【物理たとえ話03】△学入門

月曜日は、毎週、物理のたとえ話を紹介します。

■法則が多すぎて自然が分からないのです！


実験から得られたデータから規則性を見抜いて法則を発見することで、無限の存在である自然が、いくつかの数式へとまとめることができたところまで、前号でお話しました。

でも、みなさんは、例えば、400個の法則を見せられて、

「無限個に比べたら、400個なんてほんのちょっとだろ！」

と言われても、「なるほど！自然が分かった！」と感動できますか？

自然を理解するというのが、どのようなストーリーになっているのかを、
たとえ話で追いかけてみましょう。

では、たとえ話モード突入！


～　たとえ話（第３話）「△学入門」　～

ある国がありました。

その国では、「△学」という学問があって、高校生は必ず△学を学ばなければなりません。

高校に入学すると、１００ページからなる教科書が渡されます。

「△学」で６０点以上取らなくては、高校を卒業できません。

教科書には、
●＋△＝■
◎×■＝〇
▲－◎＝△
　　　‥‥‥
というような〇とか△とかの式が、400個も並んでいます。

中間テストや期末テストでは、

〔　問題　◎＋■＝　　　　　　　　　　〕

というような問題が出題され、20問中12問以上正解しなくては赤点です。

ほとんどの高校生は、△学が大嫌いです。

△学が何を表しているのか、何を目的として作られたのか、なぜ、◎×■＝〇になるのか、などが全く分からないからです。

でも、高校を卒業しなくてはならないので、試験前になると、みんな、試験範囲の20問をすべて暗記します。

それが、苦痛です。

いやいや、暗記します。

だから嫌いになります。

卒業試験では、400問全てが出題されます。そのうち、240問以上正解しなければ、卒業できません。

高３の2月は、必死で暗記します。

学年で4人がくらいが、毎年△留年します。

これが△学です。


高３の山田君に△学について聞いてみました。

田原：山田君はなぜ、成績が２になってしまったのですか？

山田：△学はつまらないからやる気がしません。ただの丸暗記は苦痛です。

ここで、山田君がキレます。

山田：なんで、こんな意味不明な式を丸暗記しなくてはならないのですか？
　　　なんで、僕は何のために、これを勉強しているんですか。
　　　高校を卒業したら、絶対に△学の教科書を燃やしてやります。



僕は、山田君に△学の目的を話すことにしました。

田原：△学というのは、人間が自然を理解するために作った知恵の結晶なんだ。
　　　でも、自然は無限に広いのに、人間の脳細胞はたかだか数兆個程度しかない。
　　　だから、まともに理解しようとしても無理なんだね。
　　　だから、「理解した！」という気持ちになるには、
　　　無限を有限に圧縮する工夫が必要なんだ。
　　　こうして作られたのが、法則という数式なんだ。
　　　
　　　教科書に載っている
　　　　　　◎×■＝〇
　　　のような式が、その法則なんだよ。

　　　だから、△学の教科書は、「無限の自然を、たった400個の式にまとめました！」
　　　というすごい本なんだ。

山田：無限個に比べれば、400個は確かに小さい数かもしれませんが、僕の暗記能力から
　　　すれば、まだまだ、大きすぎます。

田原：ところが、この400個の法則は、バラバラなものではなくて、互いに関係があるん
　　　だ。
　　　400個の法則を、一つにまとめた式が、教科書の1ページ目に載っている
　　　　　　●＋△＝■
　　　という式なんだ。だから、結局、自然現象をこの式一つにまとめることができたんだ。

山田：え？1個の式で、僕たちが住んでいるこの自然現象の全てが表されているんですか？

田原：そうなんだ。自然現象の全ては、この出発点の式「●＋△＝■」に折りたたまれ
　　　いるんだ。だから、それを、必要に応じて、399個の式へ展開する方法を身につけれ
　　　ば、自然現象を、自由自在に予想することもできるんだよ。

山田：僕、ちょっと、感動しています。△学がそんなにすごいものだったなんて。。。

田原：出発点の式「●＋△＝■」は、法則の法則なんだ。このような式を「原理」というよ。
　　　僕は、この原理の式１つを眺めながら、ときどきつぶやくんだ。
　　　　「自然ってこうなってるんだ。。」

山田：僕にも自然を理解できそうな気がしてきました。


--------------------------------------------------------------------------------------

実験データから規則を発見して数式にまとめたのが法則。

これは、沢山あります。

法則の間の関係を調べ、それらの法則を導くことができるような、根本の式が
原理。

これは、力学なら運動方程式、電磁気ならマクスウェル方程式（大学で習います）のように、各分野で１つ存在します。

これらの原理をさらにまとめていって、1つの式で表したい！というのが大統一理論という取り組みです。

物理というのは、このようにして、「１つにまとめて、究極の原理を探る」というやり方で、自然を理解しようとしているのです。