第一原理電子状態計算から入る量子力学入門のすすめ

量子力学を勉強するとき、いわゆる啓蒙書にかいてあるようなことばかりにひっかかってその先にすすめない人も多いと思います。量子力学の基礎というのは、実はとても専門的な分野で、勉強しても実務にはたいして役立たないようなものだと聞いたことがあります。それで実際の分子の計算とかをやってみて量子力学に慣れるほうが量子力学の入門者には良いと思います。このブログでもいろいろ量子力学や量子化学の入門書や入門コースを紹介していますので、検索窓に量子化学や量子力学といれて記事を検索してみてください。たとえば Mathematicaを使って量子力学を学ぶ本を以前紹介しました。https://glycostationx.org/2022/09/04/mathematica%e3%82%92%e4%bd%bf%e3%81%a3%e3%81%9f%e9%87%8f%e5%ad%90%e5%8a%9b%e5%ad%a6%e3%81%ae%e5%ad%a6%e7%bf%92%e3%81%ab%e3%81%a4%e3%81%84%e3%81%a6/
また、2022/1/3の記事ではわかりやすい量子化学の解説書も紹介しています。

2022/1/3
今日は、わかりやすい量子化学計算の解説ページを紹介しておきます。元旦に紹介した「ノーコードではじめる機械学習」の著者である久我涼子さんのホームページで、pythonによるアプリケーション開発などの記事もあってきわめて参考になります。このブログの記事から生まれた本は

ゼロからわかる!! 独習 量子化学計算: 理論からはじめない新しい量子化学計算の本

というKindle本で、これは解りやすい本です(紙の本はありません)。またこちらのページには、tsujimotterさんこと辻順平さんによる、簡単な分子軌道法の入門解説記事があります。

量子力学による実際の電子状態計算をやってみるのに良い本は、「動かして理解する第一原理電子状態計算 DFTパッケージによるチュートリアル(森北出版)」という本です。
https://www.morikita.co.jp/books/mid/017031
これは良くできた本で、無料の密度汎関数法(DFT)のパッケージであるQuantum Espressoを利用して実際に計算できるように書かれています。Linux入門者でもこのパッケージが使えるように丁寧にかかれているのでLinux入門をかねて、第一原理電子状態計算を学べるおすすめの本です。この本で是非実際に計算してみて、量子力学に入門するとよいと思います。この本のタイトルにある、密度汎関数法については以下の動画に解説があります。

密度汎関数理論に基づく第一原理計算ざっくり入門(固体材料編)
https://youtu.be/9w9FXijKVv0

またWindowsでQuantum Espressoをつかってみたいという方には、学生なら無料で使えるGUIソフト(学生以外は高い値段で手がでませんが…)を使った入門動画が公開されているので参考にしてください。
https://youtu.be/g97-iX_e4Uw

英語ですがQuantum Espressoの入門動画もあります。
https://youtu.be/K2eAHGxCsEg

もうQuantum Espresso入門をすませた人むけには、今年の11月に開催されたQuantum Espressoのアドバンストコースのチュートリアルがあります。スライドと動画などはこちらから。
https://sites.google.com/view/hubbard-koopmans/program
また今回のコースの動画がまとまっているのはこちら。
https://piped.mha.fi/playlist?list=PL19kfLn4sO_-ox_Oylwi4IEb5qUp0dXfJ

この講習会の勉強用には、Quantum Mobileというvirtual machineが用意されています。
https://sites.google.com/view/hubbard-koopmans/quantum-mobile
これを使ってWindows, Mac, Linuxそれぞれ好きなOSを使ってVirtualBoxの仮想マシーン上で講習会のチュートリアル課題をやってみることができるそうです。こちらも参照してください。
https://github.com/materialscloud-org/hubbard-koopmans-2022

周期律の発見者メンデレーエフが無煙火薬の製造法の秘密を探った方法とは?

先日動画でみる周期表のサイトを紹介しました。周期律表をつくりあげたメンデレーエフはすぐれた推理力をもっていて、フランスの国家機密であった無煙火薬の製造法をつきとめたというエピソードを読んだことがあります。古い本ですが「数に語らせる」 (岩波書店1952年)という本に載っています。
https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/1629634
著者の増山元三郎は、朝日賞も受賞された国際的統計学者で、日本の統計学、推計学の発展に貢献した有名な先生です(米国のカトリック大学教授や東京理科大学教授などを歴任)。
この本にのっているメンデレーエフの推理を要約すると以下のようになります。詳しくは国立国会図書館の個人送信資料でお読みください。
https://dl.ndl.go.jp/info:ndljp/pid/1629634/10?tocOpened=1

メンデレーエフは1890年代にロシア政府から無煙火薬の製造法の調査を依頼され、世界一の無煙火薬を生産しているフランスにでかけました。無煙火薬の成分であるエーテルとパイロ・コロジオン(綿火薬の一種)の比率が知りたいのですが、フランス政府はもちろん教えてくれません。いろいろ考えてメンデレーエフが気づいたのは、フランス陸軍の火薬工場が鉄道の幹線ではなく、寂しい支線の端にぼつんと建っていることでした。この支線は火薬工場だけに使われているらしいので、この支線を通る貨車はみんなこの工場でつくる火薬の材料を運んでいるに違いないわけです。運ばれた材料はすべてすぐに使われてどんどん火薬を作っているだろうと考えました。それならこの支線を一年間に通る貨車が運搬する、エーテルと硫酸と硝酸と綿花の量を調べてその割合を計算すれば、エーテルとコロジオンの比率がわかるはずです。メンデレーエフはフランスの運輸鉄道統計をとりよせて、その数字を調べるだけで、使命をはたして本国に引き上げたそうです。

これは公開情報だけを利用して秘密を探るという方法の模範のような話です。初めて読んだとき感銘をうけました。今、いろんなインターネットサービス業者もこうした公開情報をつなぎ合わせるだけで、様々な秘密の情報を得ているといわれています。公開情報だけから秘密を探る方法(オシントといわれます。Open-Source Intelligenceの略)は情報収集の基本手段ですので、公開する情報には気をつけなくてはいけませんね。

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%BC%E3%83%97%E3%83%B3%E3%83%BB%E3%82%BD%E3%83%BC%E3%82%B9%E3%83%BB%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%83%86%E3%83%AA%E3%82%B8%E3%82%A7%E3%83%B3%E3%82%B9

https://en.wikipedia.org/wiki/Open-source_intelligence

ペイウオールで読めない文献が合法的に公開されているサイトを探してくれるブラウザの機能拡張について

今日はブラウザ (ChromeやFirefoxやBrave)で論文を探すときに役立つプラグインを一つ紹介しておきます。所属している機関が契約していない論文や文献は、お金を払わないと読むことができないので困ります。これをpaywallといって問題になっています。unpaywallという機能拡張 (Chromeでは拡張機能と呼ばれています)は、お金を払わなくては読めない論文や本を読みたいとき、著者などが合法的に公開しているサイトにその文献があれば、そちらへ誘導してくれる機能拡張(拡張機能)です。これをブラウザにいれておくだけで簡単にオープンアクセスにしてくれている文献を読めるので大変便利です。以下のリンクから導入を検討してみてください。
https://addons.mozilla.org/ja/firefox/addon/unpaywall/
http://unpaywall.org/products/extension

アインシュタインの一般相対性理論についてのとてもわかりやすい講演動画が昨日公開されました!

アインシュタインの一般相対性理論についてわかりやすい動画があったので紹介します。The biggest ideas in the Universe というタイトルです。Johns Hopkins大学教授でわかりやすい物理学の解説で人気の、Sean M Carrollの講演です。ニュートンの運動方程式の解説からはじまって、アインシュタインがニュートンの重力の方程式をリーマン幾何学を用いて、曲率とテンソルを利用して如何に書き換えて一般相対性理論の重力方程式を発見したかを、かなり具体的に解説してくれています。そしてシュバルツシルドによる重力方程式の解の発見とブラックホールの解説までも含まれています。途中には映画インターステラ―の物理学の話もありました。この動画は一般相対性理論をちゃんと勉強してみたい人には、入門編として超おすすめの講演だと思います。例によってThe Royal Institutionの講演ですので、彼の新著 The biggest ideas in the Universe 1: Space, time and motion
https://geni.us/V3Orの宣伝にもなっているわけです。彼の本を買おうと思う人に注意です。Sean B. Carrollさんは進化発生生物学の有名な科学者で多くの啓蒙書を書いている方ですが、この講演をしているSean M. Carrollさんとは別人です。間違えてEvoDevoのB. Carrollさんの本を買わないようにしてください(私は買ってしまいました。Kindle版で 286円で売っている本 A Series of Fortunate Events: Chance and the Making of the Planet, Life, and Youというこれもおすすめの本です!)
次のリンクに今回紹介する講演がアップロードされているので是非ご覧ください。

https://youtu.be/cPgXeeBmPNQ

Q&Aの部分の録画動画は限定公開のようですがこちらにあります。  https://youtu.be/mtUG1cRYXvU
Sean M Carrollさんの本は何冊も翻訳されています。ヒッグス粒子の発見の最良の一般向け解説書といわれる「ヒッグス 宇宙の最果ての粒子」も彼の本です。
https://bookclub.kodansha.co.jp/product?item=0000188360

動画付元素周期表のサイトを紹介します。

元素の周期表の各元素についてビデオでの説明をみられるサイトがあるのをみつけました。
イギリスのノッチんガム大学が公開している動画つき元素周期表です。元素名をクリックするとその元素に関するビデオをみることができます。
http://www.periodicvideos.com/
118の元素についてのビデオがあるようですが、104番元素以降はまだ公開されていないようです。
たとえば炭素Cをクリックして出てくるビデオはこんなものです。
https://youtu.be/QuW4_bRHbUk

いろいろクリックして動画をみると面白いです。

科学道100冊 2022年版が発表されています―面白い科学の本をみつけましょう!

理化学研究所と編集工学研究所が共同で毎年実施している「書籍を通じて科学者の生き方・考え方、科学のおもしろさ・素晴らしさを届ける事業」である科学道100冊
https://kagakudo100.jp/about
の2022年版が発表されました。これから書店や図書館、教育機関などで今年の100冊をとりあげた催しが始まると思います。
こちらからは2022年だけでなく過去の100冊のリストへのリンクも見ることができます。
https://www.riken.jp/pr/news/2022/20221118_1/index.html
今年選ばれた100冊について詳しくはこちらをご覧ください。
https://kagakudo100.jp/lineup
本の画像をクリックすると、詳しい説明がみられます。
SF小説も入っています。ホーガンの「星を継ぐもの」です。これは私も読んで今机のそばの本棚に並んでいますが、とても面白いSFです。
月面で真っ赤な宇宙服を着た死体が発見され死体はどの国際機関や国にも属していない人間であることがわかります。死亡した時期を調べてみるとバックパックにある原子力電池の放射性崩壊率などから計算して、この人物はなんと5万年前に死亡しているということがわかった…というふうにはじまる小説です。続編もあってどれも面白い本です。
科学道のこの本へのリンクはこちらです。
https://kagakudo100.jp/100books/C-50

リストには他に、湯川秀樹の「旅人」とか、ファインマンさんの本などもありました。是非上のリストをみてください。面白い本が見つかると思います。

イノベーションを生み出すチームを創るためのtips―心理的安全性について

今日は本の紹介です。
「心理的安全性をつくる言葉55」
原田将嗣 (著), 石井遼介 (監修) 飛鳥新社という本です。
http://www.asukashinsha.co.jp/bookinfo/9784864108881.php
内容は会社でのチーム運営のとき、メンバーにかける言葉について悪い例と良い例をあげて考えていくというものです。l企業向けの本ですが、研究室でチームを率いていくときに参考になる例と考察がいろいろあげてあります。一度読んでみるとよい本だと思ったので紹介しておきます。
アイデアや意見が率直に言えて、みんなが協調して仕事ができるチームを作るために有効な、ちょっとした言葉遣いの心がけについて教えてくれる本です。
心理的安全性はGoogleが重要だと発表して俄然注目されるようになった概念だそうです。Googleの以下のサイト
https://rework.withgoogle.com/jp/
には、イノベーションを生み出す職場の作り方だの、デザイン思考だのいろいろ研究室を率いる時に役立つ内容が書かれています。一番上にあるテーマのプルダウンメニューから、「イノベーション」・「チーム」・「偏見の排除」・「学習と能力開発」などなど、いろいろなテーマを選んで読んでみてください。とても参考になります。心理的安全性についてもこちらなどに詳しく書かれているのでおすすめです。
https://rework.withgoogle.com/jp/guides/understanding-team-effectiveness#introduction

量子生物学入門コースかZoom開催されています。

量子生物学ブームをまきおこした本、量子力学で生命の謎を解く(SB Creative)“(Life on the Edgeの翻訳本)の各章をもとにした量子生物学入門コースがカリフォルニア大学ロサンゼルス校Quantum Biology Tech (QuBiT) Labによって、Zoomで開催されています。こちらのtwitterをご覧になると無料登録のアドレスなどがわかります。
https://nitter.ca/QuBiT_Lab

以下が各回の内容です。
9/23 intro to quantum mechanics
9/30 avian compass (chapter 6)
10/7 quantum beat (chapter 4)
11/4 quantum genes (chapter 7)
11/18 finding Nemo’s home (chapter 5)
TBD how life began (chapter 9)
12/2 engines of life (chapter 3)
12/9 conclusion
各回の動画は順次YouTubeのチャンネルにアップロードされるそうです。
https://www.youtube.com/@quantumbiologytechlabatucl6800/videos
現在初回から3回分がアップロードされています。以下はavian compassについての講演です。日本人のポスドクの方の講義です。
https://youtu.be/0qugsdmNQpg

QuBiT Labのtwitterで知ったのですが以下のリンクにはいろいろ面白い量子生物学の情報のリンクが集まっています。是非ご覧ください。Royal Societyの量子生物学の歴史や今後についての総説、米国ナショナルアカデミーの量子生物学に関するシンポジュウムの記録本などいろいろ無料でダウンロードできますので読んでみてください。

https://onequantumusawestcoast.substack.com/p/onequantum-usa-west-coast-november
https://arye.substack.com/p/the-future-of-biology-is-quantum

またこちらには、このラボがどんな夢をもって仕事をしているかをうかがわせる提案が書かれています。NMRはMRI画像診断に使われていますが、逆に弱い磁場で生体内のスピン状態をコントロールして、治療に使おうという夢などが書かれています。
https://gitcoin.co/grants/7248/high-tech-quantum-biology-tweaking-endogenous-quan
こちらの私のブログ記事もご参照ください。

英語ですが無料の動画サイトや量子生物学についてのサイトや動画を紹介します。

ゲーム理論のいい入門書って ないものでしょうか?

ゲーム理論の入門書っていいのは ないものでしょうか。ゲーム理論は数理生物学では必須のテーマですし、進化生物学でも活用されています。もちろん本来の経済学でもその発展に大きく貢献しています。経営学や政治学、コンピュータ科学でもいろいろ応用されていて、いちどちゃんと学んでみたいとずっと思っている分野です。実は数年前、岩波新書の「ゲーム理論入門の入門」(鎌田雄一郎著)という本が立ち読みでわかりやすそうだったので買って読み始めました。しかしナッシュ均衡の説明の「我が家のナッシュ均衡」や、、藤江れいなとマリコ様の登場あたりで挫折しました。何度読み返してもピンと来なかったです。またラーメン店の出店のところは意味不明でしたが、誤植満載だったようでわからないはずでした。今は訂正されているようですが、初版をでてすぐ読んだので正誤表もちゃんとしていなかったのは残念です。Kindle unlimitedではこの本が無料でよめますので契約しているかたは読んでみてください。多分上記の誤りは訂正されていると思います。

今朝知ったのですが、こちらの香川大学の三原 麗珠先生のサイトにはいろいろな教材やリンクが紹介されています。
https://sites.google.com/view/reiju/resources/gametheory
ページ内の必読文献・参考文献には読書案内やリンク紹介があって参考になります。
https://sites.google.com/view/reiju/resources/gametheory#h.tzpendas2ce

三原先生のサイトで紹介されていた渡辺隆裕先生の以下の動画はとてもわかりやすいと思いました。まだ一本目しかみていませんが、順番に見てみようと思います。
https://www.youtube.com/playlist?list=PLy-f5FWpt5uDCh-QtD51hKmZFfPeGND82
以下は一本目の動画へのリンクです。https://youtu.be/yDak2VlSvC8

Pythonによるデータ処理の新刊本とQuartoの紹介です。

Pythonによるデータ処理の新刊本とQuartoの紹介です。
Python for Data Analysis 3rd editonがオンラインで無料で読めます。
https://wesmckinney.com/book/
このオンライン版は、ありがたいことに、オンラインでPDICで辞書を引きながら読むことができます。FirePOP!の機能拡張をいれたFirefoxやChromeではalt+右クリック(設定で左クリックにもかえられます)すると単語の訳がポップアップしますのですらすらオンラインでよんでいくことができます。以前の記事をご覧ください。

この本は、Pythonでデータ解析をする手引き書です。Pythonの有用性と欠点も明記してあって、他の言語C++とかJavaでの解析やIPytonの利用についてもはじめから解説してあります。今年の9月刊の本ですので最新情報が得られるので初学者にはありがたい本です。コードやデータもダウンロード可能です。
この本のオンライン版はQuartoという印刷システムで作成されたそうです。https://quarto.org/
Rだけではなく、Julia, Python, Observable JSのコードでも使えます。QuartoはRStudioが生み出した新世代のマークダウン言語です。RStudioから簡単に使えて、再現性研究に活用できます。従来のR markdownと同様に、Rでの解析手順、コードとデータ、解析の結果やそのグラフ表示などすべてを綺麗な見栄えのする出版物にすることができます。多言語対応のmarkdown言語なので、英語も日本語も同様に扱えます。htmlやpdf、word文書など様々な形式の美しい出版物をつくれるのがとても便利です。日本語の紹介はこちらなどをみてください。https://speakerdeck.com/s_uryu/quarto-get-started

紙の本や電子書籍はO’Reilly Mediaより刊行されていて、有料になりますがいろんなオンライン書店で購入可能です。