読書ノート

物理学とは何だろうか

「地球システム論」や「環境気象学」の授業 [「気候システム論」教材ページ参照] の際に、 わたしは、高校程度の物理の知識は前提とすることもあるので、 まだ習っていない人は必要に応じて自習してほしい、と言っている。 (ただし、高校の物理全体が必要になるわけではなく、 おもに力学と熱力学の分野である。) 自習用の教材に何がよいかは個人ごとの相性[あいしょう]の問題が大きくて、 いちがいに勧めにくい。 高校の教科書なども含めて、なん種類かの入門書に目を通し、 読む気がおこりそうなものを選ぶのがよいと思う。 その候補のひとつにぜひ入れてほしいと思うのがこの本である。

素粒子物理の理論で名高く、量子力学の教科書の著者としても知られた 朝永博士が、最後に、一般の人々向けに書いた本である。 病気で亡くなってしまったため、予定された第4章は書かれず、 代わりにほぼその内容に対応する「科学と文明」という講演がおさめられている。 「科学と文明」の論点は要約すると次のようになるだろう。

第3章までの主要部分は、科学史ということもできる。 だいたい歴史の流れを追っているし、 科学史上重要な仕事をした人物自身の著作を参照しているところも多い。 しかし、本来の意味の科学史の本は、 科学が発展してきた歴史を明らかにすることをめざすものだと思うが、 この本はそうではない。 物理学の中から、初級者に理解でき、今でも重要であるような部分体系を取り出し、 それを理解するのに必要な要素を、発展段階を追って述べたものである。 選ばれた部分体系については、ふつうの教科書よりもゆったりと記述されている。

わたしの授業で扱う内容は学問分科としては地球物理、 その中でも大気の物理、学会名に対応させて言えば気象学 [小倉「一般気象学」の読書ノート参照]である。 その準備として、この本の題材の選択はぴったりだ。

第3章、とくに後半は、「物理学生への注」を読みとばしたとしても、 自習するにはちょっとむずかしいと思う。 初心者は、この部分はどんなことが話題になっているかを理解する程度でもいいと思う。 その代わり、第2章は、数式も含めてしっかり読んでほしい。 四則演算と等号・不等号だけの式なのだから。

個別の件だが、誤解しやすい点であり、 しかもわたしの観点からは重要と思われるので、ひとつ補足しておく。 第2章の終わり近く(上巻234ページ)で、 シュレーディンガー (SCHRÖDINGER)のことば [読書ノート]を 引用して、「生物は負のエントロピーを摂取している」と述べている。 物質やエネルギーに伴うエントロピーは、わたしの知る限り、常に正の量である。 しかし、エントロピーの出入りを収支勘定すれば、 正味で入る量が負になることもあるのは当然だ。 (「わたしの今月の正味の収入額は負だ」という表現は、 もし支出を負の収入とみなすとすれば、意味をもつ。 だからといって、負のお金を見せろというのは無理な注文だ。) そして、生物が、エントロピーの発生を伴う不可逆過程が起こるにもかかわらず 体内の状態をほぼ一定 (質量、エネルギー、エントロピーいずれもそれぞれほぼ一定)に保っていられるのは、 物質やエネルギーの出入りがあり、 摂取する物質やエネルギーに伴うエントロピーよりも、 排出する物質やエネルギーに伴うエントロピーのほうが大きいからである。 つまり正味のエントロピーの摂取量が負なのである。 実際に負のエントロピーをもつものを摂取しているわけではない。 できれば「正味の」を省略しないで書いてほしかったと思う。


2006-02-07; 更新(最新) 2013-01-04
増田 耕一 (MASUDA Kooiti)
2001-2006年度 慶応義塾大学 環境情報学部 非常勤講師
2007年度から 東京農工大学 農学部 非常勤講師
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