早稲田大学 理工学術院 先進理工学部 物理学科 学校案内

知のフロンティアが、ここにある。知性と理性を鍛え、いざ知の最前線へ!

早稲田大学の物理学科とは?

物理学は素粒子、原子、物質、生物、そして宇宙に至るまで、じつに10の60乗にもわたるスケールの自然現象を対象とし、私たちの「知」の最前線を切り開く学問です。本学科は、「宇宙・素粒子物理」、「物性物理」、「生物物理」を3つの柱として、最先端物理学の研究とそれを支える教育を行っています。教育面では、高校で学んだ力学と電磁気学をより体系的、数理的に学ぶためのカリキュラムを整備しており、極微の世界を記述する量子力学、複雑な世界を記述する統計力学の授業も完備しています。本学科は、応用物理学科と密に連携をとって研究と教育を行っており、純粋物理に加え、応用物理の素養も身につけることができます。大学院の「物理学及応用物理学専攻」では新たなサイエンスとテクノロジーが生まれる現場で研究することができます。

物理学科にはどんな特徴がありますか?

皆さんは「ウロボロスの蛇」をご存知でしょうか? 自分の尻尾を飲み込み、環状になった蛇のことで、エジプト神話に出てきます。ウロボロスの蛇は自然(宇宙)の階層構造をよく表現しています。尻尾から頭に向かって、素粒子→原子→物質→生物→地球→太陽系→銀河(宇宙)となり、一周して尻尾に戻ります。下の当学科の分野構成図をご覧ください。当学科では、蛇の主要階層を探求できる分野構成になっているのが大きな特徴です。そこでは、モノゴトの始まり(宇宙の起源、物質の起源、生命の起源)とそこからの千変万化に思いを馳せ、自然の「ナゾ」に迫ろうとしています。
教育面では、入学してすぐに履修する必修科目『物理入門』で各分野の最先端の研究動向を広く知ることができます。同じく必修科目の『物理学研究ゼミナール』では、1年生の段階から各研究室に一時的に配属され、「研究」とはいかなるものかを各研究室の教員や大学院生から直に学べるのも当学科の大きな特徴です。

[ 宇宙・素粒子 ] 宇宙の起源、銀河形成、暗黒物質、ブラックホール、超新星爆発、中性子星、重力、相対論、大統一離婁、天体望遠鏡・衛星観測 / [ 物質 ] 物質の起源、新物質電子物性・高温超電導相転移・パターン形成、量子力学、統計力学、量子コンピューター / [ 生物 ] 生命の起源、進化分子マシン・タンパク質細胞運動、免疫システム、生物物理学・複雑系科学、人工生命、創薬、医療 / 力学、電磁気学、熱力学

卒業後の進路は?

下図に示すように、約7割の学生が内部推薦で大学院(物理学及応用物理学専攻)に進学します。大学院進学が多い理由は、卒業研究から継続して研究できるメリットが大きいためです。大学院に進学すれば腰をすえて最先端の研究にチャレンジでき、研究成果を国際学会で発表できるチャンスも格段に増えます。参考までに修士卒者の進路データも掲載します。就職状況は良好です。博士課程に進む学生は国際的に見ると多くないですが、自ら道を切り開き、国際的に活躍できる博士人材を欲する企業が増えており、博士号取得後に企業で活躍する道を支援するプログラムも拡充してきています。

学部卒者の進路 / 修士課程進学78.7% / 就職19.1% / その他2.2%

修士卒者の進路 / 就職86.1% / 博士課程進学11.4% / その他2.5%

教員からのメッセージ

「?」が「!」になる、さらに「!」が「∞」になる物理学のおもしろさ

  • 素粒子・原子核物理 Condensed Matter Physics

    寄田 浩平 教授
    寄田 浩平教授

    〈専門分野〉素粒子物理

    ナゾの「暗黒物質」を捉えよう

    素粒子は分子から原子、そして陽子・電子へ、物をどんどん小さく、細かくした究極の粒子です。この素粒子の正体を突き止めることで、宇宙の起源や時空のナゾが解明できるのではないかと考えています。たとえば、ヒッグス粒子の発見によって、いままで何もない(“カラ”)と思われていた空間には、この粒子が存在し、この粒子の結びつく度合いによって他の素粒子に重さ(個性)が与えられることがわかりました。ヒッグス粒子を捉えたのはスイスにあるCERNという研究所の大型加速器(LHC)です。私たちはCERNと協力し、このヒッグス粒子のさらなる解明と“暗黒物質”を探究しています。暗黒物質は、質量はあるけども見えないためにまだ観測できていません。そこで私の研究チームはLHCを使って暗黒物質を“作る”研究にも取り組んでいます。
    一方、自分たちで作った探索用検出器を地下施設に持ち込み、地球を通過する暗黒物質も捉えようとしています。アプローチは異なりますが、目標は共通。いずれもやりがいに満ちたプロジェクトです。学生が「これをやりたい!」と手を挙げれば、研究メンバーになることも可能です。あなたも最先端の研究に触れてみませんか。

  • 物性物理 Particle Nuclear Physics

    山崎 義弘 教授
    山崎 義弘教授

    〈専門分野〉統計物理学
    非線形動力学

    現象を束ねる共通の言葉を手にしよう

    一見、何の関係もなさそうな現象に“共通した言葉(数理構造)”を見つけ出すこと。ここに、物理学のおもしろさがあると思います。たとえば、統計物理学を学ぶと、コインを投げた時に表、裏が出る場合の数と磁性という物体の性質が“共通の言葉”で表せることがわかります。
    また、水は氷や蒸気に変化し、雪の結晶も環境条件によってさまざまな形に変化しますが、このような変化は、どのような“共通の言葉”で説明できるでしょうか?そもそも分子レベルでは同じ構造なのに、なぜこのような変化が生じるのでしょうか?さらには、雪の結晶がつくる形と油の中でふくらんでいく空気の形に何か関係があると思うでしょうか?このような問いに、これまで、相転移・不安定性といった“共通の言葉”で説明が行われてきました。他にも、フラクタル・同期・ネットワークといった言葉を用いて、生物や社会現象までも共通の枠組みで理解しようと試みられています。
    大学では問題の“解き方”を学ぶ以上に、“問い方”を学ぶことが重要です。現象の何が本質か、自分なりの“問い”をもとにして、現象を束ねる“共通の言葉”を見出していきましょう。

  • 生物物理 Biophysics

    上田 太郎 教授
    上田 太郎教授

    〈専門分野〉生物物理学

    生命のメカニズムを物理学の視点で探ろう

    生物物理学とは、生命現象を物理の法則で解き明かす研究のこと。生命のメカニズムを物理学の視点で探っていくと、生物物理学ならではの発見があります。たとえば、DNAの二重らせんの発見などの分子生物学の興隆期にも物理学者たちが大きな貢献をしました。さて私たちは、“分子モーター”というタンパク質を探っています。分子モーターは、自動車のエンジンのように化学エネルギーを力学エネルギーに変換し、筋肉を収縮させたり、細胞運動を駆動します。一つの分子がモーターとして機能するので、自動車エンジンなどとは全く異なる動作原理が想定されますが、それが具体的にどのようなものなのかはよくわかっていません。そこで私たちは、分子そのものを細工しその影響を実験的に調べたり、1分子が見られる特殊な顕微鏡で観察することで、その秘密に迫ろうとしています。
    物理学の基本姿勢は「なぜそうなのか」を探り、物事の基本原理を見つけ、シンプルな理屈でなるべく広く説明しようとするもの。私自身、長く続けられたのも生物物理のそうした研究が楽しかったからです。生命には分子モーター以外にも多くの未解明の領域があります。皆さんも研究を楽しみに来てください。

  • 宇宙物理 Rstrophysics

    山田 章一 教授
    山田 章一教授

    〈専門分野〉宇宙物理学

    「見えないブラックホール」を見よう

    ブラックホールは、重力が極めて強いため周りの空間が曲がり、光さえ脱出できないことから観測することがとても難しい天体です。2015年にアメリカのLIGOという検出器が世界で初めて重力波を直接観測しました。しかもその重力波は、お互いの周りを回る2つのブラックホールが合体して一つのより大きなブラックホールになる時に放出されたものとわかったのです。個々のブラックホールができる際には重力波だけでなく素粒子のニュートリノも放出されると考えられています。
    私たちは、ブラックホールがどのようにして生まれるのか、それが重力波やニュートリノでどのように見えるのか、そこから何がわかるのかなどを理論的に研究しています。
    新しい観測器ができると、思いもよらない発見と新たなナゾが必ず生まれる、これこそが宇宙物理学のだいご味です。宇宙で起こる現象は近くに行って見ることができません。そこに自由な発想をもとに、あらゆる可能性を理論的に考える楽しさがあります。物理で培った思考力を持って社会に出れば、未知の問題を解決できる人材としてどの分野でも活躍できることでしょう。

物理学科のココがイイ!

  • 秋山 萌衣 さん
    秋山 萌衣さん

    物理学科 1年

    入学後も、オンライン授業で大学に行く機会はなかったものの、自分が恵まれた環境で学んでいることは十分に感じられました。“物理入門”という物理学科・応用物理学科の教授が、週ごとに交代でそれぞれの研究を紹介する授業では、早稲田大学の研究は最先端であることや、自分の興味がある分野を知るきっかけとなりました。

  • 荒川 航輝 さん
    荒川 航輝さん

    物理学科 2年

    物理学科には、宇宙から生体まで様々な領域を扱う研究室があります。一年次から研究室の下で研究する科目があり、勉強との違いや物理学の奥深さを体感できます。また、実験事実と理論をともに重要視する物理学は数学と不可分の関係にあります。確かな数学の力を養うことのできるカリキュラムも物理学科の魅力のひとつです。

  • 竹内 瞳 さん
    竹内 瞳さん

    物理学科 3年

    入学後最初のワクワクはゼミ授業の研究発表でした。少人数でテーマの理解に頭を悩ませる、早々の研究室配属の体験は新鮮でした。同期の発表ゆえ、目を向けてこなかった分野にも親近感が湧き視野が広がりました。大きな戸惑いと緊張はつきものでしたが、その先に得る興味と仲間との出会いは楽しいご褒美になっています。

  • 飯野 航平 さん
    飯野 航平さん

    物理学科 3年

    物理学科には1年次から様々な分野の課題の演習を行う授業があります。友達と議論したり図書館で調べたりしながら進め、理解を深めます。物理学科の友達はアカデミックで、自分に無い発想を持つ人が多く、演習中の議論では多くの刺激を受けます。気の合う友人と切磋琢磨できる環境が整っていることも物理学科のいい所です。

まだ開かれたことのない扉を、一緒に押してみよう

  • 安倍 博之 教授
    安倍 博之教授

    素粒子理論

  • 井上 昭雄 教授
    井上 昭雄教授

    観測宇宙物理学

  • 勝藤 拓郎 教授
    勝藤 拓郎教授

    複雑量子物性

  • 鷹野 正利 教授
    鷹野 正利教授

    理論核物理学

  • 高野 光則 教授
    高野 光則教授

    生物物理学

  • 高山 あかり 講師
    高山 あかり准教授

    表面物理学

  • 辻川 信二 教授
    辻川 信二教授

    宇宙論
    理論宇宙物理学

  • 中里 弘道 教授
    中里 弘道教授

    量子力学基礎論

  • 前田 惠一 教授
    前田 惠一教授

    理論宇宙物理学

  • 松田 梓 教授
    松田 梓教授

    実験低温物性

  • 安田 賢二 教授
    安田 賢二教授

    生物物理学

  • 湯浅 一哉 教授
    湯浅 一哉教授

    量子物理学
    量子情報