【感想】物理学とは何だろうか　下

◇第III章
・１　近代原子論の成立
・２　熱と分子
・３　熱の分子運動論完成の苦しみ

・引用出典

◇「科学と文明」

・解説　松井巻之助

下巻は主に力学と熱学についてである。

高校の物理、特に熱力学の分野では圧力とは容器内の分子が容器の壁面に衝突している力の総和である、ということを学ぶ。実際に計算によって圧力を求めたりする。

その際…に、容器内の分子は平均的な速度Vを持って、とか壁面には等確率で分子が衝突する、というような仮定をおいて計算する。
実際に、このような仮定をおくと観測値とよく合うけれど、よく考えると力学に確率的な考えを仮定している。

しかし、である。力学に確率の仮定をおくことの合理性は一体何処に依るのか。実は起これは1900年前後で物理学者の間ではかなりの論争になったらしい。
Boltzmannがこの理論の発展に大きく寄与したのであるがこの論争で？精神的に不安定になりついには自殺してしまったようだ。

高校物理ではある程度当たり前だと思っていたが事項がこんなに精緻に議論され、今やどの理系の高校生も学ぶ分野になった。
我々はそうとう精緻な土台の上で物理を学んでいる、ということを改めて実感した。これが、物理学か、と。

朝永振一郎はNovel物理学賞を受賞した当代一流の物理学者である。この人が物理学とは何かを語っているので、真にも学べない、ということはないと思う。続きを読む

下巻はドルトン、マックスウェル、ボルツマンと解説して原子・分子論から統計力学の発展までを説明する。これは朝永振一郎の遺稿として、ここまでで未完となっている。最後に、朝永の講演会の内容を興した「科学と文…明」という、人類と科学技術文明の付き合い方に関する考察が含まれている。続きを読む

最後の方にある、極限を探求する科学から日常の自然の中に法則を見つける科学にシフトしてもいい、というような話は興味深いと思った。

(2015.11.30読了)(2007.03.10購入)(1999.04.05第36刷)
【ノーベル物理学賞】1965年
この本の上巻を出版して、この下巻を執筆している途中の1979年7月8日に著者は…亡くなられたとのことです。この本が絶筆ということになります。
第Ⅲ章はもっと手直ししたかったようですし、それに続く章が書かれないまま終わってしまいました。第Ⅲ章の後には、この本を書くきっかけになったという、講演の記録「科学と文明」が収録されています。
第三章では、熱力学の話をしたかったようなのですが、残念ながらまったく理解できませんでした。それだけ物理学者も、四苦八苦したのだろうと思います。

【目次】
第Ⅲ章
１　近代原子論の成立
　　ドルトンの原子論
　　気体の法則、化学反応の法則
２　熱と分子
　　熱のにない手は何か
　　熱学的な量と力学的な量
　　分子運動の無秩序性
３　熱の分子運動論完成の苦しみ
　　マックスウェルの統計の手法
　　エントロピーの力学的把握
　　ロシュミットの疑義
　　力学法則と確立
　　平均延べ時間(滞在時間)
　　エルゴード性を支えとして
　　ロシュミットの疑問の解明
　　物理学生のための補足
　　二十世紀への入口
引用出典
科学と文明(岩波市民講座・講演)
解説　　松井巻之助

●フィロソフィー(172頁)
フィロソフィーは哲学と訳しているんですが、語源から言いますと知識を愛するということですね。フィルというのは愛するということなんだそうで、例えば音楽でフィルハーモニーというのがありますが、あれは調和を愛するという意味なんだそうです。ソフィアというのは知恵とか知識とかいうことです。
●色彩論(180頁)
ニュートンが発見しましたのは、白色をプリズムで分解すると七色のスペクトルが出る、従って虹の七つの色の合成が白い色である、という考え方です。ゲーテはこれに非常に反対しまして、そういうことは考えられないということで、彼自身いろんな実験をやって、ニュートンの対抗する光の理論をつくろうと、『色彩論』という厖大な著述をしてニュートンを批判しています。
●朝永さんの執筆の意図(232頁)
「素材の組み換えを行い、多くの天才たちの考え方の秘密や問題の立て方を明らかにしようと努力した」
この本の上巻におけるケプラーのいわゆる「ケプラーの法則」に到達する過程、カルノーの「カルノー・サイクル」、クラウジウスの「エントロピー」という重要な概念導入の経路などにおけるこれらの天才たちの思考の進め方の追及、特に下巻におけるマックスウェルとボルツマンという悲劇的な死を迎える二人の天才物理学者の熱の分子運動論確立への道程にたいする先生の執拗ともいえる追及は圧巻です。

☆関連図書(既読)
「鏡の中の物理学」朝永振一郎著、講談社学術文庫、1976.06.30
「物理学とは何だろうか(上)」朝永振一郎著、岩波新書、1979.05.21
(2016年5月20日・記)
（「BOOK」データベースより）amazon
本書の完成を前に著者は逝去された。遺稿となった本論に加え、本書の原型である講演「科学と文明」を収める。上巻を承けて、近代原子論の成立から、分子運動をめぐる理論の発展をたどり二十世紀の入口にまで至る。さらに講演では、現代の科学批判のなかで、物理学の占める位置と進むべき方向を説得的に論じる。続きを読む

数学はもともと好きでした。理科は得意分野と苦手分野がありました。中３の頃だったと思います。クォークという雑誌で神岡鉱山における陽子崩壊の実験について読みました。いまでいうスーパーカミオカンデの初期のも…のです。そのころから物理学、とくに素粒子論がかっこういいと思いだしました。大学では物理学を勉強する、そう決めました。高校２年生の夏のことです。朝永先生の本は最初に「物理学読本」を読み、それから「量子力学的世界像」を読みました。その中にある「光子の裁判」が印象的でした。ノーベル物理学賞をとるような方が、ユニークな文章を書くものだなあと感じた覚えがあります。そして、大学の合格祝いに、箱入りの著作集１２冊を一括購入してもらいました。その中の第７巻が「物理学とは何だろうか」です。いまでも岩波新書で気軽に手に入れることができます。朝永先生はそうとう元の論文にあたって、その当時、執筆者がどういう想いで書いていたのかを探られていたようです。しかし、これは私が解説を読んで気づかされたことで、はじめて読んだときも再読中にも、朝永先生がこの本の執筆にどれくらいの時間をかけられたのか、どんな想いであったのか、そこまで考えをめぐらすことはできませんでした。実は本書は未完なのです。先生は本書執筆中に病に倒れます。最終節は病室にて口述となっています。内容的にはケプラー、ガリレオ、ニュートンから始まって、ワットなどによる科学技術の進歩からカルノー、クラウジウス、トムソン（ケルヴィン、絶対温度を提唱した人です）など熱力学への影響、そして分子運動論に至り、ボルツマンの苦悩・自死あたりまでとなっています。ファラデーやマックスウエルなどの名前も出てはいましたが、電磁気学についての詳しい記述はないし、ましてやアインシュタインはブラウン運動の話などでいくらか出てきますが、ボーアやハイゼンベルグは出て来ないし、量子力学や相対性理論誕生秘話など一番おもしろいところが全くありません。おそらく構想はあったでしょうし、本当いうと、そこらあたりがきっと同時代を生きて来られた朝永先生としては一番書きたかったことなのではないかと思います。私自身とても残念ですし、先生も悔しかったことでしょう。おそらく後半で先生が書こうとされていた内容が、市民向けの講演で話された「科学と文明」の中にいくらか表れているのだと思います。新書下巻に付されています。そこに出てくるエピソードから。ノーベル物理学賞・化学賞のメダルにある絵の話。「片っ方にはいうまでもなくノーベルの肖像です。片面には二人の女性が立っている絵が描いてある。真ん中に一人の女性が立っていて、それはベールをかぶってるわけです。字が刻んでありまして「ナツーラ」というラテン語が書いてあります。ナツーラは英語ではネイチャーで、自然ということです。その横にもう一人女性がいて、ベールをもちあげて顔をのぞいてる。この女性の横には「スキエンチア」と書いてある。スキエンチアとはサイエンス、科学です。これは何を意味するかといいますと、ナツーラすなわち自然の女神はベールをかぶっていて、なかなかほんとうの素顔を見せたがらない。サイエンスはそのベールをまくって素顔を見る。科学はそういうものだということを象徴しているのが物理学賞、あるいは化学賞のメダルになっているわけです。」中３で勉強する「慣性の法則」これはガリレオが実験（どちらかというと思考実験）で確かめるのですが、「物体に力が働かなければ、止まっているものは止まり続ける。動いているものは同じ速度で動き続ける。」というものです。実際の感覚とはちょっと違うわけです。止まっているものが止まり続けるのはいいとして、動いているものに力を加えないのに同じ速さで動き続けるとはどういうことか。実は、物体には空気の抵抗や摩擦力という力が働いている。だから減速し、最終的には止まる。しかし、力が働かないならば同じ速度で動き続けるのです。こういうことはただぼんやり眺めていただけでは見つけることはできません。ありのままの自然を見るには、なんらか実験などをして自然に働きかけなければいけない。ある意味ではこれは自然に対する冒とくなのかもしれないのです。こういうところまで先生は話を進めています。実はここに至る過程で、先生の思いの中には原子爆弾など、物理学者が犯してきた過ちがあったはずなのです。そんな中で、物理学の新しい動きに注目されています。それは、たとえば天気予報だったり地震の予知だったり、いわゆる地球物理学などの話です。いくらかの実験はもちろん必要なわけですが、複雑な現象をありのまま見つめようとするその姿勢が大切だとおっしゃっています。つまり自然の女神のベールをめくって顔を見るというようなぶきっちょなことをするのではなく、ベールをそのままにしながら自然を知るという方法が可能だということです。こういうことを実は４０年前にすでに言われていたわけです。そしていま実際に、そういう分野が複雑系の科学として非常に重要視されています。実は私自身本書を再読して、朝永先生がここまで書いていらっしゃったのだということにはじめて気づきました。学生のころ読んだときにはそこまで知識もなかったし、何とも思わずに読んでいたのだと思います。逆に、熱力学あたりでは数式に全くついていけなくなっていて、読むのに苦労しました。学生時代は理解していたのだろうか・・・。小中学生の皆さんには、序章から第Ⅰ章とそして講演会の記録の最終章を読まれることをおすすめします。高校で物理の勉強を始めたら、Ⅱ章、Ⅲ章も読んでみてください。
最後に、本書からは離れますが、朝永先生の十八番の笑い話。ロンドンだったかに向かう列車のキップを買おうとして、「トゥ　ロンドン」と言うと２枚キップが出てきた。そこで「フォー　ロンドン」と言い換えると４枚キップが出てきた。どうしようかと思って「エート」と言ったら８枚キップが出てきた。おあとがよろしいようで・・・続きを読む