スタッフ | 教授 | 佐々 真一 | 准教授 | 藤 定義 |
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准教授 | 武末 真二 | 准教授 | 荒木 武昭 | |
講師 | デヒャント アンドレアス | 助教 | 北村 光 | |
助教 | 松本 剛 |
私達の研究室では、非線形、非平衡、ゆらぎ、複雑性、情報、統計解析、推定等をキーワードとした幅広い内容の研究が行われています。
乱流は乱れた流れで、自己相似性や普遍性を内在するマクロな揺らぎであり、熱揺らぎに比べて桁違いの輸送特性を持つ。例えば、コーヒーにミルクや砂糖を混ぜるにはスプーンで数回かき混ぜるだけでよいことは幼児でも知っている。しかし、その統計物理学的理解は十分ではない。乱流揺らぎを理解することが多くの物理現象の理解に通じる。 | ![]() |
乱流揺らぎは決定論に従い生成される。その生成メカニズムや素過程、あるいは遷移現象などの振る舞いは動力学的な理解が必要である。流体の基礎方程式を直接数値的に解くことにより、厳密解や位相空間の構造として乱流を理解することを試みている。 | ![]() |
水面上の波など流体の界面(水と空気)にあらわれる現象は現在でも新奇なものが実験的に発見されている。こうした現象を物理的に信頼性の高い数値計算法(レベルセット法やフェイズフィールド法)を用いて解析し、界面ダイナミックスの新しい機構を解明する試みを行っている。 | ![]() |
ミクロスケールの流体現象では、粒子性を考慮する必要がある。例えば、物質表面に存在するナノスケールの泡は流体運動に影響を与えるが、その寿命は従来の理論では説明できないほど桁違いに長い。このようなミクロ系の流体現象に対して分子動力学を用いた取り組みを行っている。 | ![]() |
生物集団の運動は、自己推進(飛翔や泳動)し相互作用を行う粒子系としてモデル化される。鳥は、その集団運動にスケールフリーなどの興味深い統計性質をもち、飛翔や集団パターンなど流体現象としても未解明である。離散系のモデルや集団運動の連続体記述を用いて、集団運動の理解を試みる。 | ![]() |
電子状態の変化を伴う相転移や電子系のダイナミクスは、簡単な統計力学模型では理解できない場合が多い。例えば、高温・高圧下で膨張する金属の液体から気体への相転移は、電子系の金属-非金属転移と原子間力の変化が絡み合う複雑な現象である。また、高強度X線などの強い外場は、固体中の多数の電子を瞬時に励起し、光吸収係数などの物性値の劇的な変化や、電子の非断熱遷移・量子振動といった非平衡現象を引き起こす。統計力学と量子化学の手法を組み合わせた多体理論を開発し、これら諸現象の数値解析を行っている。 |
セルオートマトン(CA)とは、格子点上に置かれた離散的な値を取る力学変数が、離散的な時間ステップで時間発展する、時間・空間・変数のすべてが離散的な力学系です。計算機で扱うのに適しているため、さまざまな物理系のモデルとして使われていますが、我々は基礎に立ち返り、保存則の有無と保存量の統計的・動力学的性質について議論してきました。その結果、保存則を持ち可逆な時間発展をするCAは熱伝導系と類似の性質を持ち、保存則を持つが不可逆な時間発展をするCAは、交通流や粉体などの散逸粒子系の輸送と類似の性質を持つということが明らかになりました。 |