平素よりお世話になっております。理工学部二年の城武卓頼です。
降雨のたびに気温の低下が感じられる今日この頃ですが、皆様におかれましてはいかがお過ごしでしょうか。
私は連日の課題や幾つか控えている中間試験のために、日々学習に勤しんでおります。一年生の頃や二年生の春学期は、テスト前に詰め込むことで、テストだけはある程度の高得点を重ねるという学習方法でした。しかし、今学期は初めから継続的に勉強しております。
私は普段、日吉あるいは矢上のメディアセンター(創想館)にて勉強しております。今学期、継続して学習を続けられているのは、一緒に勉強してくれる仲間が増えたことによるところが大きいです。一人は後輩で、もう一人は同期の岩崎です。岩崎は最近数学を勉強しているようで、数学の好きな私には喜ばしい限りです。数学の次は、私が最も好きな学問である物理学に手を出すらしく、楽しみである一方、あまりにも物理学を好きになりすぎて、理転してしまわないか心配です。
彼とは部活後に勉強することが多いのですが、授業の合間や部活前に一緒に勉強してくれるのが、先ほど述べた後輩です。二人には大変感謝しております。
前置きが長くなってしまいました。これより本題に入らせていただきます。
前置きで述べたように、最近私は本来の意味での学習を意識しております。つまり、知識を暗記することよりも、理解することに重きを置いております。そうすると、やはり物理学の面白さに改めて打ちのめされることになります。最近感動したことを幾つか書き連ねておきます。なお、以下には厳密性に欠ける説明もあるかもしれませんが、あらかじめご了承ください。
まず一つ目は、熱力学における熱平衡についてです。二つの気体を外界から断熱された系に保ち、その二つを透熱壁を介して接触させ続けると、最終的には同じ温度になります。これは皆さんもご存知のことと思います。この現象はエントロピー増大則を用いることで説明できます。常識を物理学という体系を用いて記述するというのは、物理学の面白さの一つであると思います。
ちなみに、経済学や物理学以外の講義などで、エントロピー増大則が言及されることがあるかもしれません。しかし、この法則を適用するには、系が断熱系であることなど、一定の条件を満たす必要があります。したがって、そうした条件を無視してエントロピー増大則を持ち出す議論は、物理学的には妥当とはいえません。このように教養が増えると、詐欺の被害を受けにくくなるかもしれません。
次に挙げるのは、重力の正体についてです。私は量子力学を学ぶ中で、電子のような粒子、正確にはフェルミ粒子は、パウリの排他律に従い、同一の量子状態を複数の粒子が占有することができないと学びました。この性質は、原子同士が極端に接近した際に大きな斥力として現れることがあります。通常の物質を構成する原子同士が容易に重なり合わない理由の一つも、これにあります。
しかし、重力が極めて強大な場合には、このような物質の構造を支える圧力でさえも打ち破られることがあります。
多くの人は重力を引っ張る力の一種だと考えるでしょう。しかし、実際にはそれだけではありません。一般相対性理論では、重力は単なる引力としてではなく、時空の曲がりとして記述されます。
トランポリンを想像してみてください。その中心に鉄球を置くと、平坦だった面が歪みます。この鉄球が、時空を歪める質量を持った物体に相当します。このトランポリンの中心以外に物体を置くと、歪んだ面に沿って運動します。これが重力の正体を理解するための一つのイメージです。つまり、重力とは単に何かを引っ張る力なのではなく、質量やエネルギーによって生じる時空の曲がりとして理解できるのです。
他にも、自発的対称性の破れやトンネル効果といった、言葉だけは聞いたことのあるような概念について、少しずつ理解が深まってきているように感じます。
かなり中途半端なところではありますが、中間試験が近いため、以上とさせていただきます。本稿は、書きたいことを思うままに書き連ねたものになってしまいましたが、最後までご精読いただき、誠にありがとうございました。
