今回は物理学徒の端くれ中の端くれである僕が物理の魅力について話していこうと思います。とはいえ所詮学部生のイメージで語るだけなので色々不備はあると思いますが悪しからず。
みなさんは物理についてどんなイメージがありますか？恐らくほとんどの人がなんか難しい計算してごちゃごちゃやっとんな、程度の認識だと思います。少し物知りな人だとニュートンの万有引力の法則とか知っているかもしれません。
では実際に物理学がどのような学問かというと「自然現象に普遍性を見出そう」という学問です。例えば先のニュートンは木からリンゴが落ちてきたのを見たときに「リンゴが木から落ちてくるのも月が地球の周りをまわるのも原理は同じで地球の引力によるものなんじゃね？」と考えたわけです。変態ですね。
とにかく一見異なる現象に普遍性を見出し、同じ法則を用いて記述するというのが基本的な考え方です。一度理論の土台のうえに乗せることができればその普遍性から過去、未来、現代の技術では計測不能な状態などでも現象の予測をすることができます。一回一回実験して確かめる必要もありません。その点で物理学は非常に強力といえます。
一方サイエンスにおける他の学問はどのようなアプローチをとるかというと例えば生物学ではより個々の現象が重視されます。実験においては操作と結果につよくフォーカスが当てられ中で何が起こっているかについてはブラックボックス化され「因子」という言葉で片付けられることもあります。そのため生体など複雑で法則を見つけることが難しい場合物理学よりはるかにスピーディーに問題解決できることもあります。学問によって得手不得手があるわけですね。とはいえ最近はゲノム解析なども発達し以前ほどブラックボックス気質ではなくなっているようです。
他には数学なんかもあります。数学では物理学以上に厳密かつ抽象的な考え方をします。物理では観測結果に即していることが大前提で数式はその記述のための道具として扱います。たとえ数学的に厳密でなくても観測結果に合うことが大切なのです。数学者は自分の頭の中で設定した問題を非常に厳密に記述します。頭の中で設定するものなのでそれは現実に縛られる必要はなくその数は非常に多くなります。物理学者は数学者の脳内の無数の設定の中から自分の使いやすいものを借りてきて現象に合うように当てはめたりします。
一般的には数学→物理→化学→生物の順で抽象度が高いです。最近は研究も多岐にわたっているので必ずしもこれに当てはまるわけではないですが。
さて、物理学は法則が適用できる範囲を拡大しよう、というのが主な研究の方向性です。往々にして研究や測定器具の発展とともにそれまで盤石だと思われていた理論が適用できない状況があることが発見され物理学者はそのたびに統一理論を見つけようとします。非常に大きな物体や逆に極小の世界で古典力学が破綻することが分かり量子論や相対性理論が生まれました。物理学者の最終目標はこの世界を一つの統一理論で表すことです。
どうだったでしょうか。難しい単語もありますが非常にロマンあふれる学問であることが伝わったでしょうか。書いていて思ったのですが僕が浪人期に読んだ東大の「物理学の全体像の概説」のほぼトレースってぐらいインスパイアされてます。それぐらい自分にとって印象的な記事だったのですね。興味ある方はぜひ読んでみてください。
そんじゃまた。