【放送大学講義雑感】初歩からの物理 ’16

2016年2学期に受講した「初歩からの物理 ’16」の講義雑感です。

1 講義概要
2 授業の目標
3 履修上の留意点
4 講義雑感
5 初歩からの物理 ’16の理解を助ける参考書

講義概要

本科目は「自然と環境コース」が提供する物理系４科目（下記「関連する科目名」参照）への導入としての役割を果たす。対象として自然科学に関心を持つすべての学生を念頭に置き、「物理法則に基づいて自然現象を記述する」見方、考え方を伝える。第１回で物理的自然観を概観し、第２～４回で物理学の基盤である力学の論理と方法、第５～７回で環境問題を含む熱学的自然観、第８～９回では波動現象と場の考え方を扱う。第１０〜１３回は、電気と磁気、電磁波そして相対性理論の初歩を扱う。さらに第１４、１５回で物質の原子・分子からの成り立ちや、さらにミクロな世界を理解するのに必要な量子の世界の法則を垣間見る。

授業の目標

物理法則に基づいて自然現象を把握するための発想法と方法論に親しむ。それによってより進んだ学習への動機を高める。また、原子力や環境問題など人類と自然の共生に関わる問題を物理学の視点で理解する力を身に着ける。

履修上の留意点

物理の学習に一歩を踏み出そうとするすべての方を念頭において、物理の見方・考え方を解説する。物理の学習にある程度の数学の使用は避けられないが、本科目では高校程度以上の数学の使用は避ける。本科目と「物理の世界」をともに受講することで物理という学問の全体像をつかむことができるようになっている。これらの科目を学んだ後、さらに本格的に物理学の学習を深めたい方には、「力と運動の物理」「場と時間空間の物理」「量子と統計の物理」という３つの専門科目が用意されている。

講義雑感

ドレッド

『初歩からの物理 ’16』
たしかに初歩から始まる科目だけど、後半の難易度はマックスです(+_+)

「初歩からの～」とついている科目は章を重ねるごとに難しくなる・・・！　という放送大学あるあるを見事に体現した科目でした。講義内容は高校物理で習うような内容を大学生向けにアレンジしたものに加え、大学物理で初めて出てくる概念（エントロピーや特殊相対性理論や素粒子）など盛りだくさんです。ついていくのが大変！

各章のタイトルは以下の通りです。

■1章：自然現象を物理的にとらえよ
■2章：力は運動を引き起こす
■3章：運動方程式を読み解く
■4章：運動方程式からの展開
■5章：エネルギーの捉え方
■6章：温度と熱
■7章：エントロピーとは何か
■8章：振動と波動
■9章：波としての光
■10章：電気って何だろう
■11章：電気と磁気の切っても切れない関係
■12章：電気磁気は電子の世界を読み解く鍵
■13章：電磁波とアインシュタイン
■14章：量子の世界とはどんなものか
■15章：私たちはどこまで宇宙を理解できるか

こんな感じです。

物理学というと複雑で意味不明な「数式」が特徴的でしが、この「初歩からの物理」では高校数学のレベルを超える数学は扱っていないように思えました（2017年現在の高校数学はよくわからないけど、自分が高校生だったころと比較して）

上記の構成の前半は、いわゆる古典力学とよばれる分野です。ガリレオやニュートンが明らかにした原理原則を学び、運動方程式とエネルギーの扱い方などですね。そんで6章からは熱力学の話。。そして7章では高校では習わない「エントロピー」が登場。初歩からの物理で習うエントロピーは「熱力学的」なエントロピーです。（dS = dQ/Tのエントロピー）ここらへんからだんだん難しくなっていく・・・

8章と9章は波動の話。この2章は高校レベルを超えた解説はありませんでした。そして10章からは電磁気学だ。特に磁気は高校で物理を勉強していたころから苦手な分野で、印刷教材を今見てみてもあまりよくわかっていないなぁと思う。13章はいよいよアインシュタインの特殊相対性理論の話。ミンコフスキーダイアグラムの理解にかなりの時間を取られてしまいました。そして14章と15章は量子の話。ミクロな世界の探求です。

このように物理学全般の話題について、浅く広く学ぶというのがこの「初歩からの物理」という科目です。というわけで、「数学的に難しい操作」や「抽象的でわかりにくい概念」については深く取り扱っていません。

それでは簡単なのか？と言われたら、いやいやこれはこれで難しいんですよ・・・　現象の詳しい部分をつっこんで学ぶのではなく、物理学で取り扱うテーマを広く学ぶことで、どの分野でも共通して必要な「物理学的考え方」を身に着けることができるようになる。その物理学的な考え方は一朝一夕では身につかないものです。その難しさが物理学の本質的なところなんでしょうね。

肝心の試験ですが、印刷教材や放送教材の難易度と比べると、かなり簡単な問題が出題されていました。「正しいものを選べ」か「間違っているものを選べ」という択一式の出題形式です。H28年前期に公開された過去問とほとんど同じような問題が出題されています。しかし、選択肢の文章が巧妙に変更されていて、過去問丸暗記だけでは足元をすくわれることになると思います。＠を取ろうと思ったらそれなりに準備が必要でしょうね。持ち込みは不可です。