物理学コラム

物理学高校〜一般無料 6 章有料 0 章

物理学に関する素朴な疑問や歴史、思考実験、雑学などを集める。

想定読者: 中学生・高校生・一般の科学ファン

目次

1. 第 1 章ラプラスの悪魔と決定論無料ニュートン力学が約束した「完全に予測可能な宇宙」＝ラプラスの悪魔を微分方程式の解の一意性として定式化し、カオスの初期値鋭敏性と量子力学の不確定性関係がそれをどう崩したかを具体的な数値計算とともに追う。
2. 第 2 章シュレーディンガーの猫（量子力学の解釈）無料箱の中の猫が生と死の重ね合わせになるという思考実験を、偏光板の実験と簡単なベクトル計算から解きほぐし、コペンハーゲン解釈・多世界解釈・デコヒーレンスの立場の違いまで説明する。
3. 第 3 章マクスウェルの悪魔（熱力学）無料速い分子だけを通す「悪魔」は熱力学第二法則を破れるのか。シラードのエンジンでこの問いを 1 分子まで単純化し、1 ビットの記憶を消すには kT ln2 以上の熱を捨てねばならないというランダウアーの原理で決着をつける。
4. 第 4 章有名な物理学者（ファインマン、アインシュタイン）無料アインシュタインが時間と空間の常識をどう壊したかを光時計と E=mc² の計算で追い、ファインマンの量子電磁力学と、金庫破りやOリングの逸話に見る科学の作法を紹介する。
5. 第 5 章物理学の未解決問題無料ダークマター・ダークエネルギー・インフレーション・量子重力という現代物理学の四大未解決問題を、銀河の回転曲線や臨界密度の実際の数値計算をたどりながら紹介し、科学がまだ途中であることを示す。
6. 第 6 章日常の中の物理（スマホ、GPS、MRI）無料スマホの半導体、GPS の相対論補正、MRI の核磁気共鳴を、実際の数値を最後まで計算して読み解く。バンドギャップと発光色、1 日 38 マイクロ秒の時刻ずれ、5 ppm の核スピン偏極が、身のまわりの機器を動かしています。