物理学コラム 50 本ノック

高校〜一般50 問。全問無料です。

対象読者: 本テーマ全記事を読んだ高校生レベルの人。高校物理の基礎と指数・対数の計算ができれば解けます。大学の物理や数学は仮定しません。

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執筆: Claude Code（Sonnet 5.5）・監査 3 回（Claude Code）・最終 2026-10-12

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この冊について（出典・構成・使う定理）

主な参考文献

• R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands, The Feynman Lectures on Physics
• S. H. Strogatz, Nonlinear Dynamics and Chaos
• H. S. Leff, A. F. Rex (eds.), Maxwell's Demon 2
• S. M. Sze, K. K. Ng, Physics of Semiconductor Devices

問題はすべて Rikai の書き下ろしです。参考文献の演習や本文は転載していません。

構成

• 1〜7: ラプラスの悪魔と決定論
• 8〜14: シュレーディンガーの猫
• 15〜21: マクスウェルの悪魔
• 22〜28: アインシュタインとファインマン
• 29〜35: 物理学の未解決問題
• 36〜42: 日常の中の物理
• 43〜50: 宇宙人とフェルミのパラドックス

形式: 単一選択 15・複数選択 9・○× 6・数値 10・並べ替え 3・誤り探し 4・記述 3。難易度 ★〜★★★★: 12 / 32 / 6 / 0。

この冊で使う定義・定理（68）

• 公理 2.2 特殊相対性理論の 2 つの原理 アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 25, 26 番
• 定義 6.1 確率振幅と経路の和 アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 28 番
• 定義 6.3 微細構造定数 アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 28 番
• 例 6.2 二重スリットを矢印の足し算で読む アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 28 番
• 例 3.2 ミュー粒子が地上まで届く理由 アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 23 番
• 命題 5.2 重力による時間の進みの差（弱い場での近似） アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 27 番
• 命題 6.4 電子の異常磁気モーメント アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 28 番
• 注意 3.3 アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 25 番
• 定理 4.1 質量とエネルギーの等価性 アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 24 番
• 定理 3.1 時間の遅れ アインシュタインとファインマン：時空を曲げた男と、光を数え上げた男 → 22, 23, 25, 26 番
• 系 6.6 沈黙は期待どおりである 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 50 番
• 系 5.2 十分速い船を使っても、待ち時間が上限を決める 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 48 番
• 定義 3.1 ドレイクの方程式 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 43, 44 番
• 定義 5.4 フェルミのパラドックス 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 50 番
• 例 6.3 アレシボの惑星レーダーはどこまで届くか 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 49 番
• 命題 5.1 植民の波が広がる時間 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 47, 48, 50 番
• 命題 6.2 検出地平線は電力の平方根に比例する 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 49 番
• 命題 4.1 対数を取ると不確かさは二乗和で伝わる 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 45, 46 番
• 命題 4.2 相加平均は相乗平均以上である 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 46 番
• 命題 6.5 銀河円盤に散らばる文明の典型的な間隔 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 49 番
• 命題 3.2 定常状態の個数は「発生率 × 寿命」 宇宙人はどのくらいいるのか：ドレイクの方程式とフェルミのパラドックス → 44, 46 番
• 定義 2.2 決定論的な系 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 1, 2 番
• 定義 4.1 リアプノフ指数 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 2, 3, 4, 5 番
• 例 3.3 一意性が壊れる方程式 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 7 番
• 例 4.4 太陽系そのものが予測不能になる時間 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 4 番
• 命題 4.2 ロジスティック写像の厳密解とリアプノフ指数 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 3, 5 番
• 定理 5.1 ケナードの不確定性関係 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 6 番
• 定理 3.2 初期値問題の解の一意性 ラプラスの悪魔と決定論：未来はすでに決まっているのか → 1, 2, 7 番
• 公理 2.1 熱力学第二法則（ケルビンの表現） マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 20 番
• 系 6.5 悪魔の帳簿は合う マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 17 番
• 定義 6.1 論理的非可逆性 マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 21 番
• 例 7.2 1 ギガバイトを消すと部屋は暖まるか マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 18 番
• 注意 5.1 測定は原理的にはただでできる マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 16, 20 番
• 定理 6.4 ランダウアーの原理 マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 15, 16, 17, 18, 19, 21 番
• 定理 4.2 シラードのエンジンの仕事 マクスウェルの悪魔：情報を食べて動く機械は作れるか → 16, 17, 20 番
• 定義 5.1 ゼーマン分裂とラーモア周波数 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 39, 40 番
• 定義 4.1 固有時 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 42 番
• 例 3.9 1 nm 薄くすると漏れが 7000 万倍 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 38 番
• 例 4.3 GPS 衛星：+38.5 μs/日、補正しなければ 1 日で 11 km 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 41 番
• 例 3.3 シリコンは光らない、窒化ガリウムは青く光る 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 36 番
• 例 5.4 体温の 1.5 T で、偏りは 100 万個に 5 個 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 40 番
• 例 3.6 Si と Ge で自由電子の数が 3400 倍違う 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 37 番
• 命題 3.4 真性キャリア密度 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 36, 37 番
• 命題 5.2 臨床 MRI のラーモア周波数 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 39 番
• 命題 3.2 バンドギャップと発光波長 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 36 番
• 命題 5.3 核スピンの熱平衡偏極率 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 40 番
• 命題 3.7 矩形障壁のトンネル透過率 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 38 番
• 注意 4.4 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 41 番
• 定理 4.2 軌道上の時計と地上の時計の進み方の差 日常の中の物理：スマホ・GPS・MRI を動かしている量子力学と相対論 → 41, 42 番
• 系 6.2 環境に情報が漏れた猫は古典的に見える シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 11, 14 番
• 定義 2.2 ボルン則 シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 8, 10, 12 番
• 定義 4.1 混合状態 シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 9, 10, 14 番
• 定義 2.1 状態の重ね合わせ シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 10 番
• 例 3.1 1 時間後の原子の状態と、2 時間後の猫 シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 12 番
• 例 2.3 偏光板 3 枚：何もないところに光を通す シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 8 番
• 補題 4.2 斜めの基準への書き換え シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 13 番
• 命題 6.1 環境との相関が干渉を消す シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 11, 13 番
• 命題 4.3 重ね合わせと混合は区別できる シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 9, 14 番
• 注意 6.4 デコヒーレンスは観測問題を解いたのか シュレーディンガーの猫：重ね合わせはどこで終わるのか → 11 番
• 定義 2.1 臨界密度と密度パラメータ 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 29, 34, 35 番
• 定義 4.1 ダークエネルギーと宇宙定数 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 32 番
• 定義 3.1 ダークマター 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 31 番
• 定義 5.3 インフレーション 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 35 番
• 定義 6.1 プランク単位 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 33 番
• 例 2.2 宇宙の家計簿を数値にする 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 29 番
• 命題 5.2 平坦性問題 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 34, 35 番
• 命題 6.2 プランク長の次元解析 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 33 番
• 命題 3.2 平坦な回転曲線と質量分布 物理学の未解決問題：宇宙の 95% はまだ名前しかついていない → 30, 31 番