梅澤浩太郎のブログ。目標・理念は「スキルを進化させつづける人になる」。

物理学を本格的に学ぼうとして数学で苦しんだ私の経験

 
物理学と数学
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梅澤 浩太郎
1987年12月生まれ。群馬県在住。「スキルを進化させつづける人になる」を目標・理念として活動中。私の過去の経験や学んだことをまとめた電子書籍「私の人生を変えた論理的思考」を今だけ無料でプレゼント中。「将棋マッチ」にて、将棋を教える仕事もしています。

物理学と数学

こんにちは、梅澤です。

私は大学では理学部物理学科、
しかも大学院にも進学して
物理学を学びました。

最近は物理から
遠ざかっていたのですが、
ひさしぶりに
一般向けの物理学の本を読んだところ、
改めて物理学のおもしろさを
実感しているところです。

 

ここで私があらためて考えたのが、
「本を読んで楽しむ物理学と
大学で本格的に勉強する物理学は違う」
ということ。

はっきり言うと、
私の大学での本格的な物理の勉強は
苦しみも大きかったのです。

その苦しみの原因となっていたのが
「数学」です。

本格的に物理を学ぶには
数学が避けては通れないのですが、
これがやっかいなのです。

 

どういうことなのか、
物理に興味がある人の参考になるように
お話していきます。

一般向けの物理学と専門的な物理学

まず、私は物理学には
「一般向けの物理学」
「専門的な物理学」
2種類があると考えています。

 

「一般向けの物理学」とは、
教養として浅く学ぶ物理学のこと。

数学をほとんど使うことなく、
物理における現象や考え方を知る
というものです。

私自身も中学生や高校生のときに
「一般向けの物理学」の本を読んで、
物理学に興味を持ちました。

相対性理論、量子力学、
ビッグバン、ブラックホール…、
なんだかカッコよくて
ワクワクしたものです。

 

物理がおもしろいと思った私は
大学で物理学科に入ったわけですが、
そこで学んだのが
「専門的な物理学」です。

「専門的な物理学」では、
「一般向けの物理学」以上に
深いところまで物理を学びます。

そのぶん理解するが
難しくなってくるのですが、
難しくなる大きな原因が数学なのです。

 

専門的な物理学では
数学を道具のようにして使いまくるので、
数学ができないと話になりません。

英単語を知らなければ
英語が話せるようにはなりませんが、
物理と数学の関係も
同じような感じです。

大学の授業は計算ばかり

私は高校生まで、
一般向けの物理学の本を読んで、
物理のことがわかった気でいました。

だからこそ、物理のことを
「おもしろい」
と感じていたわけです。

大学で物理を学べば、
専門的な知識を持つ教授から
もっとワクワクするような話が
たくさん聞けると期待していました。

それを楽しみにして
大学に入学したのです。

 

ところが、
大学での専門的な物理学は、
一般向けの物理学とは
まったくの別物でした。

おもしろい話は
それほど多くありません。

では大学の物理の授業で何をするかといえば、
ひたすら計算です。

 

前提となる方程式があって、
それを条件に合わせて計算していって、
別の方程式を導く。

そんなのばっかりでした。

計算はおもしろくないのに、
それがめちゃくちゃ難しい。

それが辛かったです。

相対性理論の例

相対性理論を例に話します。

相対性理論は
有名なアインシュタインによって
作られた理論で、
物理の中でも特にワクワクする分野です。

「空間がゆがむ」とか
「時間が引き伸ばされる」とか
「質量がエネルギーに変わる」とか、
たくさんのおもしろい現象が
相対性理論では説明されます。

 

私は一般向けの物理学の本で
相対性理論の勉強をしており、
その常識はずれな世界に
胸を踊らせました。

そして、
大学で本格的に学べば
もっとワクワクするだろうと
期待していたわけです。

 

でも残念ながら、
大学の授業は計算ばかりで
楽しくなかったのです。

授業の時間いっぱいをかけて
教授が黒板で計算を進めて、
その最終結果として
「この方程式は時間が引き伸ばされることを示しています」
という結論を導いていきます。

でも、その結論自体は
中学生のときから知っています

では大学で何をしているかというと、
そうした結論が計算で導かれることを
たしかめているのです。

 

「光に近い速さで動くと時間がゆっくり進む」
といういちばんおもしろいところは
すでに知ってしまっており、
新たに学ぶのはやたらと難しい計算部分のみ。

これが大学での「本格的な物理学」
のやっかいなところで、
いいところをすでに「つまみ食い」しているせいで、
おもしろみが減ってしまうわけです。

数学に苦しめられた大学での物理

大学では私を含めて、
多くの同級生が
単位を取るのに苦労していました。

高校までは物理を得意としていて
受験を突破してきた学生たちであるのに、
そんなに苦しむのはなぜかというと、
ほぼ数学のせいです。

 

大学での物理は
ひたすら計算計算。

学期末の試験では
「〇〇のエネルギーを求めよ」
「〇〇であることを証明せよ」
などといった問題が
ズラリと並びます。

文系の科目であれば、
わからなくてもそれらしいことを書いておけば
なんとかなったりするのですが、
物理の問題ではそういった逃げ場がありません

数学を使った計算をして、
答えを導かなければいけないのです。

 

試験問題が解けないせいで
単位が取れなくて留年した友人

何人も見てきました。

大学の物理の試験は厳しいです。

一般向けの物理学はよくできている

大学を卒業してから思うのは、
一般向けの物理学の本というのは
本当によくできているな、
ということ。

難しい数学を使うことなく、
物理のいちばんおもしろいところ
だけを取り出して
紹介しているのですから。

多くの人は本格的な物理学には
手を出さないようになっていて、
それは正解だと思います。

 

まあそれでも、
大学で本格的な物理学を学んだことは
私にとっては大きな財産です。

数学的な理解をすることで、
物理の世界の見方が深まって、
もっと物理がおもしろくなったからです。

その後の人生でずっと使える
論理的思考も身につけられました。

 

 

最後に、ツイッターでみつけた
おもしろい画像を紹介します↓

 

物理と数学の関係を
「トロイの木馬」の話に
なぞらえています。

物理(Physics)を迎え入れたと思ったら
中には数学(Math)という
敵が潜んでいた
というわけ。

数学に苦しめられた私には
すごく心当たりのある話で、
思わずクスリと笑ってしまいます。

まとめ

・物理学には「一般向けの物理学」と
「専門的な物理学」の2種類がある

・専門的な物理学には数学がつきもので、
そのせいで大学の物理はすごく難しい

・一般向けの物理学なら、
数学を抜きにして
物理のいちばんおもしろいところだけ学べる

 

物理を本格的に学ぼうとすると、
数学で苦しむことになります。

でも、一般向けの物理学の本なら、
誰でも楽しく気軽に読めて学びもになります。

一般向けの物理学までにして
それ以上の深入りはしないのが
賢い選択かもしれません。

 

 

 

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