物理学

物理学

平仮名表記
・ぶつりがく

英語表記
・physics

物理学とは？

自然科学の一分野
・自然現象について、できるだけ簡潔かつ普遍的な見方を見いだそう、という学問
・自然界に見られる現象には、人間の恣意的な解釈に依らない普遍的な法則があると考え、自然界の現象とその性質を、物質とその間に働く相互作用によって理解すること（力学的理解）、および物質をより基本的な要素に還元して理解すること（原子論的理解）を目的とする

普遍的とは？
・ひとつの見方が、非常に広い範囲の自然現象にあてはまる、こと

物理学における「前提」あるいは「暗黙の了解」

多くの物理学的な事象を一つの理論でまとめ上げる理論
提案されているが、未完成
・大統一理論
・超弦理論

現状の理論は断片的なもの
限定した範囲で成り立つように見えるに過ぎない
※科学的な意味で絶対的に正しいとは言えない

二重性
・同じ物質をミクロで見ると「量子論」で記述される
・同じ物質をマクロで見ると「流体力学」で記述される

各種分類比較一覧表

比較一覧表

学問体系	分科	対象	階層
力学	-	-	古典物理学
電磁気学	光学	電気、磁気、電波、光	古典物理学
熱力学	-	-	古典物理学

各種分類比較

量子の考え方があるかどうかで2つに分類

	古典物理学	量子物理学
略称	古典論	量子論
量子の考え方がある	×	〇
特殊相対論と一般相対論が含まれる	〇	×

古典物理学と現代物理学の違い

取り扱う物体の大きさで2つに分類

	古典力学	量子力学
取り扱う物体の大きさ	マクロ	ミクロ
確立した時期	19世紀末まで	20世紀以降

確立した時期で2つに分類

	古典力学	現代物理学
確立した時期	19世紀末まで	20世紀以降
特殊相対論と一般相対論が含まれる	×	〇

「相対性理論は古典物理学に含まれる」って本当ですか？

古典力学

-	物体	電気、磁気、電波、光	熱	液体、気体
学問体系	力学	電磁気学	熱力学	流体力学
一分科	-	光学	-	-

最も基本的な分類

取り扱う物体の大きさで2つに分類

古典力学
・原子や電子などの粒子論が認められる前に出来上がった学問
・物質内部のミクロな構造のことが考慮されていない

量子力学
電子の運動とかミクロの世界を計算するときに使う

比較一覧表

	古典力学	量子力学
取り扱う物体の大きさ	マクロ	ミクロ
確立した時期	19世紀末まで	20世紀

・古典力学と量子力学
・マクロに量子力学を適用できない理由は何ですか？ -下記を読んで

19世紀末までの物理学

力学
・物体が力を受けて運動する様を記述する
※マクロ

電磁気学
・電気や磁気や電波や光のことを記述する
※マクロ

光学
・以前は、力学、電磁気学とならんで独立した物理学における学問だと考えられ、独立して研究が行われていた
・ところが、マクスウェルによって光は電磁波の一種であることが結論づけられ、光学は電磁気学の体系の一分科として吸収された
・光学という分野として研究されてきたこれまでの歴史的経緯もあり、慣習的に光学で使われてきた方法や言葉を用いることも少なくない(電流の正体は電子だけれども、公式は電流を使用したものの方が多いみたいな感じ)
※マクロ

熱力学
・熱が絡んでくる現象の物理学
※マクロ

流体力学
・液体や気体が流れる現象の物理学
※マクロ

20世紀の物理学

力学 → 特殊相対論
・物体の速度を光の速度に近いぐらい速めると破綻することが解り、アインシュタインの「特殊相対論」に改められた
・言い換えると、力学よりも特殊相対論の方が適用対象が広く、前者は後者の近似理論（物体の速度が光の速度に比べてずっと遅いときだけ、後者とほとんど同じ結果を与える理論）と考えられるようになった
※マクロ

力学(の中の重力) → 一般相対論
・ニュートンの万有引力の法則は重力が非常に強いところでは破綻することが解り、「一般相対論」に改められた
・その結果、宇宙の大規模な空間や時間の構造も議論できるようになり、やがて、観測結果の蓄積と結びついて、「宇宙論」の研究が進んだ
※マクロ

力学 → 量子力学
・原子などのミクロな物体でも破綻する事が解り、「量子力学」が作られた
※ミクロ

電磁気学 → 光の量子論
・光が弱い時には破綻することが解り、光の量子論が作られた
※ミクロ

量子力学 + 特殊相対論 → 場の量子論
・量子力学と特殊相対論を融合した「場の量子論」が作られた
※ミクロ

物理学上の理論

一覧表

-	年	発表者	論文名もしくは著書名	概要	備考
ニュートン力学	1687	アイザック・ニュートン	自然哲学の数学的諸原理	運動の法則を数学的に論じ、天体の運動や万有引力の法則を扱っている	-
特殊相対性理論	1905	アルベルト・アインシュタイン	運動物体の電気力学について	重力のない状態での慣性系を取り扱った理論	-
一般相対性理論	1915 ～ 1916	アルベルト・アインシュタイン	・光の伝播に対する重力の影響 ・一般相対性理論および重力論の草案 ・水星の近日点の移動に対する一般相対性理論による説明 ・一般相対性理論の基礎 ・ハミルトンの原理と一般相対性理論	時間と空間を結びつける理論	-

Newton力学・特殊相対論・一般相対論の違いが分かりやすいように表にしてみた


物理学の全体像
マクロな「流れ」とミクロな「量子」の関係 – 曲がった空間の幾何学を用いて「流れ」を理解する
https://www.jstage.jst.go.jp/article/pesj/62/4/62_KJ00009732437/_pdf
物理学の理論構成 : 各分野の論理と相互関係について(<特集>近畿支部)

https://www.titech.ac.jp/english/enrolled/life/affiliation/pdf/physics.pdf
物性物理学
アインシュタインの「特殊相対論」と「一般相対論」と「光の量子論」
アインシュタインの「特殊相対論」と「一般相対論」
古典力学と量子力学の違いを超分かりやすく解説してみる
ミクロとマクロの物理学
ミクロとマクロ
物理学の各法則が正しいと理解できているのは、どういう人ですか？
物理学の各法則が正しいと理解できているのは、どういう人ですか？
光学、電磁気学、量子力学の違い。三者は異なる学問ですか？
現代の物理学は古典力学が正しいという前提で、発展しているのですか？
物理学的な質問でなくて申し訳ございません。 - 私は大学2年
各各理論の関係性が分からないのですが、物理学理論の枝分かれの全体像/url]
物理学における各理論の関係性が分からないのですが、