飛車  来人

Fischer  Kurt
学科

機械電気工学科

職名

准教授

学位

メールアドレス

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教育上の能力に関する事項
教育方法の実践例
編入試験のトレーニングについて 平成21年度から現在まで

旧帝大などに編入したい学生を窓口としてトレーニングします。具体的に、成功のために必要な教材、過去問、模範解答、と入試問題の背景について学生を支持します。

ポータブルアプリケーションについて 平成23年4月

いつでもどこでも同じソフトウェア環境で利用できるUSBメモリから起動可能なフリーソフト集「ポータブルアプリケーション」を用いた教育を導入した。具体的に、ネット、ワープロ、数値計算、解析計算、図作成、学生が必要なソフトを全部扱えるようになる。

学習シートについて 平成17年4月

演習に重点をおいて、「実験的に」ある課題を生徒に検討させます。「概算力」と「特に計算力」を重視します。その後で理論を「結論、まとめ」として、教えます。定理の応用範囲を教えます。例:最小二乗法では、「回帰」、「直交多項式」、「フーリエ級数」等も参照します。

数値計算について 平成17年4月

すべての科目の授業で、octaveというの数値計算フリーソフトを用いて、演習に重点をおきます。作成した例題のデモ・プログラムを用いて、生徒に配り授業の中でいろいろな課題の演習を行なっていきます。例えば、「確率・統計」の科目に、octaveを主に「乱数発生機」として使います。つまり、授業の各課題について数値計算でサイコロのシミュレーション、ヒストグラム作成、最小二乗法、中心極限定理、二項分布、大数法則などを視覚化します。「フーリエ変換」では、フーリエ級数を生徒にoctaveで作成させます。「関数論」では、等角写像をoctaveで実施、視覚化などをします。

作成した教科書・教材
大学編入試験の模範について 平成24年~平成28年

旧帝大の編入試験の数学と物理の模範解答を作成した。

イメージできる相対性理論 平成21年5月

直感的に理解できる相対性理論の徹底的な説明

教科書とノートについて 平成17年4月

教科書だけではなく、全ての科目について細かい、1科目あたり約150ページの自分で作ったノートを生徒に配ります。数学としての理論的精度は多少無視して、応用例を取り上げます。

学校の評価
 
実務経験 特記事項
該当なし
 
その他
該当なし
 
職務上の能力に関する事項
資格・免許
該当なし
 
特許等
該当なし
 
実務経験 特記事項
該当なし
 
その他
該当なし
 
著作、学術論文等
著作
Relativit?tstheorie In einfachen Worten Springer 全175頁 2016年

1) の英語版をドイツ語に翻訳と改善した。

Relativity for Everyone Springer 全160頁 2013年 07月

This book explains the theory of special and general relativity in detail, without digressions such as information on Einstein's life or the historical background. However, complicated calculations are replaced with figures and thought experiments, the text being formulated in such a way that the reader will be able to understand the gist intuitively. The first part of the book focuses on the essentials of special relativity. Explanations are provided of the famous equivalence between mass and energy and of why Einstein was able to use the theory of electrodynamics as a template for his 'electrodynamics of moving bodies', simply because besides the speed of light, the electric charge itself is also absolute, leading to the relativity of other physical quantities. General relativity is then introduced, mainly with the help of thought experiments. Reference is made to the previously introduced special relativity and the equivalence principle and, using many figures, it is explained how space-time is bending under gravity. The climax of the book comes with the Einstein equations of gravity that describe the way in which matter bends space-time. The reader is shown how to obtain the famous Schwarzschild solution. There follows a numerically correct and yet intuitive explanation of the classic effects such as light bending or the movement of the perihelion. The book concludes by explaining the Friedmann model of the big bang and why the theory of gravity does not fit with quantum theory. 本書は光とエネルギー、質量、空間、時間、そして重力についての本であり、特殊相対性理論も一般相対性理論も、くわしく紹介しています。100以上のカラー図解とともに、たくさんの「思考実験」を提供しました。それにより、物理学者がどうやってモデルを作成して、解答していくのかを説明していきます。この思考実験という考え方は、アインシュタイン自身が頻繁に使いました。これによって、理論を物理的かつ幾何学的な直感で理解できるかたちで紹介しました。

イメージできる相対性理論 ソフトバンククリエイティブ 全214頁 2009年 05月

本書は光とエネルギー、質量、空間、時間、そして重力についての本であり、特殊相対性理論も一般相対性理論も、くわしく紹介しています。100以上のカラー図解とともに、たくさんの「思考実験」を提供しました。それにより、物理学者がどうやってモデルを作成して、解答していくのかを説明していきます。この思考実験という考え方は、アインシュタイン自身が頻繁に使いました。これによって、理論を物理的かつ幾何学的な直感で理解できるかたちで紹介しました。

学術論文
Quantum Phase Transition and Universality Class for A Boson Impurity Model: Implications for the Spin-Boson Model (査読付) J. Phys. Soc. Jpn. 2013, Vol 82, 073001-1-4 2013年 06月

We introduce a boson-impurity model, and prove that it is in the same universality class as the one-dimensional Ising model with algebraic decaying interaction. This boson-impurity model can be derived from the spin-boson model. The spin-boson model itself is therefore in the same universality class as well. Because the boson-impurity model contains only virtual spin-?uctuations, these are already enough to drive the quantum phase transition of the sub-ohmic spin-boson model. 摩擦の量子力学では、有限次元の量子系「スピン」が環境の 「ボソン熱浴」と相互作用している時、エネルギーが散逸する。 しかし、今まで扱っている一番簡単なスピン・ボソン量子系の 計算でさえ、とても複雑になり大規模の数値計算でしか できない。それをより簡単化するために、新しく開発した 「ボソン・不純物モデル」を導入した。結合している振動子の 量子系なので、互いの相互作用でエネルギーを散逸し、 低エネルギー反応が変わり、量子相転移を行なう。 そのような多自由度のボソン系に相応しい計算方法に、 新しく開発した厳密くりこみ群を導入し、 量子相転移の臨界指数を得た。

Explicit Expression for Steady Plane Irrotational Incompressible Flow around Obstacles (査読付) J. Phys. Soc. Jpn. 2012, Vol 81, 054002-1-12 2012年 04月

We obtain the steady plane irrotational incompressible ?ow around an arbitrary obstacle, using the inverse Koebe algorithm to construct the Laurent series of the conformal map of the exterior of the unit disk onto the exterior of the obstacle. We provide a list of Laurent polynomials for various obstacles as well as the source code in Octave. We also estimate the accuracy of the inverse Koebe algorithm and its Laurent polynomial approximation. リーマンの写像定理によって、既知の単位円板既知のそのような2次元、非圧縮性持つポテンシャル流れは、「適当」な等角写像を用いて、任意の障害物のそのような流れに変換できる。Koebeのリーマン写像定理の構成的証明を利用すると、障害物の逆数の内を単位円板に、適当な等角写像を反復して、写像できる。しかし、実際の数値計算では、反復数が有限なので、ただ円板の近似を作成できる。その上、Koebe反復ではなく、「逆」Koebe反復は必要なので、この研究では、逆Koebe反復を実現し、そのように得た等角写像のローラン級数を計算した。そのように、ただ「手で描いた」任意の障害物があっても、周りの流れに実現するローラン級数を計算できるようになった。

Saint Venant principle for various geometries(査読付) Proceedings ICCM 2004, pp.499-503 2004年 12月

The Saint-Venant principle is usually formulated for bodies of cylindrical geometries, in terms of the inequalities of Toupin and Knowles. We generalize these inequalities to bodies of general shape. This opens the way to a priori estimates for the stored elastic energy. 牽引力の反応を与えるナヴイエ方程式のグリーン関数は長距離力だが、実地にサンブナン原理によって、牽引力の影響は表面の近くに限られる。そのサンブナン原理を調べている。つまり、表面から物質の中心部に向かうにつれて、表面に与える牽引力の影響は、物質の形状によって減少する。具対的に、弾性エネルギー分布を概算するために、Sobolev-Wirtinger不等式を利用して、Toupinの円筒状の物質で得た不等式を一般化させている。サンブナン原理を利用して、有限要素法の計算の計算コストを削減できるので、この理論は現実世界に応用が可能だ。

Auxiliary field methods for the simulation of quantum computation circuits (査読付) International Journal of Modern Physics C 2002, Vol.13, pp.917-929 2002年 03月

(全体概要) One obstacle in the simulation of quantum circuits is the high dimension of the Hilbert space. Using auxiliary field decompositions known from many-particle simulation, we can transform the mathematical description of the quantum circuit into a combination low-dimensional product states which can be sampled using Monte Carlo techniques. We demonstrate the method using Simon’s algorithm for the detection of the period of a function. あるアルゴリズムでは、古典的なコンピューター(つまり、パソコンなど)より量子コンピューターは指数的に速いようだ。この問題を別の面から取り組むため、私の研究では、数値計算の実験を行った。 量子ビットの論理回路を固体物理的な格子とみなし、量子モンテカルロ数値計算方法で量子コンピューターのシミュレーションを行った。このようにすれば量子アルゴリズムと元来の古典アルゴリズムを対比することができる。この研究開発において、新しい費用関数を持っていない問題の為のモンテカルロ・アルゴリズムを開発した。 (担当部分概要:しかし、ページに区別できない) 根本的なアイディア、アルゴリズムの開発 (著者名:飛車来人、H.G. Matuttis, 伊藤信康,石川正道) 筆頭論文

Quantum-Statistical simulations for Quantum Circuits (査読付) International Journal of Modern Physics C, pp.931-945 2002年 03月

(全体概要) Using a Hubbard?Stratonovich like decomposition technique, we implemented simulations for the quantum circuits of Simon’s algorithm for the detection of the periodicity of a function and Shor’s algorithm for the factoring of prime numbers on a classical computer. Our approach has the advantage that the dimension of the problem does not grow exponentially with the number of qubits. 量子ビットの論理回路を固体物理的な格子とみなし、量子モンテカルロ数値計算方法で量子コンピューターのシミュレーションを行った。このようにすれば量子アルゴリズムと元来の古典アルゴリズムを対比することができる。この研究開発において、新しい費用関数を持っていない問題の為のモンテカルロ・アルゴリズムを開発した。コスト関数が無いので、普通のモンテカルロ方法と違うサンプリングが必要になる。 (担当部分概要:しかし、ページに区別できない) 根本的なアイディア、アルゴリズムの開発、つまり数値計算の実施以外全部 (著者名:飛車来人、H.G. Matuttis, 伊藤信康,石川正道) 筆頭論文

beta-function of the multichannel Kondo model(査読付) Physical Review B 1999, Vol.59, pp.14845-14847 1999年 06月

The beta function of the multichannel Kondo model is calculated exactly in the limit of large spin N and channel number M=gamma*N, with constant gamma. There are no corrections in any finite order of 1/N. One zero is found at a finite coupling strength, showing directly the non-Fermi-liquid behavior of the model. This renormalization group flow allows introduction of a variational principle for the entropy, to obtain the low temperature thermodynamics. Thus, in particular, the low-temperature thermodynamics of the noncrossing approximation to the Kondo model becomes accessible. 多チャネル近藤モデルという金属の磁性不純物モデルの低エネルギー反応は、普通の金属と違って、非フェルミ液体そうだが、今まではこの近似的な解散方法では、モデルの低エネルギー反応は厳密的に計算できなかった。それで、私はこのモデルの厳密の繰り込み群流れを開発した。非フェルミ液体の臨界点を確認できた。それによって、初めてこのモデルのべた関数を計算できるようになった。その上に、繰り込み群流れを守る近似方法も開発した。

Absence of two energy scales in the two-impurity Kondo model (査読付) Physical Review B 1998, Vol. 57, pp.6771-6774 1998年 03月

It is believed that the successive antiferromagnetic scattering of the conduction electrons on two magnetic impurities in a metal, induces a magnetic interaction between the impurities which sets an energy scale for the system, in addition to the Kondo temperature. However, it is shown here that this contradicts a scaling law for the two-impurity Anderson model in the magnetic limit which becomes exact for a large bandwidth. 2つの磁性不純物は同じ金属に存在する場合、2つの効果が競争することは、今まで考えられた:一方、近藤効果によって、不純物の磁気モーメントが遮蔽される。一方、不純物の交換相互作用によて、不純物の磁気モーメントが整列するべきだ。したがって、2つのエネルギー・スケールが競争するべきだ。 その問題を解決するため、私は厳密の繰り込み群計算方法を開発した。直接モデルの反応が計算できないが、エネルギー・スケールを厳密に計算できる。結果として、一つのエネルギー・スケールしか存在しないので、上記の効果が共存する。

Diagrammatic method for investigating universal behavior of impurity systems (査読付) Physical Review B 1997, Vol. 55, pp.13575-13587 1997年 05月

The universal behavior of magnetic impurities in a metal is proved with the help of skeleton diagrams. The energy scales are derived from the structure of the skeleton diagrams. A minimal set of skeleton diagrams is sorted out that scales exactly. For example, the noncrossing approximation ?NCA? for the Anderson impurity model can describe the crossover phenomenon. The universal Wilson-number is calculated within the NCA. The method allows for an assessment of various approximations for impurity Hamiltonians. 非摂動論的な繰り込み群の計算方法を開発した。普通の繰り込み群の流れの不動点は、相互作用しない不動点に近い、摂動論が応用できる範囲になくてはならならない。しかし、近藤効果などの金属中の不純物によるの低エネルギーの繰り込み群流れの不動点は、摂動論てきな展開で計算できません。その問題を解決するため、スケレトンダイアグラムを用いて、繰り込み群ながれを守る近似を開発した。その近似を利用すると、金属中の不純物モデルにういて任意の観測量が計算できるようになった。

A new method for calculating the energy scales of metals with impurities (博士論文) Stuttgart university 1996年 08月

Universal behavior of magnetic impurities in a metal is proved with the help of skeleton-diagrams. The energy scales are derived from the structure of the skeleton-diagrams. A minimal set of skeleton-diagrams is sorted out that scales exactly. For example, the NCA for the Anderson impurity-model can describe the crossover-phenomenon. The universal Wilson-number is calculated within the NCA. The method allows for an assessment of various approximations for impurity Hamiltonians. 金属中の不純物による電子システムの非摂動論的な繰り込み群の計算方法を開発した。 金属中でスピン磁性不純物による伝導電子の散乱が、低温で温度下降とともに対数的に増大する効果(近藤効果)がある。そのため、グリーン関数で非平衡的な結果を評価できるように新しい繰り込み群計算方法を作成した。特性は、逐次近似の各次で繰り込み群流れは完全に保存している。繰り込み群流れの強い相互作用の不動点を初めて得ることが出来た。

Vortices and topological groundstates in superfluid Helium (修士論文) ETH Z?rich 1991年 04月

We classify defects in the superfluid phase of Helium-3 using the theory of deformations to decide whether or not a certain configuration is stable. Furthermore, we give a description of the superfluid phases of Helium-3 solely on the basis of homotopy theory, not using the Landau theory of phase transitions. 超流動3Heの基底状態について研究した。3Heはフェルミ液体なので、4Heと同じような超流動転移が行われない。むしろ、超電導体と同じように、3He原子はクーパー対に結合して、複雑な超流基底状態になる可能性がある。とくに、渦などの空間的変動が発生する。それによって、基底状態が変換可能性がある。可能性がある基底状態は空間的変動の影響で位相的に安定しているかどうか、は今回の研究の課題だ。

その他
ボゾン・不純物・モデルの量子相転移について 日本物理学会 第68回年次大会プログラム ページ番号の割り振りなし 2013年 03月

スピン・ボゾン・モデルには、二準位系が相互作用しないボゾンの熱浴を結合する。量子散逸の一番簡単なモデルなのに、今までは、大規模の数値計算でも、解析的な計算でも、解けなかった。特に、繰り込み群流れの不動点はまだ不明だった。それで、私はこのモデルをさらに簡単な「ボゾン不純物モデル」の写像することに成功した。このモデルの、繰り込み群流れが一次元のIsingモデルと一致しているので、結果として、スピン・ボゾン・モデル自体を解けるようになった。

数式処理システムMaximaを用いた効率の良い技術教育 日本機械学会: 技術と社会の関連を巡って:過去から未来を訪ねる pp.13-14 2012年 11月

(全体概要) Maximaと言う数式修理ソフトは大学卒業までに必要な数学的な計算方法をほとんどできる。むしろ、フリーソフトウェアだし、インストールする必要がないUSBメモリなどから機動出来るソフトなので、学生が簡単数学を演習できる。また、宿題や演習に得た解をすぐ確認できる。数値計算も代数的計算もグラフィックスも可能なので、関数のグラフ、ヒストグラムなどすぐ作成できるし、数式を視覚化できる。このソフトを数学教育の教材として使うと、教科書に反映されていない、現代応用数学に大切な理論的な公式と数値計算の応用の関係良く教えられる。 (担当部分概要:しかし、ページに区別できない) ソフトの選択、調整、学生への説明 (著者名:飛車来人、伊藤尚) 筆頭論文

Saint Venant principle for various geometries International Conference on Computational Methods ICCM 2004 Singapore pp.499-503 2004年 12月

The Saint-Venant principle is usually formulated for bodies of cylindrical geometries, in terms of the inequalities of Toupin and Knowles. We generalize these inequalities to bodies of general shape. This opens the way to a priori estimates for the stored elastic energy. 量的なサンブナンの原理は今まで円柱形の弾性体に限られている。つまり、ツピンの不等式によって、弾性体に作用している表面力のせいで、弾性体内の弾性エネルギーを概算ができる。この研究には、その概算方法を一般化した。概算の結果として、弾性エネルギーの上限の新しい不等式を得た。この新しい不等式は任意形の弾性体に当てはまる。したがって、任意形の弾性体の量的なサンブナン原理を開発した。その方法を用いて、複雑な形状の弾性体の有限要素法計算が単純化できる。

一般相対性理論を簡単に解説すること 日本物理学会 第63回年次大会 2008年 25pRC-15 ページ番号の割り振りなし 2003年 03月

「テンソル解析」という計算道具を利用しなくても、「曲がる時空」、「近日点の移動」、「ブラック・ホール」などを物理的に徹底的に説明出来るか?出来る。「等価原理に従う」と「一般相対性理論は特殊相対性理論に合う」理論の中では、一般相対性理論は「一番簡単な重力の理論」という事について、研究して、教科書を執筆した。一般相対性理論の代表的な効果の概念だけではなく、数値まで簡単な数学しか使わず、計算できるようになった。

量子回路の量子モンテカルロ・シミュレーション 日本物理学会講演概要集第58回年会第2分冊 p.181 29pYA-5 2003年 03月

(全体概要) 量子ビットの論理回路を固体物理的な格子とみなし、量子モンテカルロ数値計算方法で量子コンピューターをシミュレーションを行った。このようすれば量子アルゴリズムと応分の古典アルゴリズムを対比することができる。この研究開発において私は、新しい費用関数を持っていない問題の為のモンテカルロ・アルゴリズムを開発した。 (担当部分概要:しかし、ページに区別できない) 根本的なアイディア、アルゴリズムの開発、つまり数値計算の実施以外全部 (著者名:飛車来人、H.G. Matuttis, 伊藤信康)筆頭論文

Dissipative two-level systemのスケーリング 日本物理学会講演概要集第54回年会第3分冊 p.431 29pF -12 1999年 03月

オーミックな散逸を持つ2準位系において,研究した。2準位系はボソン表示を利用した。ボソンのエネルギーカットオフが2準位系の準位間隔よりも非常に大きい場合を考察する。この極限では漸近的なウォード高橋恒等式が導出され,ボソンと2準位系の結合定数アルファが任意の大きさを持つ場合にも繰り込み群の流れを計算する事が出来る。特にアルファが中間的な値に等しい場合には2準位系は局在する。アルファの臨界値はカットオフの方法によって求められる。

beta-function of the multichannel Kondo model Centennial meeting of the American Physical Society in Atlanta オンラインに出版した: http://flux.aps.org/meetings/YR99/CENT99/abs/S8110002.html ページ番号の割り振りなし 1999年 03月

The beta function of the multichannel Kondo model is calculated exactly in the limit of large spin N and channel number M=gamma*N, with constant gamma. There are no corrections in any finite order of 1/N. One zero is found at a finite coupling strength, showing directly the non-Fermi-liquid behavior of the model. This renormalization group flow allows introduction of a variational principle for the entropy, to obtain the lowtemperature thermodynamics. Thus, in particular, the low-temperature thermodynamics of the noncrossing approximation to the Kondo model becomes accessible. 低温非金属反応の種類の一つを研究した。高スピン金属不純物の場合、低音反応は非フェルミ液体になる。例えば、抵抗率は非線形的にゼロに降下する。これは有限な繰り込み群の印です。1/(高スピン)を小パラメーターとして使い、そのモデルの繰り込み群の流れを得て低温反応を計算することができた。特に、非摂動論的な定点を得た。さらに、この繰り込み群流れが近似ではなく、厳密の流れであることを証明できました。そのような厳密なくりこみ群ながれの例が極めて珍しい。

多重チャンネル近藤モデルのbeta関数 日本物理学会秋の分科会講演概要集第53巻第2号第3分冊 p.504 26pYH-14 1999年 03月

MチャネルSU(N)近藤モデルにおいては、バンド幅D0の伝導帯の電子が結合定数g0の交換相互作用によって不純物と散乱する。そのモデルを次のような極限で調べた。MとNが大きな極限で、その比M/Nを一定に保つとき、そのモデルのベタ関数は厳密に得られる。組込み群の流れは非自明な固定点gcを持つ。gcは任意に大きな値をとることができる。固定点の間では、九里恋群の流れはカットオフ方法に依存する。そのモデルの邸エネルギー臨海指数を計算し、beta関数にオーダー1/N補正がないことを確かめた。その極限を元にして、そのモデルの非フェルミ液体性をもっとはっきり見ることができる。