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まえがき

この本の一番の目的は，「研究者以外のための統計力学はあるか？」という問いに「ある」と答えることである．生体分子の振る舞いを分野横断的に理解しようとしている新しい世代の学生たちに向けて，統計力学の本質を理解できるような説明が可能だと私は信じている．つまり，多くの人が統計力学の本質の大半を理解できるようになるということだ．この本では「少なく説明することで，より多く理解してもらう」という方法をとっているが，これはいい加減な理解でいいということではない．物理や化学の法則は重要であり，しっかりと理解する必要がある．この本の目的は，平易な言葉で，生体分子の現象に関わる古典統計力学と物理化学を説明することである．この本で対象としているのは，生物物理を直接学んだことのない学生たちだ．学部レベルの物理や化学，微分積分の知識がある程度あれば十分に読みこなせる．また，一般的なトピックスに対して，通常とは違う視点から，より直感的な説明をするよう心がけたので，もっと進んだ学生にとっても学ぶところは多々あるだろう．この本の核心は，平衡という概念の統計的な意味と，それがどのように動的な過程から生じるかという点にある．統計的な集団（アンサンブル）の平をとることにより，自由エネルギーやエントロピーといった，多くの学生がつまずきがちな概念がいかに現れるかということに，特に注意を払った．この本では，統計力学と分子生物物理に関して広範囲にとりあげるのを意図的に避けた．中心的な考え方に焦点をあて，その理解のために重要となる例を説明している．また，いかに統計力学の基本的なアイデアが，複雑に見える生物物理的な「応用」（例えばアロステリーやリガンド結合）に使えるか，そして，アンサンブルを使ったダイナミクスの見方が，拡散のような馴染み深いトピックスにいかに自然にフィットするかを示すように心がけた．私は，この本の9章までの大部分を，幅広いバックグラウンドをもつ大学院1年生に半セメスターで教えたことがある．しかし，いつも急かされるような授業になってしまうので，本書全体を1セメスターで教えたほうがいいだろう．計算手法や実験手法に関する教材を補助的に用いてもよい．この本はシミュレーション手法に関しては簡短にしか説明していないので，シミュレーションの「マニュアル」にはならない．