物理学との向き合い方 高校生に向けて

　自分は今,物理学科に所属している大学生だ.こんな学科に所属している人間だからさぞかし生まれた時から物理大好き人間であって,物理が嫌いな人間の気持ちなど知らないわからないんだろう！と思う読者も多いのではないだろうか.確かに物理は大好きだが,これは生まれ持った性格というわけではない.

　高校生の時,私は物理の教師が嫌いであった.いや教師が嫌いというよりも,その教師が教える物理の流れが嫌いであった.考えても見てほしい.例えば古典力学という分野が物理学にある.この分野では主に物体の運動を追っていくものであるが,その挙動が変わるたびに新しい"公式"を覚えさせられた.そしてテスト当日にはその"公式"で答えをだす.まあ定期試験では珍しいことではないだろう.ほかの理系科目(例えば数学や化学)においても公式を上手に使えればそれで点数はとれるし,満足できる.だがこれが面白いかと言われれば,まったく面白くない.どうせ試験明けにはきれいさっぱり忘れて,次の試験のために容量を確保してしまうだろう.

　もっと嫌いな人間の気持ち,すなわち理系科目そのものが無理だという人の気持ちになってみよう.この手の人は数学に嫌悪感を覚えてしまっていることが多い.数学の前に習う算数では数字が与えられて,それを計算することで答えを導くことができた.この計算は日常生活で頻繁に使うもので,すんなりと(無論,低学年の頃は苦労しただろうが)受け入れられただろう.しかし中学に入って,方程式というものを習うと「もうダメだ,xとかyとか一体なんだ？なにか特別な意味があるのか?」と拒否反応をおこし,数学を拒絶するのだろう(もし違うのであれば教えてほしい).さらに悪夢なのは,学年が進むにつれて複素数や微分積分学など日常生活とはよりかけ離れた存在がでてくるのだ.苦手になった本人からすれば,地球で生きていたのに,突然別の銀河から襲撃を受けるようなものだ.最悪な気分だろう.算数の延長線上(正しくは算数が数学の一部だが)であった数学でさえ異世界からの襲撃であるならば,物理学なんて比べ物にならないほど拒否感をおぼえるだろう.

　おそらく物理学が嫌いな人のタイプはこの２つのタイプにわかれるだろう.この二つのうち,後者に当てはまり,なおかつ「できなくていいわ！数学も物理も！」と思っている人は一生分かり合えないからこれらにかかわらないほうがストレスもたまらないし,そもそも関わらずとも素晴らしい人生を送れるだろう.一方,改善したいと思っている人たちは,言葉の意味(例えば変数や定義域など)をしっかりと説明できるようにすること,そして初めから深く考えすぎないことをおすすめする.そもそも物事には証明しようのない最低限のルールというものがある.理数系の科目においては定義や原理などがそうだ.ここら辺の話はもう哲学の話だろう(世の中の根本は不動の動者らしい,知らんけど.ただここら辺の話は科学史を勉強してみるとなかなか面白かったりもする).

　さて,前者についてだが,このように思う人はおそらく数学は苦手意識がないという人が多いだろう.数学と物理,一体どこで差がついてしまったのだろうか.私は,式の導出の有無が原因だと考える.じゃあ悪いのは教師か？と思いたくなるが,少し待ってほしい.そりゃすべての教師に原因がないとは言えないが,面白く物理学を教えられるように努力している教師も大勢いる.だが数学ほど正確な証明を展開してくれる教師は少ないだろう.それも仕方がない.なぜか不思議なことに(おそらく学習指導要領から外れる内容を必要とするからか.),高校では微積分を用いて物理の議論を展開することはルール違反なのだ.

　ここでいきなり微積分の話が出てきて意味が分からないぞ？と思う人もいるだろうが,そもそも微積分と物理学は切っても切り離せない関係なのだ.物理学の議論は微積分で)展開されるものであって,公式をパズルのように当てはめて組み立てるものではない.つまり微積分を用いて式を導出している本で物理を学べばきっとその流れの美しさやつながりに感動して物理学科に行きたくなるだろう.（実際にそれで私は物理学科に行った！）

　よくこの手の話であげられる本として『新・物理入門』や『理論物理学への道標』があげられる.個人的には,原康夫著の『物理学基礎』もお勧めする.

　最後に,よく受験などで微積分を使うかどうかという話をよく聞きます.これに関してはあまりおすすめしない.というのも受験は時間との勝負ということがあります.「は？じゃあ公式暗記でやったほうがマシじゃねぇか！」という人もいるでしょう.そういうやり方でもいいですがその時は物理を勉強していると勘違いせずにパズルを解いてると思ったほうがいいです.つまり言いたいことは,まず微積分を用いた議論をしっかりとやる.そうすると公式も導出できるようになる.この後で公式をパッと使えるようにすることが物理学を楽しく勉強できる方法だと思います.

この記事はあくまで私の考えに過ぎません.それゆえ鵜呑みにせず,自分の考えもしっかりと持ったほうがいいです.