平衡状態の系について、許される系の状態はどれも等しい確率で現れる、という平衡統計力学における作業仮説の一つ。 平衡系の巨視的(マクロ)な状態は、巨視的な物理量(熱力学的な状態量)、例えば内部エネルギーや磁化、の組を指定すれば一つに定まるが、それに対応する微視的(ミクロ)な状態(量子状態)は無数に存在するこのことは、系の巨視的な状態量を固定しても微視的な状態量については自由度が残ることから理解できる。。 逆に、巨視的な測定では系の微視的な自由度は見えないため、平衡系の状態は一つに定まっているように見えることが経験的に知られている。 このことはまた、測定される巨視的な状態量が系の微視的状態によって大きくゆらがないこと、測定値と期待値の差が非常に小さいことによって保証されるただしこの場合の測定とは、測定誤差のない理想的な測定である。。 個々の微視的な状態が観測される確率は、本来ならば量子力学によって基礎づけられるべきものだが、すべてのエネルギー固有状態が等確率で出現すると仮定しても、統計力学は熱力学をよく再現することが知られており、等確率の原理の正当性を支持している。.

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系 (自然科学)

自然科学における系(けい、)とは、宇宙(世界、ユニバース、)の一部のうち、考察の対象として注目している部分である。分野や考察の内容に応じて力学系、生態系、太陽系、実験系などというように用いられる。システムの記事も参照。 宇宙のうち、系ではない考察の対象としない部分はという。これは外界が系に比べて非常に大きく、外界が系に影響を及ぼして系の状態の変化を引き起こすことがあっても、系が外界に及ぼす影響は無視できるとする仮定の下に考察の対象から外される。外界の状態は、常に一定であるとしたり、単純な変化をしたりと、考察の前提として仮定される。また、観測者は外界にいるものとして通常は考察の対象とされない。 物理学では、系を古典論で記述するとき、その系を古典系と呼ぶ。一方で系を量子論で記述するとき、その系を量子系とよぶ。.

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線形応答理論

線形応答理論(線型—、せんけいおうとうりろん、linear response theory)は、熱平衡状態にある系に、磁場や電場などの外場が加わった時、その外場による系の状態の変化(応答)を扱う理論である。非平衡な状態を扱うための理論として、その形成には久保亮五、森肇、冨田和久、中野藤生、中嶋貞雄ら日本人研究者が大きく貢献しており、特に久保亮五は代表者として彼らの仕事をまとめたことで有名になった(一例)。 線形応答理論を使って、磁場や電場に対する、磁化率や電気伝導などの応答を扱うことができる。結晶格子内での格子のずれ(変位)を外場として、線形応答を使って変位に対する応答としてのフォノンの振動数や状態密度などを求めることができる(→DFPT法)。 変位の応答の虚部、あるいは流れの応答の実部がエネルギー散逸(パワーロス)を与える。たとえば、電荷の分極率の虚部や電気伝導率の実部である。変位と流れの応答は互いに独立ではなく、互いに関係づけられる。応答関数は平衡状態での流れの相関関数で与えられる。変位に関する線形応答は、緩和関数を通してみるとすっきりする。.

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統計学

統計学(とうけいがく、statistics、Statistik)とは、統計に関する研究を行う学問である。 統計学は、経験的に得られたバラツキのあるデータから、応用数学の手法を用いて数値上の性質や規則性あるいは不規則性を見いだす。統計的手法は、実験計画、データの要約や解釈を行う上での根拠を提供する学問であり、幅広い分野で応用されている。 現在では、医学(疫学、EBM)、薬学、経済学、社会学、心理学、言語学など、自然科学・社会科学・人文科学の実証分析を伴う分野について、必須の学問となっている。また、統計学は哲学の一分科である科学哲学においても重要な一つのトピックになっている。.

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統計集団

統計集団(とうけいしゅうだん、statistical ensemble)とは、統計力学における基本的な概念の一つで、巨視的に同じ条件下にある、力学的に同じ系を無数に集めた仮想的な集団である。統計的(とうけいてき)アンサンブル、確率集団(かくりつしゅうだん)、ギブズ集団、あるいは単にアンサンブルとも呼ばれる。 巨視的には同じ条件下にあっても、力学系が取り得る力学的な状態は一つに定まらない。無数に集めた系の内である状態を取っている系の割合を、系がその状態を取る確率であると考える。この確率で重み付けした加重平均をアンサンブル平均と呼ぶ。.

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田崎晴明

崎 晴明(たざき はるあき、1959年8月28日 - )は、日本の物理学者。学習院大学理学部教授。専門は理論物理学・数理物理学・統計物理学。「ニセ科学フォーラム」実行委員。東京大学理学博士(1986年)。 名前の「晴」は正確には旧字体である(「青」の下の部分が「月」ではなく「円」)。父は筑波大学名誉教授の田崎明、祖父は神経の跳躍伝導の発見者である田崎一二。.

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熱力学

熱力学(ねつりきがく、thermodynamics)は、物理学の一分野で、熱や物質の輸送現象やそれに伴う力学的な仕事についてを、系の巨視的性質から扱う学問。アボガドロ定数個程度の分子から成る物質の巨視的な性質を巨視的な物理量(エネルギー、温度、エントロピー、圧力、体積、物質量または分子数、化学ポテンシャルなど)を用いて記述する。 熱力学には大きく分けて「平衡系の熱力学」と「非平衡系の熱力学」がある。「非平衡系の熱力学」はまだ、限られた状況でしか成り立たないような理論しかできていないので、単に「熱力学」と言えば、普通は「平衡系の熱力学」のことを指す。両者を区別する場合、平衡系の熱力学を平衡熱力学、非平衡系の熱力学を非平衡熱力学 と呼ぶ。 ここでいう平衡 とは熱力学的平衡、つまり熱平衡、力学的平衡、化学平衡の三者を意味し、系の熱力学的(巨視的)状態量が変化しない状態を意味する。 平衡熱力学は(すなわち通常の熱力学は)、系の平衡状態とそれぞれの平衡状態を結ぶ過程とによって特徴付ける。平衡熱力学において扱う過程は、その始状態と終状態が平衡状態であるということを除いて、系の状態に制限を与えない。 熱力学と関係の深い物理学の分野として統計力学がある。統計力学は熱力学を古典力学や量子力学の立場から説明する試みであり、熱力学と統計力学は体系としては独立している。しかしながら、系の平衡状態を統計力学的に記述し、系の状態の遷移については熱力学によって記述するといったように、一つの現象や定理に対して両者の結果を援用している 。しかしながら、アインシュタインはこの手法を否定している。.

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熱力学ポテンシャル

熱力学ポテンシャル(ねつりきがくポテンシャル、thermodynamic potential)とは、熱力学において、系の平衡状態における熱力学的性質の情報を全て持つ示量性状態量である。完全な熱力学関数とも呼ばれる。 ポテンシャルという名前がつけられているが、エネルギーの次元をもつことに注意。.

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熱力学的平衡

熱力学的平衡(ねつりきがくてきへいこう、)は、熱力学的系が熱的、力学的、化学的に平衡であることをいう。このような状態では、物質やエネルギー(熱)の正味の流れや相転移(氷から水への変化など)も含めて、熱力学的(巨視的)状態量は変化しない。逆に言えば、系の状態が変化するときは、多少なりとも熱力学的平衡からずれていることを意味する。極限として、限りなく熱力学的平衡に近い状態を保って行われる状態変化は、準静的変化とよばれる。また、系が熱力学的平衡であるとき、あるいは局所的に平衡とみなせる部分について、系の温度や圧力などの示強性状態量を定義することができる。 熱力学的に非平衡 (non-equilibrium) であるとは、上記の熱的、力学的、化学的平衡のいずれかが満たされていない状態であり、系に物質またはエネルギーの正味の流れ、あるいは相転移などが生じる。またこのような非平衡状態は不安定であるため別の状態へ転移するが、転移速度が極めて遅いために不安定な状態が維持される場合、この状態を準安定状態という。.

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物理量

物理量(ぶつりりょう、physical quantity)とは、.

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裳華房

裳華房(しょうかぼう)は、日本の出版社。主に、数学、物理学、化学、生物学、工学といった自然科学関係の教科書や演習書、専門雑誌を出版し、理工系の学生や研究者、技術者、中学校や高等学校の理科教師にはなじみが深い。『ポピュラー・サイエンス』シリーズに代表される一般向けの科学啓蒙書の出版も手がけている。 創業は非常に古く、1700年代前半にはすでに仙台藩の御用板所として活動。当時より算術や暦、気象などに関する書物を出版していた。() 所在地は東京都千代田区四番町8-1。.

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規格化

規格化 (normalization) ある空間で粒子が一つ存在し、それを記述する波動関数をΨとすると、Ψのノルムに関して、 とすることが規格化(正規化とも言う)である。積分は当該粒子の存在する全空間に対して行われる。積分の範囲は、その粒子のなす系に課された境界条件によって変わる。一つの例として周期的境界条件に基づく結晶格子では、以下のようにその単位胞内で規格化のための積分が行われる。 ここで、Vcell は単位胞の体積である。 直交座標系を考えて、r.

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量子力学

量子力学(りょうしりきがく、quantum mechanics)は、一般相対性理論と同じく現代物理学の根幹を成す理論として知られ、主として分子や原子、あるいはそれを構成する電子など、微視的な物理現象を記述する力学である。 量子力学自身は前述のミクロな系における力学を記述する理論だが、取り扱う系をそうしたミクロな系の集まりとして解析することによって、ニュートン力学に代表される古典論では説明が困難であった巨視的な現象についても記述することができる。たとえば量子統計力学はそのような応用例の一つである。従って、生物や宇宙のようなあらゆる自然現象もその記述の対象となり得る。 代表的な量子力学の理論として、エルヴィン・シュレーディンガーによって創始された、シュレーディンガー方程式を基礎に置く波動力学と、ヴェルナー・ハイゼンベルク、マックス・ボルン、パスクアル・ヨルダンらによって構成された、ハイゼンベルクの運動方程式を基礎に置く行列力学がある。ただしこの二つは数学的に等価である。 基礎科学として重要で、現代の様々な科学や技術に必須な分野である。 たとえば科学分野について、太陽表面の黒点が磁石になっている現象は、量子力学によって初めて解明された。 技術分野について、半導体を利用する電子機器の設計など、微細な領域に関するテクノロジーのほとんどは量子力学を基礎として成り立っている。そのため量子力学の適用範囲の広さと現代生活への影響の大きさは非常に大きなものとなっている。一例として、パソコンや携帯電話、レーザーの発振器などは量子力学の応用で開発されている。工学において、電子工学や超伝導は量子力学を基礎として展開している。.

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量子統計力学

量子統計力学 (りょうしとうけいりきがく、) とは量子力学的な系を扱う統計力学の手法。統計力学の基礎づけは量子力学に拠っているため、広義には統計力学一般を意味し、狭義には古典近似を用いないモデルを指す。対義語は古典統計力学。.

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気体分子運動論

気体分子運動論(きたいぶんしうんどうろん、)は、原子論の立場から気体を構成する分子の運動を論じて、その気体の巨視的性質や行動を探求する理論である。気体運動論や分子運動論とも呼ばれる。最初は単一速度の分子群のモデルを使ってボイルの法則の説明をしたりしていたが、次第に一般化され、現今では速度分布関数を用いて広く気体の性質を論ずる理論一般をこの名前で呼ぶようになっている。.

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温度

温度(おんど、temperature)とは、温冷の度合いを表す指標である。二つの物体の温度の高低は熱的な接触により熱が移動する方向によって定義される。すなわち温度とは熱が自然に移動していく方向を示す指標であるといえる。標準的には、接触により熱が流出する側の温度が高く、熱が流入する側の温度が低いように定められる。接触させても熱の移動が起こらない場合は二つの物体の温度が等しい。 統計力学によれば、温度とは物質を構成する分子がもつエネルギーの統計値である。熱力学温度の零点(0ケルビン)は絶対零度と呼ばれ、分子の運動が静止する状態に相当する。ただし絶対零度は極限的な状態であり、有限の操作で物質が絶対零度となることはない。また、量子的な不確定性からも分子運動が止まることはない。 温度はそれを構成する粒子の運動であるから、化学反応に直結し、それを元にするあらゆる現象における強い影響力を持つ。生物にはそれぞれ至適温度があり、ごく狭い範囲の温度の元でしか生存できない。なお、日常では単に温度といった場合、往々にして気温のことを指す場合がある。.

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温度グリーン関数

温度グリーン関数(temperature Green's function)または松原グリーン関数とは、次のように定義されるグリーン関数(伝播関数)G_^tのことをいう。 ここで\tau.

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期待値

率論において、期待値(きたいち、expected value)または平均は、確率変数の実現値を, 確率の重みで平均した値である。 例えば、ギャンブルでは、掛け金に対して戻ってくる「見込み」の金額をあらわしたものである。ただし、期待値ぴったりに掛け金が戻ることを意味するのではなく、各試行で期待値に等しい掛け金が戻るわけでもない。.

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