「まえがき」(『大沢流 手づくり統計力学』)

大沢文夫著『大沢流 手づくり統計力学』
「まえがき」

 この本は、統計力学への入門を意図しています。統計力学には多くの入門書があり、参考書があります。ところがこの本は入門書ではありますが、普通の統計力学の本とは門の入り方が少しちがいます。門は誰でも気がるに入れるようになっており、門を入った庭には粒子が漂っていて、集団になって動いているように見えます。

 統計力学では、非常に多くの粒子が集まってめいめい自由に動いているとイメージすることがあります。この本の庭でばらばらに動いているのは、それに比べるとごく少数の粒子です。そこでの各粒子の動きと、これら少数の粒子の全体としての動きを同時に見ようというのです。そのために、粒子のばらばらとした動きに対応する “サイコロ” と、粒子の持つエネルギーに対応する “チップ”(サイコロの目の数に従ってやり取りする)との動きを追いかけてみます。そして、いろいろな設定でサイコロを振ってチップの分配のされ方を見ると、意外な状況が次々に現れるので、“プロ” の研究者でもびっくりする人が多いです。この意外性の中に統計力学の神髄がふくまれています。そこの面白さをじっくり、自分(達)でサイコロを振りながら観察してほしいのです。“手づくり統計力学” はそこから現れます。

 さらに、統計力学の基本的な概念であるエントロピーの定まり方や自由エネルギー、温度などの話もこのサイコロとチップから現れます。集まりの中の粒子1個1個の動きと全体の動き、その動きの変化の速さを見ますと、それらの概念が自然にわかってくると思います。いくつかの単純な力学的な系に関して実際に手を動かして解いてみて、他の統計力学の教科書がいうところと比べてみてください。統計力学は実は少数系の正確な力学的扱いからもわかってくるのです。力学的な例をあげながらいろいろな問題を解いてみます。すると、例えば “温度” が現れます。この温度を使い、実際の枝や棒や、かたいもの、やわらかいものが比べられます。生物や物理の研究の世界で現実に “今” の問題になっているおもしろい見方や考え方が次々に現れます。その基本を理解していただけたらありがたいと思います。

 問題は一見 “統計力学” と直接関係がないように見えるところにまで拡げられます。そして、ブラウン運動の話と調和関数の話とが直接つながるというかつての大発見まで至ります。そこで出てくるブラウン運動の1次元、2次元、3次元での定性的差が数学的に理解されると同時に、サイコロを振る実験でもこれらを “実現する” ことができます。
 要するに基本はサイコロとチップをもって、自分で(数人で)サイコロを振りながら結果を見て “なるほど” と直感的に納得してほしいのです。

 この本にはずいぶんと難しい問題も出てきます。ファインマンのラチェット(爪車)もその1つです。そういった難しい問題を完全に理解できなくても、その本質について理解することから各自が行っている “実験” につながるいろいろなアイデアが出てくると思います。この本を読んで、実践して、そこまで進んでくれれば、広い意味での「統計力学」が手の中に自然と入ってくるのではないでしょうか。研究はいつでも “面白い”、“びっくりする” ことから始まります。必ずしも難しい理論や実験からだけではなく、手軽にサイコロを振ったり、簡単な計算を “自分で” やったりすることからも始めることができるのです。

 この本はそういう方向をめざして書いたもので、“わかりやすい”、“楽しめる”、“何でも自分の手で” を旗印に掲げたものです。よみ手の専門分野を問わず、物理学、物理一般、一般科学、人文科学、その他もろもろの研究者でない人々をも対象にしたつもりです。実際、この本の内容の元になった一般向けの講座では、普段物理や数学とは無縁な一般のおくさま達や事務職の人達も十分に興味をもって、その精神を理解してくれました。
 本書が広く読まれることを期待しています。

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近刊案内

2024年5月30日出来予定

ヴェニスのユダヤ人

リッカルド・カリマーニ 著
藤内哲也 監訳/大杉淳子 訳
A5判・上製・392頁
税込6,930円/本体6,300円
ISBN 978-4-8158-1156-3
Cコード 3022

2024年6月6日出来予定

国際政治経済学[第2版]

田所昌幸・相良祥之 著
A5判・並製・362頁
税込2,970円/本体2,700円
ISBN 978-4-8158-1157-0
Cコード 3030

2024年6月12日出来予定

日本統治下の台湾

平井健介 著
四六判・上製・400頁
税込3,960円/本体3,600円
ISBN 978-4-8158-1158-7
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2024年5月27日出来

今夜ヴァンパイアになる前に(第2刷)

L.A. ポール 著
奥田太郎・薄井尚樹 訳
A5判・上製・236頁
税込4,180円/本体3,800円
ISBN 978-4-8158-0873-0
Cコード 3010

2024年5月15日出来

社会科学の考え方(第8刷)

野村 康 著
A5判・上製・358頁
税込3,960円/本体3,600円
ISBN 978-4-8158-0876-1
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2024年4月30日出来

博士号のとり方[第6版](第4刷)

E・M・フィリップス/D・S・ピュー 著
角谷快彦 訳
A5判・並製・362頁
税込2,970円/本体2,700円
ISBN 978-4-8158-0923-2
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2024年4月1日出来

教育原理を組みなおす(第2刷)

松下晴彦・伊藤彰浩・服部美奈 編
A5判・並製・336頁
税込2,970円/本体2,700円
ISBN 978-4-8158-1045-0
Cコード 3037

2024年4月1日出来

現代アート入門(第2刷)

デイヴィッド・コッティントン 著/松井裕美 訳
四六判・並製・224頁
税込2,970円/本体2,700円
ISBN 978-4-8158-1009-2
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2024年4月1日出来

科学技術をよく考える(第6刷)

伊勢田哲治・戸田山和久・調 麻佐志・村上祐子 編
A5判・並製・306頁
税込3,080円/本体2,800円
ISBN 978-4-8158-0728-3
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2024年1月19日出来

アメリカの人種主義(第2刷)

竹沢泰子 著
A5判・上製・516頁
税込4,950円/本体4,500円
ISBN 978-4-8158-1118-1
Cコード 3022

2023年12月22日出来

進化倫理学入門(第2刷)

スコット・ジェイムズ 著
児玉 聡 訳
A5判・上製・336頁
税込4,950円/本体4,500円
ISBN 978-4-8158-0896-9
Cコード 3012

2023年11月30日出来

派閥の中国政治(第2刷)

李 昊 著
A5判・上製・396頁
税込6,380円/本体5,800円
ISBN 978-4-8158-1131-0
Cコード 3031

2023年11月17日出来

消え去る立法者(第3刷)

王寺賢太 著
A5判・上製・532頁
税込6,930円/本体6,300円
ISBN 978-4-8158-1120-4
Cコード 3010

2023年10月27日出来

統計学を哲学する(第5刷)

大塚 淳 著
A5判・並製・248頁
税込3,520円/本体3,200円
ISBN 978-4-8158-1003-0
Cコード 3010

2023年10月23日出来

質的研究の考え方(第7刷)

大谷 尚 著
菊判・並製・416頁
税込3,850円/本体3,500円
ISBN 978-4-8158-0944-7
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2023年8月28日出来

対華二十一ヵ条要求とは何だったのか(第4刷)

奈良岡聰智 著
A5判・上製・488頁
税込6,050円/本体5,500円
ISBN 978-4-8158-0805-1
Cコード 3021

2023年8月24日出来

世界史のなかの東南アジア【上巻】(第2刷)

アンソニー・リード 著
太田 淳・長田紀之 監訳
A5判・上製・398頁
税込3,960円/本体3,600円
ISBN 978-4-8158-1051-1
Cコード 3022

2023年8月21日出来

客観性(第4刷)

ロレイン・ダストン/ピーター・ギャリソン 著
瀬戸口明久・岡澤康浩・坂本邦暢・有賀暢迪 訳
A5判・上製・448頁
税込6,930円/本体6,300円
ISBN 978-4-8158-1033-7
Cコード 3010

2023年8月10日出来

宇宙機の熱設計(第3刷)

大西 晃 他編
B5判・上製・332頁
税込19,800円/本体18,000円
ISBN 978-4-8158-1042-9
Cコード 3053

2023年7月28日出来

中央銀行はお金を創造できるか(第2刷)

金井雄一 著
A5判・上製・234頁
税込5,940円/本体5,400円
ISBN 978-4-8158-1125-9
Cコード 3033

2023年6月21日出来

キュビスム芸術史(第2刷)

松井裕美 著
A5判・上製・692頁
税込7,480円/本体6,800円
ISBN 978-4-8158-0937-9
Cコード 3071

2023年6月15日出来

科学アカデミーと「有用な科学」(第3刷)

隠岐さや香 著
A5判・上製・528頁
税込8,140円/本体7,400円
ISBN 978-4-8158-0661-3
Cコード 3040

2023年5月25日出来

統計力学の形成(第3刷)

稲葉 肇 著
A5判・上製・378頁
税込6,930円/本体6,300円
ISBN 978-4-8158-1036-8
Cコード 3040

2023年5月24日出来

明代とは何か(第2刷)

岡本隆司 著
A5判・上製・324頁
税込4,950円/本体4,500円
ISBN 978-4-8158-1086-3
Cコード 3022

2023年5月12日出来

消え去る立法者(第2刷)

王寺賢太 著
A5判・上製・532頁
税込6,930円/本体6,300円
ISBN 978-4-8158-1120-4
Cコード 3010

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