わたしは、物理学の授業をはじめて担当することになった。 これまで、気象学など、物理の基礎知識を前提とする科目を教えたことはあるが、 その大学での物理の基礎知識を教えることは物理を専門とする先生の担当だったのだ。 わたしの専門は気象学であり、それは、広い意味での「物理科学」(physical science)にはふくまれるが、 限定された意味での「物理学」(physics) ではないと思っている。 わたしは学生として、物理学科主催の科目の授業を受けたことはあるが、物理学科を修了してはいない。
「物理」あるいは「物理学」とはなにか、明確な定義のようなものはないようだ。 入門書をいくつかめくってみても、そこから書きはじめている本はあまりない。
朝永 振一郎 (1979) 『物理学とは何だろうか』 上巻 [(*) 表紙画像] 5ページでは、 「物理学の定義はできない」と言ったうえで、 「まずさしあたりのところでは」として、物理学とはつぎのようなことだとしている。
「われわれをとりかこむ自然界に生起するもろもろの現象 --ただし主として無生物にかんするもの-- の奥に存在する法則を、 観察事実に拠りどころを求めつつ追求すること」
しかしつづいて、この本の表題の問いには本全体をもって答えたい、という趣旨のことを言っている。
人間の知識のなかで、物理(学)はどのような位置をしめているだろうか? わたしにはまだ整理してのべることができない。 ひとまず、人間の知識全体のなかでの自然科学の位置と、 日本の自然科学関係の学校教育のなかで物理がどのような位置をしめているかを見てみる。
「〇〇物理学」のような名まえの専門分科はいろいろある。 そのうちには、あきらかに (狭い意味の) 物理学の内わけであるものもある。 「素粒子物理学」のように研究対象名がついたものや、 「統計物理学」のように方法の名がついたものがふくまれる。
他方、研究対象名がついたもののうちには、 むかしは物理学のなかで研究されていたが、いまでは物理学の外とみなされることが多いものもある。 「地球物理学」、その一部でもある「大気物理学」(気象学とほぼ同じ)、 また「生物物理学」などはそうだろう。 狭い意味の物理学からみると、このような分野は、物理学を応用する分野といえるだろう。
また、物理学を応用する工学系の分野もたくさんある。
応用分野をふくめた物理の分野をさすときは「物理科学」という表現がつかわれることもある。 (「物理化学」はこれとはちがい、化学のうちでとくに物理の方法をつかう分野なので、区別に注意。)
狭い意味の物理として、大学の物理学科であつかっている内容を思いうかべる人と、 高校までの初等中等教育であつかっている内容を思いうかべる人がいる。 1900年ごろ以前ならば、両者の主要部分はかさなっていただろうが、今はだいぶちがう。 高校の物理に近いのは、大学の物理学科よりも、むしろ、地球物理や、 いくつかの工学系分野 (機械、電気、土木など) かもしれない。
物理学には、1900～1920年代に、2つの大きな基礎理論がつくられはじめた。
相対論と量子物理学が発達するまえからある物理学を古典物理学という。 (「古典物理学」ということばは、文脈によって、相対論と量子物理学の一方との対照でつかわれる。) 日常的な規模の現象については、古典物理学がじゅうぶんよい近似であることが多い。 量子物理学をつかえるようになるには、いくつもの応用数学的概念を理解する必要がある。 そこで、高校までの教育であつかう物理は、大部分が古典物理学であり、 小部分が原子や原子核や電子に関するいくつかの現象について量子物理学の結果を学ぶものになっている。
立正大学の授業であつかう物理の範囲も、古典物理学がおもである。 ただし、高校の物理では数学の微分積分を直接にはつかわないけれども、 立正大学の授業では微分積分を積極的につかう。
古典物理学は、大きく、つぎのようにわかれている。 (この説明はあきらかに雑であり、定義になってはいない。)
また、力学・電磁気学などに共通につかわれる基礎概念として「波動」があり、 古典物理学のうちでも音波、水面の波、電磁波などに適用されるが、 とくに量子物理学を理解するのには欠かせないものでもある。
[高校物理の学習指導要領の項目を学問体系中に位置づけるこころみ]
物理学科で研究されている物理学は、素粒子はもちろん、物性でも、 ほとんどが量子物理学の要素をふくむ。 (流体力学は古典物理学の範囲であることが多いが、 物理学科で流体力学の専門教育をする大学が少なくなった。) したがって、高校物理と物理学科の物理とのかさなりは小さくなってしまった。
![[(*) 表紙画像]](zu/tomonaga_267536.jpg){kind=link}