教員・研究室

物質世界は多種多様な、要素的な無数の粒子から成り立っており、それらが固有の仕方で相互作用することによって物理現象も複雑に展開します。統計物理学は、そのような基本となる要素毎の法則から出発して、多様な現象を発生する自然の階層的な仕組みやそこに潜んでいる未知の法則と構造を解明して行こうとする理論物理学の一分野です。相澤研究室では、物理的概念や理論的方法を構築しながら、新しい対象に向かって統計物理学のフロンティアに挑戦しています。

１. カオスとエルゴード性の研究

原因がほんの少し違うと、結果が大きく変わる現象をカオスと呼ぶ。カオス運動する粒子の軌道は図のように極めて複雑なものになる。古典系および量子系のカオスが原因となり、物質的自然が統計的（あるいは確率的）法則や不可逆的法則を生み出す機構をエルゴ－ド問題、多体問題の立場から探求している。

２. 自己組織化過程の研究

自然にはいくつかの階層が自己組織化され、それぞれに固有の法則に従う。例えば、生物は最も著しい階層を形成している。秩序や無秩序、フラクタル構造の発生などの複雑な自己組織化現象に潜む法則を非線形物理学の立場から探求している。

３. 複雑系の研究

物理学は「複雑さの理論」をまだ完成していない。カオスや乱流のように予測や再現性が保証されない複雑な現象もある。また、脳の思考や意識、また生物の進化のように後戻りせず、多様性や複雑性を増大させつつ変化する現象もある。物質システムとしての複雑さと共に、機能の面からも、複雑系の面からも複雑系のスケーリング法則を統計物理学の立場から探求している。