物理とはなんなのかを考えてみる

先日物理系の学科出身の人と話してきました。

ふと思ったのですが物理っていったいどういう学問なんでしょうか?
というわけで物理という学問を考察してみました。

物理の位置づけ

物理学は英語でPhsics、その語源はギリシャ語のphysisで『自然学』を意味する用語です。
どうにもかつては自然に関する学問の一部であったようです。

現代に於いての物理の位置づけは自然を対象とする科学分野の一つです。
その扱う範囲は広く、物質の性質を扱う物性物理から光や電気磁気をまとめ上げた電磁気学、重力とエネルギーの理論である相対性理論から、原子より小さいスケールに焦点を当てた量子力学と一見すると何でもあり。

一見自然よろずやに見える物理学ですが、背景にある思想は共通のものが伺えます。

物理の基本思想

実験主義

物理学がいつ成立したのかは議論の尽きないところです。
というのも、自然の神秘を追求する姿勢は有史以前から有るからです。

しかし、あえて物理学の始点を区切るなら、ガリレオ・ガリレイの研究がそれに当たるでしょう。

ガリレイさんはノリノリで天文学をしすぎて、教会の地雷踏んで散々な目にあったことで有名な人ですが、物理に関しても大きな功績を残した人です。
特に有名なのは落下の法則と言われる奴で、
「10倍重いものは10倍早く落ちるだろ、常識に考えて」説に対して
「おい、やってみたら同時に落ちたぞ」とツッコミを入れた研究です。

Twitterなら即ブロックされるツッコミを入れるメンタルの強さにも感心ですが、大事なことは仮説に対して実験により確認を行った点です。
ガリレオさんの「やってみた」シリーズは色々有るんですが、現代物理でも最も重視されるのは実験結果です。

一般化思想

物理学のもう一つ重要な特徴を上げるとすれば、徹底的な一般化思想です。
その根底には「この世の現象は最もシンプルな原理で書き表されるべき」という哲学が伺えます。

アイザック・ニュートン万有引力の法則も天体の運動と物体の落下を同じ「引力」で統一的に説明したものですし、
最近の理論はこの世に起きる現象を全部一個に式でまとめて説明しようとしています。

物理と神

ガリレイさんが教会とめっちゃ揉めたせいで科学VS宗教の謎の構図が出来上がっていますが、別に物理は神を否定する学問ではないです。
物理における神の扱いは、ピエール・シモン・ラプラスの「私には神という仮説は必要ないのです」という言葉が最も端的に言い表しています。

物理は実験科学であり、実証されるまではどれだけ立派な理論を提唱してもただの仮説に過ぎません。
そして数ある仮説の中で、神という存在の仮定は、出来る限り単純な原理を良しとする物理にとって幾ばくか複雑すぎるようです。

物理と数学

現代の物理は殆どが数式で説明されますが、物理と数学は全く別の学問です。

物理は自然現象をつぶさに観察して一般化された法則を見出す帰納的なアプローチを行う学問です。
他方数学は、有る公理系を規定した場合にどういった関係性や帰結が得られるのかを問う演繹的なアプローチを行う学問です。

共に論理的に物事を論じているにも関わらずアプローチは真逆なんですね。
ただ物理がどんどん高度化していく中で、数学が編み出したツールがよく使われるようになっていったようです。

まとめ

一般人には馴染みの薄い物理ですが、よくよく考えるとやっぱりだいぶ尖ってる学問です。
といっても現代の生活を支える科学技術の礎を築いてきた学問なのでこれからもちょっとは気にかけてあげてください。

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