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数物科学科

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数物連携ってどんな分野?

 数学・物理学は自然科学の基礎となる魅了的な学問です。しかし皆さんの中には「数学や物理学は好きだけど専門に勉強するのは自分にはできそうにない」と考えて、数学科や物理学科に進学するのをためらっている人もおられるのではないでしょうか。 数物連携コースでは、数学・物理の専門を生かして各研究分野のリーダーとして活躍することはもちろん、数学・物理のバランスのとれた学問の習得を通して、科学と市民の間の架け橋として「国民に支持される科学の普及」に貢献できる人材、更には科学を政策などに反映させる役割を果たす「科学技術システム改革の担い手」として社会に貢献できる人材の輩出を目指しています。


教育に対する考え方

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「サイエンス・オープンラボ」発表練習風景

 数物連携コースでは、数学と物理の教員が共同して教育にあたり、数学と物理学でバランスのとれた理解力を身につけてもらうことを目指しています。具体的には、学生の皆さんに、まず講義、実験や演習等を通して数学と物理学に関する幅広い知識と計算機のプラグラミング技術を身につけてもらいます。その上で、卒業研究ではこれまでの数学や物理学とは一味違ったテーマを題材とするセミナーを受けることによって、幅広い問題解決能力やコミュニケーション力を身につけます。

 このような課程を収めた学生の皆さんは、専門を生かして各研究分野のリーダーとして活躍することはもちろん、科学と市民の間の架け橋として「国民に支持される科学の普及」に貢献できる人材、更には科学を政策などに反映させる役割を果たす「科学技術システム改革の担い手」として社会に貢献できる人材となるでしょう。


求める学生像

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計算機を用いた演習風景

 数学、物理学は理系分野の基礎となる重要な学問です。この重要性はこれからも変わることはないでしょう。但し、いま世界は「産業基盤社会」から「知識基盤社会」へ変化しつつあり、数学・物理学に期待される役割も多様になってきています。このような社会からの期待に答えるためには、新たな課題を発見し斬新な方法論を開拓できる人材の輩出が必要となります。そして、そのためにはひとつの分野を自分の専門分野として学習することに加えて、他分野を、単に、その知識を習得することではなくその方法論(プロセス)を通じて感得できるような教育を行うことが大切だと考えています。

 数物連携コースでは、数学、物理学の成果を用いて、社会の発展や安全で豊かな国民生活の実現等に積極的な役割を果たしていきたい、という情熱と意欲のある学生を望みます。入学時までには数学、物理学だけではなく、自然科学全般や語学についても興味を持ち、基礎的な素養を身につけておくことを希望します。


教育・研究分野

数物連携コースの教育・研究分野の特徴

 数物科学科では、数学・物理学どちらかの知識を基本として学び、さらにその上で物理学・数学それぞれの様々な方法論を学びます。また計算機プログラミングの技術等の数学・物理学の理論を表現するためのスキルを身につけ、コンピュータグラフィックや模型など直感的に感じたり、手で触れる事のできる教材を、自分たちの手で作ったり、また数学や物理学が実際に社会で使われている様子を体験したりしながらその理論の味わいを感じられるような教育を行います。

 特に物理をメインとする学生は、これまでの物理が研究対象としてきた宇宙、素粒子や我々の身の周りに存在する物質だけでなく、ナノメートルサイズの系や分子を素材にした固体など新しい物質が示す性質について学びます。また、物(モノ)でなく情報などの事(コト)を、物理の視点から取り扱う新しい分野を学びます。前者は物質がもつ多様な性質の系統的な理解と新たな物性の予測に繋がり、後者は脳における記憶や想起の機構などと密接に関連する内容や自然現象で複雑な形や動きが発現する仕組みが探求の課題です。さらに、このような分野やオーロラのようなプラズマ現象を研究する際に用いる手法として、計算機を用いた「数値シミュレーション」の教育にも力を入れます。

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数物連携コースの教育・研究分野の紹介

ナノ電子系の理論(吉岡英生)


 グラフェンという炭素原子がハチの巣格子を作って平面状に広がった物質中の電子は真空中を光速で動く質量のない電子と同じ運動をしています。それらが示す特異な現象(磁気的性質や輸送特性)を理論的に研究しています。

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結晶の対称性と電子状態に関する理論的研究(土射津昌久)


 分子性導体は、有機分子を構成単位として結晶を構成し、さまざまな電子状態を示します。その本質を理解するため、重要な要因のみを取り込んで理想化(モデル化)し、どのような法則が支配的になっているのかを明らかにすることを目指した研究を行っています。 。

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情報統計力学(上江洌達也)


 振動子集団が同期する現象や、脳の記憶、想起などの機能など、物(モノ)だけではなく事(コト)に関する研究を、数学や物理学の手法を用いて行っています。

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非平衡ダイナミクス(狐崎創)


 自然現象には複雑なダイナミクスが隠れていて、ときに不思議な模様や動きを作ります。非線形動力学という分野で、柔らかい物質の変形や破壊、微生物の集団運動が生み出すパターンなどを理論と実験の両方の手段で研究しています。

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群と離散幾何学(松澤淳一)


 生物・無生物を問わず、規則性を持った高分子集団、例えば液晶、界面活性剤、ミトコンドリア、網膜色素細胞、葉緑体、蝶の羽の鱗粉などに共通に見られる幾何学的構造を対称性の立場から研究しています。

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非ユークリッド幾何学の3次元可視化(山下 靖)


 ここでは分数次元幾何学の代表的な例であるフラクタルの3次元CG描画により、計算機を通してのみ得られる新たな数理現象の理解を目指しています。

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高密度プラズマの物性(清川修二)


 白色矮星の内部や巨大惑星の内部などにある強結合プラズマについて、密度汎関数法を用いて計算しています。このようなプラズマは体心立方格子の結晶になることがあります。

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数式処理システム(加古富志雄)


 式の展開や因数分解といった代数計算や方程式の計算を行う数式処理システムの開発と数値計算と数式計算を融合した近似代数計算のアルゴリズムの研究を行っています。


知識社会の数理学(角田秀一郎)


 現在はこれまでの「技術基盤社会」から「知識基盤社会」に移行しつつあります。ここで必要となる新しい数理(数理学)について研究しています。


形態の数理(小林毅)


 ドロドロとした流体のかき混ぜや、折り紙を位相幾何学の観点から研究しています。

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教員スタッフ一覧

上江洌 達也
教授
非線形・情報統計力学
情報統計力学
加古 富志雄
教授
計算機代数
数式処理システム
狐崎創
准教授
非平衡ダイナミクス
パターン形成に関する研究
清川 修二
准教授
プラズマ物理学
研究室HP
高密度プラズマの物性
小林 毅
教授
応用トポロジー
形態の数理
土射津 昌久
准教授
凝縮系の物理学
結晶の対称性と電子状態に関する理論的研究
角田 秀一郎
教授
代数幾何学・複雑系
研究室HP
知識社会の数理学
松澤 淳一
教授
群論
研究室HP
群と離散幾何学
山下 靖
教授
非ユークリッド幾何学の3次元可視化
吉岡 英生
教授
凝縮系の物理学
ナノ電子系の理論

カリキュラム

数物連携コースのカリキュラムの特徴

 数物連携コースでは、数学と物理の教員が共同して教育にあたり、数学と物理学でバランスのとれた理解力を身につけてもらうことを目指しています。具体的には、学生の皆さんに、まず講義、実験や演習等を通して数学と物理学に関する幅広い知識と計算機のプラグラミング技術を身につけてもらいます。その上で、卒業研究ではこれまでの数学や物理学とは一味違ったテーマを題材とするセミナーを受けることによって、幅広い問題解決能力やコミュニケーション力を身につけます。

 本コースは数学と物理学の教員が共同して行う、という、これまでにない新しい教育を特色にしています。

 1回生で、数学と物理のオムニバス授業などにより、数学と物理がどのような分野があり、また、それらがどのように関連して発展してきたかを学びます。それらの講義によって、皆さんが進むべき道への指針が与えられます。

 2回生以降では、数学と物理学と情報科学の講義が準備されており、皆さんは自分の興味に応じて自由に科目を選択する事ができます。

 4回生では、研究室に分属して、従来の数学、物理学、情報科学の分野だけでなく、これらに関連した新しいテーマで卒業研究を行うことができます。


数学コース・2013年度版学科HP 物理学コース・2013年度版学科HP 2013年度版 情報科学科HP
関連する大学院の専攻→ 博士前期課程 数学専攻博士前期課程 物理科学専攻