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This is a course introducing recent topics in various areas of science including quantum mechanics and quantum technology. Lectures are given by 13 faculty members from all the departments (Mathematics, Physics, Astronomy, Geophysics, Chemistry, and Earth Science) in Graduate School of Science. Each faculty member discusses up-to-date topics in his/her specialty. The lectures are prepared for non-experts and thus this course is an outstanding opportunity to obtain familiarity with areas other than the students' specialties. The class meets every Wednesday, 4:20-5:50 pm.
This is a course introducing recent topics in various areas of science including quantum mechanics and quantum technology. Lectures are given by 13 faculty members from all the departments (Mathematics, Physics, Astronomy, Geophysics, Chemistry, and Earth Science) in Graduate School of Science. Each faculty member discusses up-to-date topics in his/her specialty. The lectures are prepared for non-experts and thus this course is an outstanding opportunity to obtain familiarity with areas other than the students' specialties. The class meets every Wednesday, 4:20-5:50 pm.
In this course, students will understand the frontier of condensed matter physics. The lecture is given by more than ten professors in our Condensed Matter Physics group. They provide explanations of the recent progress in condensed matter physics, such as high-temperature superconductors, quantum magnets, topological insulators, and other quantum materials. The lecture is also expanded to the advanced experimental techniques such as angle-resolved photoemission spectroscopy, x-ray scattering, crystal growth, and so on.
In this course, students will understand the frontier of condensed matter physics. The lecture is given by more than ten professors in our Condensed Matter Physics group. They provide explanations of the recent progress in condensed matter physics, such as high-temperature superconductors, quantum magnets, topological insulators, and other quantum materials. The lecture is also expanded to the advanced experimental techniques such as angle-resolved photoemission spectroscopy, x-ray scattering, crystal growth, and so on.
本講議は全て英語で行われ、短期留学生プログラムの "Dynamics of the Earth"と共通で開講する。
<注意>
学部で開講された地球惑星物質科学入門 (Introduction to Earth and Planetary Material Sciences)を受講し、単位認定を受けた者は、単位認定されない。
日本人の地球科学系の学部生にとっては、内容の一部は復習になるであろう。ただし、太陽系進化学、火山学、鉱物学、地球化学などについては他の講義で不足している基礎的な内容が補則されるので聴講を推奨する。
内容の学習にとどまらず、主体的に授業に参加する留学生の積極的な態度から多くを学んで欲しい。他の講義や学会等でも質問をすることに躊躇せず、自分の考えを理論的な述べられるようになるきっかけとなれば幸いである。
また、国際語としての英語の必要性を肌で感じ、英語学習の動機付けもねらっている。
This class is an introductory geology program to understand fundamental issues of Earth Sciences. The basics of Solar system, Volcanology, Mineralogy and Geochemistry will be taught, and each part will introduce recent topics.
非常に複雑で謎に満ちた生命を物理で理解する為に必要な知識を習得する。
本講義は前半の10回を今井が後半５回を佐久間が担当する。
前半の今井担当分では、生命系が持っている特徴について説明した後、生命系を理解するための熱・統計力学的および物性物理学的なアプローチを示す。こららの講義から、生命を特徴づける機能の物理的機構について、それら分子が統合されたシステムとして細胞を形作るメカニズムについて理解することを目的とする。
後半の佐久間担当分では、生命を成り立たせている物質に関する基礎的知識を学ぶ。
特に生体膜が示すの様々な現象から、その物理的な描像を得る。
In this course students will learn how to understand the cellular life from physics point of view.
Professor Imai will be in charge of the first 10 classes and Associate Professor Sakuma will be in charge of the latter 5 classes.
Prof. Imai will explain a overview of the cellular life, focusing on Information polymers (DNA and RNA), Proteins, Membranes and energy metabolism. Then essence of the cellular life, robust chemical reaction network, is demonstrated based on statistical physics and nonlinear dynamics. From these classes students will realize the pleasure of understanding the cellular life from physics point of view.
The theme of the lecture in the 4 lectures towards the last is the cell membrane. Here, how the cell membrane is constructed and the function will be described. More specifically, the lecture will start from the structure and function of cell membranes. It will then describe how to describe the deformation of membrane based on membrane elasticity model. This is followed by reproductions of cell deformations using model cell membranes, i.e., phospholipid vesicles. Next target is dynamics of the cell membrane, i.e., fluidity. Assoc. Prof. Sakuma will describe how the fluidity of cell membrane is estimated experimentally, which is a key issue to understand functions of cell membranes.
物理学は自然現象を単純な基本法則をベースに統一的に理解しようとする学問分野です。現代社会ではこの物理学的なアプローチは自然科学のみならず人文科学・社会科学の分野でも有効な方法として展開されています。本講義では様々な自然現象に対するこの物理学研究の最先端をオムニバス形式で伝えます。
/Physics is a field of research that attempts to understand natural phenomena in a unified manner based on simple fundamental laws. In modern society, this physics approach has been developed as an effective method not only in the natural sciences but also in the humanities and social sciences. In this lecture, the cutting edge of physics research on various natural phenomena will be introduced in an omnibus style.
近年の物理学は著しく発展しています。私たちの住む宇宙の歴史と構造の解明も進んできました。また、私たちの身近にある最先端の科学技術の多くは物理学によって基礎づけられています。このように、人類に夢を与え、社会の基盤を支えている最先端の研究内容を理解する方法を議論しながら学ぶことを目的とします。そのために、前半では、物理学の基礎科目の目的と概要を議論しながら理解します。後半では、いくつかの最先端の研究と社会的つながり、そして未来社会をみんなで予測します。そして、みなさんの将来像（vison）を考えます。この授業を設計した背景には、私が現在「基本法則から読み解く物理学最前線（共立出版）」を監修し、多くの最先端の研究を遂行している研究者との対話から感じた内容を、皆さんに是非伝えたいという想いがあります。
In recent years, physics has evolved significantly. The history and structure of the universe in which we live have been elucidated. Many of the cutting-edge science and technology that we are familiar with are based on physics. The purpose is to learn while discussing ways to understand the cutting-edge research content that gives humanity a dream and supports the foundation of society. To that end, in the first half, we are going to discuss and understand the purpose and outline of the basic subjects of physics. In the second half, we will all predict some cutting-edge research, social connections, and future society. Finally, think about your future vision. In this class, I would like to tell you what I felt from the dialogue with researchers who are currently supervising "The Frontier in Physics to Understand from the Basic Laws (Kyoritsu publishing co.)"
本講議は全て英語で行われ、短期留学生プログラムの "Dynamics of the Earth"と共通で開講する。
日本人の地球科学系の学部生にとっては、内容の一部は復習になるであろう。ただし、太陽系進化学、火山学、鉱物学、地球化学などについては他の講義で不足している基礎的な内容が補則されるので聴講を推奨する。
内容の学習にとどまらず、主体的に授業に参加する留学生の積極的な態度から多くを学んで欲しい。他の講義や学会等でも質問をすることに躊躇せず、自分の考えを理論的な述べられるようになるきっかけとなれば幸いである。
また、国際語としての英語の必要性を肌で感じ、英語学習の動機付けもねらっている。
This class is an introductory geology program to understand fundamental issues of Earth Sciences. The basics of Solar system, Volcanology, Mineralogy and Geochemistry will be taught, and each part will introduce recent topics.
惑星地球の環境の成り立ちを、固体地球・大気・海洋・人間とのかかわりとしてとらえるための基礎知識を身につけ、地球で起こる身近な自然現象を理解することを目的とする。
It aims to acquire basic knowledge to capture the formation of planet Earth's environment as solid earth, atmosphere, ocean, human beings, and to understand familiar natural phenomena occurring on Earth.
生化学が研究対象としている分野は極めて多彩であり、非常に興味深いものが多い。各分野を専門としている教員が、それぞれの分野について、その基礎から最先端の現状とその面白さを紹介する。本年度の内容はおもに次の項目についての講義が予定されている。
I. 生理活性物質・生体高分子の構造と機能
II. 酵素と代謝
III. 細胞内シグナル伝達と細胞の外環境のセンシング機構
IV. 細胞分化と細胞機能の獲得のメカニズム
V. がん・免疫・神経機能の分子基盤
コロナウイルス感染防止のため、東北大学のBCPレベルと社会状況に合わせて対面授業、オンライン講義（オンデマンド配信）のどちらかで実施する。
Field of Biochemistry is extremely versatile and are very interesting. In this course, each professors who specialize in their fields, will introduce their particular field of study from basic to cutting-edge research. The contents of this lecture are as follows.
I. Structure and function of physiological active substance / biomacromolecule
II. Enzymes and metabolism
III. Intracellular signaling and the sensing mechanism of the external environment of the cell
IV. Mechanism of cell differentiation and the acquisition of specific cell function
V. Molecular basis of cancer / immunity / neural function
In order to deal with the COVID-19, either a face-to-face class or an online lecture (an on-demand class) will be selected according to the BCP level of Tohoku University and the social situation.
天文学は最も古い学問であるともに、近年最も目覚しい発展を遂げている
学問のひとつである。また、天文学の対象は星から宇宙全体に渡る最も
広い空間範囲におよび、さらに生命の存在にも関わる根源的な学問である。
この講義では、このような天文学の内容を概観し、星、銀河、さらに宇宙の
構造と進化について解説する。
Astronomy is not only the oldest science but also is achieving the most significant progress in recent years.
Astronomy also covers the widest spatial domain, from stars to the entire Universe, and even the presence
of life, namely the most fundamental subject. In this lecture, we learn these aspects of astronomy, based on
the basic knowledge on the structure and evolution of stars, galaxies and the Universe itself.