我孫子サイエンスカフェ第50回 光は粒子か、波か、はたまた量子か?

11 8月

当カフェも50回を迎え、毎回60名以上の参加者があり

順調に推移しております。最近は、的確な質問が続いて出てくるようになり、進化していると自負しています。

http://abikoscience.web.fc2.com/

光と量子

50回目は、私自身が話しました。内容はPDFにアップします。途中で、手元実験として偏光板で楽しんでいただきました。

これは、光の物理、光の化学、光の植物学と続く光シリーズの第一弾です。9月8日には東工大名誉教授の市村先生に光化学スモッグとオゾンホール問題の解決、11月10日には、公立諏訪東京理科大の渡辺教授に、有機薄膜太陽電池によるビニールハウス発電の実験のお話をしていただく予定です。奇しくも、光学の基礎、応用、実用の順番にもなりました。3番目は、自然エネルギーを進める我孫子の会との共催です。

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東工大地球惑星科学科授業 統計力学終了

3 8月

2019siken

8月1日に、上記科目の期末試験を行いました。

解答例をアップします。

統計力学という科目は、相撲でいうと押し相撲みたいなもので

勝つ時は一気で満点になるものだと、今年も実感しました。

統計力学をカードゲームで体得するという「大沢流手作り統計力学」を学生さんにしてもらいました。

結果は、大沢先生の書かれていることと違いました。カードの数vs人数がボルツマン分布にはならなく、

テールの先にピークが立つ結果でした。資本主義経済に例えると、漸近分布は一人の大金持ちとその他大勢というのが結果でした。

3年続きで同じ結果を得たので、真剣に考察し始めています。

発案者の大沢先生ご自身が他界されたので、ご相談できないのが残念です。

雑誌「現代思想」に佐藤文隆さんとの対談が掲載されました

27 7月

今年は、アインシュタイン生誕140年で、それを記念して特集号を企画したそうです。

佐藤さんも私も、学生時代アインシュタインは「過去の人」として扱われていました。時代は一巡りして、量子力学の観点からすると「時の人」かも知れません。

私は、対談でアインシュタインが、1905年の特殊相対性理論の時と1915年の一般相対性理論で、そのスタイルを大きく変えていることを強調したつもりです。そして、現代的な観点からすると、若きアインシュタインの優れた着眼点に注目すべきだと述べました。

 

相対論ゼミ@我孫子終了

21 7月

7人を相手に相対性理論を2018年3月から2019年7月まで講じました。特殊相対性理論と一般相対性理論を東工大の授業と同じレベルで、ブラックホールと重力波まで数式も手抜きせずに話しました。熱心に質問をしてくださり、見事に双方向授業になりました。

シニアな人たちの間に、相対性理論を学びたいという意欲は、広く深く存在します。相対性理論の専門家の方々にも、定年後地元でシニアな人たちを相手に相対性理論の授業をすることを強くお勧めしたいと思います。

モチベーションが高いことに加え、社会経験を積んできただけあって、質問力があります。ゼミの日が楽しみで、充実した1年4ヶ月でした。

 

7人の皆様に感想を書いていただいたので、それを紹介します。

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相対論ゼミ感想

 

Tさん

 

単に理論の展開に終始するのでなく、そのテーマに沿って、思考実験も含めいろいろな実験の成果を端的に説明していただきました。習ったばかりの理論を自分の意識の中で再構成するとともに、物理が現象と深く結びついていることが実感できました。

特に、自分が痞えたところが印象に残っています。

Lorentz収縮:等時性の説明も含め、2回分ほど講義の話題に。未だに、棒の端が光円錐を超えて、spece-likeな領域にあるのは気持ち悪いと思います。

Vessotの実験:ロケットからのメーザーは、地上の重力の影響で波長が縮み、Doppler効果で波長が伸びることを同時に検証できるとういう実験。地上の受信機の振動数の式の中にドプラー効果の影響が出ないので混乱しました。Sさんのご助言で、なんとか理解できたのかな?

 

Sさん

お陰さまで、私が当初2つの目標に掲げた

細谷様のご講義内容(ご講義ノートを含めて)理解すること

内山龍雄様のテキスト「相対性理論」の完読

を達成できたと思います。

途中から内山龍雄様の「一般相対性理論」の完読

も目標にしましたが、此方はまだまだです。

細谷様の分かり易いご説明と、何とか私たちに理解させて上げようというご講義姿勢により、目標が達成できたと思います。また何が本質かをご教授頂いたので、私は変に横道に行かずにぶれないで学習できたとも思っています。

それにしても相対性理論は長い計算があるのですね。内山様の本に記載の式を検証するのに多くの時間を費やしました。一つの式の検証に数日かかるのは普通で、中には一か月かかった式もあります。しかしこうして式を逐一検証しながらやっていくと、その式の意味やその式からもたらされる結果の理解において、そうしない場合に比較して歴然とした差(裸感覚で分かる気分)がある事も実感しました。そして検証で来た時の感激。小さな感激ですが、本当に嬉しかったです。

ブラックホールのKerr解にも挑戦しました。一か月かかって式の検証は終わりました。これから意味をいろいろと考える段階です。従い本来なら現時点では重力波も完了しているはずでしたが、重力波放射が残っています。

今回の相対性理論を学ぶ過程では、「“学問”とは問いを学ぶ」ことだと言う元上司の言葉がありましたが、正にそれを実感しました。私は等価原理やリーマンテンソル、ブラックホール・・など各テーマがあるとき、私は、その項目で何を学ぶのか、何を問えばよいかを事前に考えてそれをリストアプして、その解消にも取組む形で学習しました。ご講義に関連するところで、どうしても疑問が解消できない場合、細谷様にお尋ねしてきました。

ご講義されない話題については、いろいろと調べ、また時間をかけて。何度も繰り返し学習して解消に努めてまいりました。現時点では数点未解決問題がありますが。もう少し時間をかけて解消していきたいと考えています。

今後は、今年末までに内山先生の一般相対性理論の完読を目指します。それで相対性理論の自分なりの理解はできたと思いたいと考えています。それ以後はトピックに応じて、YuTubeにある世界のご講義の視聴や、ネットや雑誌を折に触れて学習して、さらに理解を深めていければと考えています。

又理解が必須な事案でどうしてもお尋ねしたい状況に迫られたら、その節は細谷様に質問させて頂ければと思います。

兎に角私は、ご講義の開始からこの学習に専念してまいりした。振り返ると大変有意義で貴重な時間しかもワクワクした時を過ごすことができたことについて、言葉にならないほど感謝しております。

司馬遼太郎氏が「独学の勧め」で独学の方法論を提示されていますが、その最後に「独学は独善に陥らないように気を付けなければらないが、良い先生につくに越したことはない。ただしそうした機会に恵まれればの話だが」と結んでいます。正にそういう機会に恵まれたと、この言葉を心の底から噛みしめています。

 

Fさん

 

まず初日のご講義で、鏡映法を用いて半時間足らずの僅かな時間にローレンツ変換式を導出されたのに驚きました。
そしてそれ以降もユニークな解き方とご説明が続き、初心者向けの市販本では参考にならない場合も多く、初歩的な質問を重ねてゼミの進行を遅らせたことに、あらためて恐縮しております。テンソルや変分法など私には難しいことの連続でした。その一方で、部分的ではありますが、ブラックホール内部などの宇宙の謎について、啓蒙用解説本を読んだだけでは得られない深い知識と、納得感を得る事ができました。

 

K1さん

 

相対論ゼミで、最も印象に残っていることは、膨大な数式にうろたえ続けたことです。そのなかで、いつの間にか歪んだ空間の世界に導かれて行きました。

ゼミの中では、最初から最後まで数式をひたすら書き連ねていた気がします。その間、理解できたところも一部ありますが、後からゆっくり考えようと後回しになったところがたくさんあります。先生のテキストと上原さん撮影の写真や他の図書を参考に復習を続けていきたいと思っています。ただ、膨大な量なので、最低限、次のところをちゃんと理解したいです。計量テンソルからアフィン変換、そしてリーマンテンソルにつながるところです。私には添え字の上げ下げや縮約がなじめていないので、このへんも克服したいと思っています。

 

K2さん

 

昔少しかじった特殊相対論こそついていけましたが、

一般相対性理論に入ってからは理解がだんだんと遅れていき、最後には

落ちこぼれてしまいました。しかし話のメインストーリーは理解したいと

努力していました。一般相対論はとても奥深いものだと感じました。

アインシュタインが一人で短期間にこれだけの内容を含んだ一分野を

作り上げたことに対してますます彼の天才を感じました。

還暦の頃、定年になったら高校や大学の同期が集まって、それまで各自が学んできた得意分野を互いに講義する集まりを開きたいと考えていましたが、この勉強会はそれに似た会で嬉しかったです。講義中いつでも質問ができ、質問に対して何とか理解してもらおうという細谷さんの姿勢は私の理想の授業形態です。現実にはなかなかできませんが。

講義の前や中休み、講義後の食事の時の雑談がとても楽しくてそれが

なくなるのが一番寂しいです。今後、同じメンバーで、できれば近いうちに

また細谷さんに、量子論とか解析力学その他の講義が受けられると嬉しいなと思っています。

 

Iさん

 

「光速度不変の原理」とどんな慣性系でも物理法則は同じという「相対性原理」の考え方から、壮大な理論が構築されていることに改めて感動したとても有意義なゼミでした。リーマン幾何学/テンソル計算から解放されてから40年有余年。当初、理解できるか怖じ気づいていましたが、丁寧な解説や学生時代では叶わなかったTwo-wayの講義スタイルのお陰で、そんな不安を払拭してくれ何とか挫けず最後まで興味深く参加させていただきました。齢は重ねても講師や仲間それに意欲があればまだやれるかもと思えるようになり、物理の世界を再度覗いてみたという気になったのが最大の収穫です。ありがとうございました。

 

 

Uさん

 

相対論について全く素人で、初歩の初歩からのからの出発でした。当初出くわした、電車とトンネル、双子のパラドックスなど相対論特有のパラドックスの問題に戸惑いました。しかし座標そしてローレンツ変換の説明に講義が進むとなんとなく理解することが出来たような気分になるのが不思議でした。数式の理解は不十分でしたが、人生の最終コーナーを迎えようとしている現在、図らずも相対論という素晴らしい世界を覗くことができましたことは大変幸せでした。

30~40年前、化学物質の構造を決定する仕事をしており、その際必要に迫られて少し数学の勉強をしたのですが、今回の講義で紹介して頂いた解析幾何の中に、かつて学んだ数式を見出した時は懐かしさがこみ上げてきました。そうかあの時、俺は解析幾何を勉強していたのだ。まさに時空を超えた出会いでした(相対論効果?)。

細谷様のフリートーク形式のご講義、大変新鮮でした。また、「相対論は唯一1人で出来る学問です。」との細谷様の言葉を糧にこれからも相対論を少しずつ学んでいこうと思っています。いろいろ学ばせて頂きました改めて御礼申し上げます。

 

東工大授業「物理と論理」

19 7月

標記のタイトルで、定年まで続けていた授業が、雑誌「大学の物理教育」2019年Vol.25 No2に掲載されました。

出だしだけ紹介します。

平成のある年のことである. 論理学の教授が私のところに来て、仙台に私の父の家を訪ねた思い出話を切り出しに、文理融合科目の総合Bの授業を依頼した. 文系の教員が理工系にパートナーを求めて共同授業をするという. 「物と事は区別ができないという定理を証明した」と称する人なので、面白かろうと快諾した. その後の成り行きで定年まで続けた. 全学の学生対象で毎回30人以上の受講者で結構盛況だった.

魔女校長先生のお話  俳句を作って感性を磨く子供たち

30 6月

近所の新木小学校の校長先生の横山悦子先生は、絵本作家でもあり魔女シリーズで有名です。今日は、近くで「俳句作りで子供の感性を磨く」と言うお話を聞きました。俳句は自然をよく観察して作ります。それを通して自分を見つめ、他の人の心を思いやる力がついて行くとおっしゃっています。それが、生きていく力だというのです。

素晴らしい講演でした。 魔女シリーズの一部を添付しました。

 

統計力学(地球惑星学科)開講

13 6月

今年は授業をより対話型にしていきたいと思います。

統計力学を「体感」するための大沢流カードゲームも取り入れます。

6月13日(月)開講で、月木曜日第2クオーターです。

過去問などは過去のブログページを見てください。