| 1.20世紀の物理と21世紀の物理 |
| 1.1 20世紀の物理学革命 1 |
| 1.2 相対性理論 2 |
| 1.2.1 ローレンツ変換 2 |
| 1.2.2 相対論的力学 4 |
| 1.2.3 相対論的電磁気学 8 |
| 1.3 量子力学 9 |
| 1.3.1 量子力学の成立まで 10 |
| 1.3.2 量子力学の展開 15 |
| 1.4 固体電子論 16 |
| 1.5 原子核の問題 17 |
| 1.6 相対論的量子力学へ 20 |
| 1.7 素粒子論 21 |
| 1.8 素粒子論と物性論の交流 23 |
| 1.9 素粒子の統一理論 24 |
| 1.10 21世紀の物理学 25 |
| 1.10.1 量子力学 25 |
| 1.10.2 不可逆過程の統計力学 27 |
| 1.10.3 重力波の検出 27 |
| 1.10.4 数理物理学 28 |
| 1.10.5 ゲノムの物理学 29 |
| 1.10.6 免疫過程の物理 30 |
| 参考文献 35 |
| 2.超ミクロと超マクロの物理 |
| 2.1 はじめに 36 |
| 2.2 素粒子的宇宙論とインフレーション 41 |
| 2.3 観測的宇宙論の進展 47 |
| 2.4 量子宇宙論 "無"からの宇宙創生 51 |
| 2.5 宇宙定数とダークエネルギー(暗黒エネルギー)問題 55 |
| 2.6 21世紀の課題 57 |
| 参考文献 60 |
| 3.ミクロとマクロの量子論 |
| 3.1 はじめに 61 |
| 3.2 量子論の本質 63 |
| 3.2.1 アインシュタインード・ブロイの関係式 63 |
| 3.2.2 シュレーディンガー方程式 64 |
| 3.2.3 波動関数の確率解釈 66 |
| 3.2.4 アインシュタイン-ポドルスキー ローゼンのパラドックス 69 |
| 3.2.5 波束の収縮と相対論と無予盾性 71 |
| 3.3 巨視的量子現象 72 |
| 3.3.1 同種粒子の識別不可能性の原理 73 |
| 3.3.2 量子効果がマクロに増幅される仕組み ボース-アインシュタイン凝縮 74 |
| 3.3.3 巨視的量子効果の例 76 |
| 3.4 シュレーディンガーの猫のパラドックス 79 |
| 3.4.1 重ね合せの原理の帰結 79 |
| 3.4.2 デコヒーレンス 80 |
| 3.4.3 巨視的量子コヒーレンス 81 |
| 参考文献 82 |
| 4.生命システムの論理 |
| 4.1 はじめに 83 |
| 4.2 複雑系生物学の方法論 86 |
| 4.2.1 構成的方法 86 |
| 4.2.2 相互作用力学系 88 |
| 4.3 発生・分化の相互作用 力学系理論 89 |
| 4.3.1 力学系モデル 89 |
| 4.3.2 相互作用 力学系モデルで見出された分化の普遍的シナリオ 92 |
| 4.3.3 幹細胞からの分化のルール形成と内部表現 94 |
| 4.3.4 安定性 97 |
| 4.3.5 不可逆性 99 |
| 4.3.6 分化から形態形成へ 101 |
| 4.4 情報の起源 104 |
| 4.5 進化,特に種分化 106 |
| 4.6 まとめ 112 |
| 4.7 展望 113 |
| 4.7.1 実験複雑系生命科学 113 |
| 4.7.2 認知,社会のダイナミクスに向けて 115 |
| 参考文献 117 |
| 5.ソフトとハードの物理 |
| 5.1 はじめに 120 |
| 5.2 ポリマーアロイ 122 |
| 5.3 免震ゴム 131 |
| 5.4 ナノテクノロジーとソフトの物理 134 |
| 5.5 おわりに 137 |
| 参考文献 137 |
| 6.能動的実験と受動的観察 |
| 6.1 はじめに 139 |
| 6.2 カミオカンデ装置と陽子崩壊の探索 140 |
| 6.3 太陽ニュートリノ観測への変身 143 |
| 6.4 ニュートリノ入門 145 |
| 6.5 超新星ニュートリノの観測 148 |
| 6.6 スーパーカミオカンデの登場 150 |
| 6.7 太陽ニュートリノの観測 152 |
| 6.8 大気ニュートリノ 154 |
| 6.9 K2K実験 156 |
| 6.10 研究成果のまとめ 158 |
| 6.11 JHF-Kamioka計画 160 |
| 6.12 ハイパーカミオカンデ計画 161 |
| 7.少数系と多数系の物理 |
| 7.1 はじめに 162 |
| 7.2 少数体問題 163 |
| 7.3 無限多体系 核物質の物性 165 |
| 7.4 有限の大きさをもった多体系 169 |
| 7.5 離合集散する多体系 173 |
| 7.6 おわりに 177 |
| 参考文献 178 |
| 8.宇宙の地上観測と宇宙観測 太陽系外の惑星探査と地球外生命探求への展望 |
| 8.1 はじめに 179 |
| 8.2 太陽系外の惑星が続々発見される! 181 |
| 8.3 惑星の定義は? 183 |
| 8.4 惑星形成の現場 185 |
| 8.5 惑星系形成論の現状 187 |
| 8.6 巨大惑星形成研究の展望 190 |
| 8.7 地球型惑星探査 192 |
| 8.8 おわりに 195 |
| 9.秩序の物理と無秩序の物理 |
| 9.1 温度 197 |
| 9.2 相転移の仕組み 198 |
| 9.3 相転移の分類・普遍性 204 |
| 9.3.1 ゆらぎのタイプ 204 |
| 9.3.2 トポロジカルな欠陥 206 |
| 9.3.3 臨界指数とスケーリング則 208 |
| 9.3.4 ユニヴァーサリティーと共形場理論 209 |
| 9.4 大きなゆらぎを求めて 211 |
| 9.4.1 矛盾した秩序 211 |
| 9.4.2 乱れた系での秩序形成 218 |
| 9.4.3 量子ゆらぎ 220 |
| 9.5 1次転移 222 |
| 9.6 動的臨界現象 223 |
| 9.7 まとめ 224 |
| 参考文献 224 |
| 10.量子の世界と古典の世界 |
| 10.1 はじめに 226 |
| 10.2 量子情報と量子テレポーテーション 228 |
| 10.2.1 波動関数と量子情報 228 |
| 10.2.2 EPRペア 量子エンタングルメント 230 |
| 10.2.3 2次元量子テレポーテーション ベネットらのスキーム 231 |
| 10.2.4 EPR相関(量子相関)と古典相関の違い 234 |
| 10.2.5 ウィグナー関数 236 |
| 10.2.6 連続量量子テレポーテーション 241 |
| 10.3 おわりに 243 |
| 参考文献 243 |
| 索引 244 |
