EMANの物理学 過去ログ No.1236 〜

 ● 「趣味で物理学」から

  投稿者:ワイル - 2007/03/18(Sun) 11:37  No.1236 
こんにちは

>> 〜提案〜 部活で「理論物理学部」なんてどうだ? (p127-128)

>> 入部希望の学生たちに、私はすぐさま「微分積分」と「線形代数」を教え込む。

あと、「確率統計」も必要のようです。
また、英語やコンピュータ・プログラミング(言語は、BASIC,C, C++, Javaあたり)も、教えると、後々のために良いでしょうね?

また、最近、増えている中学高校一貫型学校でなら、こうしたことは、中学生のうちから、教え込む、のでしょうか?

>> 素粒子や宇宙について、難しい専門用語を使って楽しげに語り合う三年の先輩たち。

なかには、ブラック・ショールズ方程式など、金融の話をする生徒もいても良いでしょう[金融工学の手法は、熱力学・統計力学のそれに似ています。たとえば、ポートフォリオ(株券や債券などの有価証券のこと)の価格変動を決める、有名なブラック・ショールズ方程式は、熱伝導方程式型の微分方程式です。]

そして、この「理論物理学」部の卒業生たちは、なぜか、アメリカやカナダの大学・大学院に進学する学生たちが多いのであった。なんてオチがつきそうです。

  投稿者:ワイル - 2007/03/18(Sun) 11:56  No.1237 
>>また、英語やコンピュータ・プログラミング(言語は、BASIC,C, C++, Javaあたり)も、教えると、後々のために良いでしょうね?

ちょっと、プログラミングについて。。。

数学や物理学などでの応用を考えるなら、C++やC#がよさそうです。

C++やC#では、(C言語にくらべ)クラスの定義、関数の多重定義、演算子の多重定義などの新しい機能があるのですが、これらは、便利です(Javaでは、演算子の多重定義という機能がないです)。

数学や物理学では、複素数や四元数、ベクトル、行列、テンソルなどが登場するわけです。
それで、たとえば、複素数の演算は、通常のC言語では、構造体で複素数型Complex を定義しても、

Complex a, b, c;

として、

c = ComplexAdd( a, b );

のような関数でやらなければならない。

しかし、C++やC#では、クラスの複素数型 Complex を定義するとともに、演算子の多重定義機能により、、複素数型Complexの代入演算子= と、四則演算子 +, - , *, / を定義でき、すると、

Complex a, b, c;

c = a + b ;

のように、通常の整数や実数の場合と同じように書けるようになります。
この調子で、四元数、ベクトル、行列、テンソルなどについても、クラス、演算子などの定義をしておけば、便利、というわけです。

こうしたことから、数学や物理学などに関連して教えるプログラミング言語としては、C++やC#あたりが、良いでしょう。
ただし、C#は、その使用環境が、現在、マイクロソフトの.NET(ドットネット)環境のみに限られているので、現実的に、Windowsや.NET だけでなく、MacOS X, Linux, 他のUNIXなどの環境での利用も考えると、C++言語が最適、となるようです。

>> 入部希望の学生たちに、私はすぐさま「微分積分」と「線形代数」を教え込む。

中学高校一貫型で、中学生のうちから教えられるのであれば、「幾何学」も必要でしょうね?
まあ、正規の数学の授業でも「幾何学」をやるのですが、部活では、ユークリッドの原論(日本語訳本あります)の読破、のような形でやるのがよさそうです。
http://www.amazon.co.jp/%E3%83%A6%E3%83%BC%E3%82%AF%E3%83%AA%E3%83%83%E3%83%89%E5%8E%9F%E8%AB%96-%E4%B8%AD%E6%9D%91-%E5%B9%B8%E5%9B%9B%E9%83%8E/dp/4320015134/ref=sr_1_1/249-8452381-3195504?ie=UTF8&s=books&qid=1174189699&sr=8-1

アインシュタインは、12歳のとき、独力でユークリッドの原論を読破した、といわれていますし、ガリレオ、ニュートン、ガウス、マクスウェルなども含め、西洋の数学者、物理学者は幾何学に強いようです。

また、現実的に、相対論、ゲージ理論、場の量子論、超ひも理論などでは、幾何学的センスが必要になっていますし、古典力学、古典電磁気学、量子力学なども、幾何学的視野で捉えると、面白いようです(古典力学を幾何学的にとらえるために、ユークリッドの原書の読破のあと、ガリレオの「新科学対話」やニュートンの「プリンピキア」の読破もする、なんて、どうでしょうか)。

その意味で、現代の物理学では「幾何学」も重要ですね。

ところで、最近、「物理のかぎっぽ」
http://www12.plala.or.jp/ksp/
の内容の、充実ぶりが眩しいです。
ここは、数学、物理学、コンピュータと3分野について、内容を充実させていますね?
「EMANの物理学」にとっても、なかなかのライバルになってきているようです。
若いって、いいですね?


  投稿者:ワイル - 2007/03/20(Tue) 16:31  No.1241 
上述の話は、私が、現在、中学高校一貫校の中学生で、
「理論物理学部」が作られた場合の希望を話したものです。

まあ、ついていけるかどうかの保証はないですが。。。

  投稿者:明男 - 2007/03/21(Wed) 02:20  No.1242 
こんばんは。

若い頃は本当に興味が湧けばほっといても学習し、調べ、自分が納得できるまで突き詰めることが可能ですから、勿論基礎学力の問題はありますが、結果を割り切って認めれば、かなり先まで進めるのではないですかね。
学校の部活は或る意味学生のレベルを越えていることも多々あり、適切な指導と助言があれば尚良い(これは是非物理の先生方に頑張って頂きたい)のは論を待たないと思いますね。

しかあし、本当に先達があらまほしいのは、ロートル親爺の「趣味で物理学」(さりげなく宣伝)の場合なのよね。
例え色々な計算しても、いや専門書の一文にさえ、今更、聞くところも無く、書籍の文字はやたら小さくなって小さくなって、蟻さんになあれ、と言ってるし、晩酌で朦朧とした頭に明瞭なイメージの湧くはずもなく、ましてや原論分にあたるなど至難ですぞい。
勢い、一体何年学生やってるのかと思われるような、死語や旧仮名遣い、果てはベクトールやテンソール、イミソールなどと訳の分からん横文字を駆使し、精一杯若ぶって某サイトへ質問を載せるかしかない。まあ、それはそれで面白そうだが・・。
馬脚を現した時の恥ずかしさは好きなあの子の前で爆音付き後方噴射不飽和炭化水素が出たよりきついぞよ。
と言うわけで、この老骨も皆様の質問を誘因する魅力ある質問をしたいのだが、如何せん、中味がないのでそれも適わぬ夢であった・・・・つづく・・・わけない。

  投稿者:EMAN - 2007/03/22(Thu) 12:03  No.1243 
 私でしたら、ユークリッド原論を読破なんて面倒な事はさせないでしょう。 生徒がやりたいと言い始めたなら止めませんけれど。

 私の理想は生徒中心ですね。 熱心な先生がぐいと引っ張っていく形態はあまり考えていません。

 基礎の部分だけチャッチャと教えて、自分で勉強を進められるだけの材料を与えて、あとは、放課後に議論に付き合って、鋭い逆質問なんかで生徒の間違いに気付かせてやったりすれば事足りると思います。

  投稿者:ワイル - 2007/03/22(Thu) 22:04  No.1246 
こんばんは

>>私でしたら、ユークリッド原論を読破なんて面倒な事はさせないでしょう。

確かに、分厚い本やマニュアルを読破するのは、面倒といえ
ば、面倒ですし、私のような性格だと、基礎学力云々以前に、
三日坊主で終わる可能性が高そうですね。。。

>>基礎の部分だけチャッチャと教えて、自分で勉強を進められるだけの材料を与えて、

科学者でなく、私達のような技術者の立場からすれば、基礎・
要点の部分だけを手っ取り早く知って、あとは、自分たちで、
いろいろと、いじくりながら、という方が良いですよね?
プログラミングなどでも、そんな感じですから。

やはり、EMANさんは、そこのところを解っている人ですね?


  投稿者:EMAN - 2007/03/23(Fri) 18:32  No.1250 
> いろいろと、いじくりながら、という方が良いですよね?
> プログラミングなどでも、そんな感じですから。


 プログラミングの話題ついでに雑談ですがね・・・
 他人のプログラムを見るときに、マクロ定義が使われていて、その意味は何だろう、と見に行ってやると、そこにさらにマクロ定義が使われている。 では、その意味は何だろうと調べてやると、さらに別のマクロ定義が・・・。
 もう、この段階で私の頭はスタックオーバーフローを起こすわけですよ。

 分かり易くコメントくらい入れといてくれよー、とか思うわけですが、世の中、「調べれば分かるだろう?!」「努力を惜しむなよ!」という態度の、恐い人が多いんです。

 私は新参者がプログラムのあらゆる場所を確認に行って、全ての関係を把握した後でないと先へ進めないようなやり方にはもう付き合いたくないんですよ。

 えーっと、上の話は物理学習についての喩えですよ。
 決して仕事の愚痴では・・・



> やはり、EMANさんは、そこのところを解っている人ですね?

 私の実家は町工場でして、私にも職人の血が流れてますからねー。 「応用に興味はない」と言いながらも工学的な見方がベースにあるんですよ。
 最近、親の血というか、生まれ育った環境の影響をよく感じるようになりました。


  投稿者:ワイル - 2007/03/24(Sat) 10:49  No.1253 
こんにちは

>> 分かり易くコメントくらい入れといてくれよー、とか思うわけですが、世の中、「調べれば分かるだろう?!」「努力を惜しむなよ!」という態度の、恐い人が多いんです。

そうなんですよね?
世の中、コメントのない、ドキュメント(仕様書など)のない、プログラムが、ゴロゴロしています。

しかも、そのプログラムが開発されていたのは、10年前とかということで、その時の担当者が誰もいない!!
もう、そのプログラムを手直して使うより、新規に作り直した方が、と思うのですが、そんな予算がない。。。

サーバーやOralceなどのデータベースの移行作業でも、前の環境の設定書、定義書、手順書などが、ほとんどない。
それで、我々は手探り作業でやらなければならない。

日本のIT事情は、お寒いようで。。。