大西 直毅 (1996) 物理学入門

  • 大西 直毅, 1996: 物理学入門 (College Physics)。東京大学出版会, 189 pp. ISBN 978-4-13-062602-6.

1996年に出た本。A5判 横書きのペーパーバック。

わたしはおもに気象学をおしえているが、その内容は物理の概念を前提としているところがある。その理解のために学生にすすめる本をさがしていて、2010年にこれを買った。よい本だと思ったのだが、その後、よく読まないまま見うしなっていた。2021年3月に思い出して出してきた。

著者は、本書を出したとき、東京大学 教養学部の教授だった。本書は、大学の教養課程の、ただし、専門の基礎として物理学を必須とはしない文科系の学生むけの選択科目としての、おそらく90分 × 15回ぐらいの、物理学の授業でおしえてきたことをまとめた本にちがいない。

わたしはまだ本書を教材につかっていないのでしっかりした評価はできないが、目次を書きぬいて全体をめくってみた印象としては、本書の構成はうまいと思う。

話題は古典物理全般で、力学、熱力学、音、光、電磁気にわたる。

力学を運動方程式からはじめるのではなく、まず、太陽や月や惑星の見かけの動きの幾何学的な記述をのべる。そして、その動きを、コペルニクス、さらにケプラーがどのように説明したかをのべる。他方、地上で見られる落体運動や放物運動について、速度や加速度の概念を導入する。ただし、かならずしも科学史を再現しているわけではなく、いま実用になっている微分積分やベクトルの表現をする。そのうえで、ニュートンの運動法則と重力(万有引力)の法則をもちこみ、惑星の運動やふりこを説明する。また、仕事、運動エネルギー、(地球の重力の)位置エネルギー、仕事率の概念を導入する。

熱力学のところも、温度の測定、大気圧の認識、熱量保存の考えで説明できること、ジュールの実験、熱機関、それを理想化したカルノーサイクルと、おおまかには科学史にそって、しかし単純化して、話をすすめている。そして、理想気体の状態方程式の古典力学的な分子運動論による説明をわりあい簡単に紹介する。

音と光のところは、どちらかというと波一般の反射や屈折などに重点があるのだと思うが、音、光それぞれの特有の現象もあつかう。音の章のはじめのところでは、まえの章の理想気体の熱力学をひきついで、音速を密度と圧力の関数としてしめしている。音のところでは聴覚や発声、光のところでは視覚のしくみにもふれている。これは物理というよりも生理や心理にかかわるものだが、各個人が音や光に関する経験を理解するうえでは物理とならんで知っておいたほうがよいことだろう。

電磁気のところは、静電気、磁石と地磁気、電池、電磁石と、現象の例をあげて、電気力線・磁力線の概念にむかう。それから、電子線と電磁波の存在をしめす。

相対論は (気づいたかぎりでは) 出てこない。量子論については、光の章の最後のところで量子としてのあつかいが必要になることにふれている。プランクの黒体放射の式、光のスペクトルに見られる輝線や暗線と原子のエネルギーレベルとの関係などが出てくる。アインシュタインの名まえもこの文脈で出てくる。この部分は話題をつめこみすぎで初歩の読者にはわからないと思うが、さらに勉強したい人の糸口となるキーワードをあたえるという意味ではよいのだろう。

本書は版元品切れになっているが、再版、またはこれにかわるものの出版を希望する。

折りかえしのあとに くわしい目次をつける。
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