物理学者はマルがお好き 牛を球とみなして始める物理学的発想法

現代物理学の考え方を一般向けに紹介してある本。知っていることが多いので、気楽に読める。もちろん、もともとほとんど知らない素粒子論の話になると、そんなにわかった気もしないわけだが、それはそういうものなのでやむをえない。

内容的には、古典物理学、相対論、量子力学、素粒子物理学、宇宙論などいろいろ入っている。 物性とか流体とか熱統計力学などの話は、比較的少ない。これは、著者が宇宙論の専門家であることに依っているのであろう。物性で出てくるのは、臨界現象のスケール不変性という話で、くりこみ群のようなことを通じて素粒子物理学と関係している。

サマリー

第１部 プロセス

第１章 明かりのあるところを探せ

• 近似が重要。関係のないことを切り捨てる。
• とりあえず使える手法で問題に取り組む。

第２章 数の技法

• 桁数の概算
• 精度と科学的記数法
• 単位と次元解析
• 数学と数式の利用

第２部 進歩

第３章 創造的剽窃

• 物理学では、既存のアイディアが何度も使い回される。これは、人間の特性というより、自然が持っている特性による。

第４章 洞窟の中から見通す秩序

• 物理学では、一見互いに異なるものが実は一つのものであることを見通すことが大きな発展であった。 たとえば、電磁気学においては、電場と磁場が統一された。
• この章の大部分は、相対論の説明に充てられる。アインシュタインは、観測者に見える「影」の背後に潜む時空の構造を明らかにした。
• 最後に相転移の臨界点におけるスケール不変性を紹介して、次章につなぐ。

第３部 原理

第５章 対称性に始まり、対称性に終わる

• 対称性と保存則：ネーターの定理。時間並進不変性→エネルギー保存則。空間並進不変性→運動量保存則。
• 対称性が物理法則を決める：一般座標不変性→一般相対性理論。ゲージ対称性→自然界のすべての力。
• 自発的対称性の破れ

第６章 終わらせるには及ばない

• すべての「正しい」物理学理論は、限られたスケールで正しい有効理論である。