場の理論の本(入門書)紹介
今回は私が読んでいる場の理論の本を紹介します。
なかなかとっつきにくいのが場の理論ですが、今回の本は入門的な本なので、是非挑戦してみてください。
内容はきちんと難しいですが、簡単過ぎてしまうのは逆にあまり良くないと思います。
簡単すぎると逆に変な誤解を生んでしまう可能性もあるからです。
この本は簡単な内容から徐々に加速して難しい内容に広げていく方式がとられています。
では早速紹介していきます。
本の紹介
第1版が発行されたのは1991年で、結構古い本になっています。
東大出身で素粒子理論を専攻している武田 暁先生(1924年生まれ)が書かれた本です。
私はいろんな本を読んできましたが、新しい本がいいとも限らないと経験的に感じます。
場の理論は何十年も前から時間をかけて形作られてきた理論です。
理論が形作られてきた過程の時代の本には、今の時代の本では疎かにされている内容もしっかりとのっていることも多いです。
本の内容
最初は解析力学についてざっくりと復習していった後、古典力学から量子力学へつなげていく解説がなされる。
量子力学の内容を定式化する方法としてシュレディンガー方程式、ハイゼンベルク方程式、経路積分などの等価な内容を紹介していったあと、量子力学において調和振動子の問題を生成消滅演算子を用いて解く(第2量子化して解く)ことによって調和振動子のエネルギーをあるエネルギーの粒子の集まりだと解釈することができるようになる。
この粒子は物理的実態を伴わないが、これが(場を量子化して粒子を取り出す)という場の理論の考え方につながってくる。
それから、ひもの振動、自由粒子、相互作用系、超伝導体、電磁場などの量子化を次々に式を用いて説明していく。
また、場を量子化したときに調和振動子と同じように粒子が出てくることが確認される。(例えば電磁場を量子化すると光子が現れる)
つまり、
解析力学の復習→場の理論の考え方につなげていく量子力学の解説→場を量子化してどんな結果が現れるか確認しよう
という流れで進められる。
実際に読んでみて体感しよう
とは言っても上の内容の紹介は大まかな概要であって、自分で読んでみると数々の疑問にぶちあたることも多いと思います。
いくら偉い人に場を量子化すると粒子が出るんだ！と言われたところで自分で実際に式の流れや仮定などを確認していかないと結局わかりません。
ある教授に言われたことがあります。
若いうちに分からなかったこともあとで分かるようになることが多い。若いうちにいろんなことを知るだけ知っておけば後になって分かってくる。
という言葉です。
今は分からなくても、雰囲気だけでも理解しておけば後は時間が解決してくれる要素も強いと私は思います。
ぜひ読んでみてください。
かっこいい物理用語ランキング（主観）
こんにちは。マーキュリーです。
物理を勉強していると、小難しい専門用語が出てきます。
しかし、小難しいけどそのかわり名前がかっこいい専門用語も多いです。
というわけで私が勝手につけたかっこいい物理用語ランキング１位から5位までを紹介していきます。
第１位 リッチテンソル
一般相対性理論の中で出てくる用語。一般相対性理論ではテンソルがたくさん使われるのですが、中でもかっこいい用語と私が思うのがこれ。
テンソルという厨二病心を刺激する言葉にリッチといういかにもおしゃれな言葉がのせられた絶品の一品。
〇〇テンソルっていう言葉はもう全部かっこいいんだけどテンソル代表として第一位に選ばさせていただいた。
とりあえず会話でこれを言えば天才のように思われることだろう。
第２位 ゲージ変換
ケージじゃなくてゲージなところがいいね。
ケージ変換だとなんか頼りないけどゲージ変換だと重みが出てかっこいい。
これは私の好みによるところも大きいかもしれない。
似た雰囲気の用語として（全然意味は違うが）ゼータ関数という言葉があるがこれは数学の用語なのでランキングに入れることは出来なかった。
告白で使うなら「君のゲージを変換したい。。。」（意味不）だろうね。
第３位 ヒルベルト空間
量子力学で出てくる用語。
テンソルもそうだったけど〇〇空間って全部かっこいいんだよね。そういう意味ではミンコフスキー時空とかもかっこいいかなと思ったけど私の好みによりこちらを選ぶことになった。（異論は認める）
〇〇空間という言葉は物理を知らない人でもとっつきやすい言葉だと思うので物理専攻じゃない人の前で「ヒルベルト空間がさあ～」と文脈なしでいきなりぶち込んでしまおう。
第４位 スピノル
スピンという言葉も物理では使われるが、スピンよりスピノルのほうがかっこいいのは間違いないのではないだろうか。（そうだよね？（強制））
スピノルというのは波動関数の一種ととらえることが出来、波動関数という言葉も十分かっこいいのだけれど。。
やっぱりスピノルが好きです。
第５位 グランドカノニカル分布
統計力学の中で使われる言葉。
別名大正準分布ともいわれるが、大正準分布という言葉よりこっちのほうがかっこいいのでこっちにした。
１～５位の中で一番長い用語だがこれもおつな用語である。
グランドっていうのがかっこいいんだよなー。グランドフィナーレみたいな感じで。。
番外編 長い用語
右（左）コーシーグリーン変形テンソル
連続体力学で使われる用語。
これもランキングに入れようか迷ったのだがテンソル代表としてはやむなくリッチテンソルを選出することになった。
これまたテンソルというチートを使った言葉だ。
ファインマンダイアグラム
場の量子論で使われる用語である。私のアカウント名にも使われている。
ダイアグラムというのは図という意味なのでファインマンダイアグラムは図を表す用語なのだが、その図もなかなかかっこいいのだ。
これだ。(この図は大栗博司さんという物理学者のブログから引用させていただいた。）
宇宙人が書いた絵みたいでなかなか神妙な雰囲気が漂っているのではないだろうか。。。
他にも。。。
こんな言葉があるということを一挙に紹介していく。
リーマンテンソル ラグランジアン 自発的対称性の破れ くりこみ理論
など、数えきれないほどある。（きりがないので途中でやめた）
物理を勉強すると少なからず厨二病風になってしまう感じがする。。。
（そうでない人すみません）
素粒子物理学は勉強することが多いってホントだな
最近場の理論を勉強し始めたのですが、出てくる名前が1950年くらいの古い偉人たちばかりでまだまだ全然研究とかのレベルには先が程遠いように感じます。
以前研究室訪問に行った際に、教授の方が素粒子物理学は勉強することが多いっておっしゃっていたのですが、本当にそうだなと感じました。
しかも入門レベルでもある程度きちんと難しいので、なかなか内容を進めるのにも苦労します。
早め早めにやりつつも、内容の理解や自分で考える時間もきちんと大切にしていきたいです。
粒子の出現とか、いろんな一般的雑誌とかテレビとかでめちゃくちゃよく聞いてたけど、実際に勉強するとこんな感じなんだなあと雰囲気を初めて感じ取ることができました。
素粒子の知識は今までは知っててもああそうなんだで終わることしかできなかったけど、勉強するときちんとそれについて考えることができます。
結局、場の理論の内容にはまだ納得しきれていません。今まで知識で凄いなあと思ってたことも、いざ骨格部分を目の当たりにすると、ん？って思うことも多いです。(私の理解不足でしょうけど)
勉強していくと科学に対して批評できるようになってきている気がします。
現段階では個人的に相対性理論と量子力学(場の理論も含む)が一番大切だとなんとなく思います。
基礎原理の深いところなので、仮定とかはあってもごまかしはあまり少ないと思うから。
流体力学とかは、それと真逆ですね。(流体力学も大切だとは思うけど)
あと、素粒子物理学でも使うだろうし、興味もあるから一回数学もまともにやってみたいなあ。(なかなか時間取れないだろうけど)
場の理論は今まで見たことのないような手法がたくさん出てきてワクワクします。
でも計算追ったり考えたりするのは大変なので少しストレスたまります。
なんとなくわかったときは嬉しいのでおお！となります。
それの繰り返しかな。結局なんとなくわかったっていうところも後で考え直しすると思いますし。
量子力学、相対論系統を今後は一回まともに頑張っていきたい！(非平衡の統計力学とかもやりたいけど)
大学生休み期間(夏休み、春休み、正月休み)の勉強法。
こんにちは。マーキュリーです。
今回は、大学生の休み期間で私がお勧めする勉強法を紹介します。
大学生の休み期間って宿題もあまりなければ、誰かにやれと言われることもありません。しかし、そんな中できちんと勉強を継続することができれば、授業期間中の負担が減るし、物凄く余裕が出てきます。
今回はそのための超シンプルな勉強法を紹介します。
一日の計画を立てる
まず、1日の計画を立てましょう。
10時に寝て5時に起きる
5時から6時まで食事と片付け
などというように、大雑把すぎず細かすぎないように1日の始まりから終わりまでの予定を立てていきましょう。
ここで大切なのは、日によって1日の計画を変えないということです。
毎日新たな1日の予定を立てて実行するのは面倒くさいですし、習慣づけの意味が少なくなります。
毎日同じ予定をこなすことで、習慣付いて、勉強が苦じゃなくなってきます。
1日の計画よりも多くやるのも少なくやるのも禁止にする
一日の計画を立てたら、その通りに行動しましょう。
予定より多くやるのも少なくやるのも禁止。
ついつい余裕があるときは、計画よりたくさんやろう、と思ってしまいがちですが、それは一日に乱れが出る原因となります。
目的は、確実にその1日の予定を体に染み込ませること。
毎日確実に実行することが何よりも大切です。
実際に私はこの方法を休み期間に実行するようになってから毎日12時間ほどの勉強を継続的にすることができるようになりました。
やり方は人それぞれ、とも言いますが、この方法、一回だけでも実践してみてください。
アクティブ・ラーニングはよく考えてするべき。
アクティブ・ラーニングという言葉が教育業界で流行り出して久しい。
特に私の世代（大学生）は、アクティブ・ラーニングの実験対象として、実験的に多くのアクティブラーニング的な授業を受けたことだろうと思う。
まず一番初めに私の意見を言っておくと、アクティブラーニングには賛成とも反対ともいえない。やり方が良ければ賛成だし、やり方が悪ければ大反対という立場だ。
現在、アクティブ・ラーニングという言葉はあまり使われなくなってきており、「主体的・対話的で深い学び」という文言に移り変わりつつある。
「主体的・対話的で深い学び」という学びの方針には非常に賛成だ。
聞くだけで考えないような勉強に意味は少ない。もちろん知識をきちんと入れることも大切だが、自分で答えを出すという事も必要である。
しかし、今まで私が「アクティブラーニング的な授業」を受けてきた中でこの学びが達成されているような授業を受けたことはほとんどない。
むしろ、「アクティブラーニング的な授業」よりも、「アクティブラーニング的でない授業」を受けたときのほうが、「主体的・対話的で深い学び」が達成されていると感じる。
現在のアクティブラーニング的な授業について思う事
①個人で考える時間が少なすぎる。
よく議論をさせられるが、まず個人で考える時間が少ないと「自分の意見」をしっかりこだわりをもって持つことは出来ない。こだわりのないまま議論をさせられても、ふわふわしたままなんとなーく正解っぽい人の意見にみんなで賛成して終わり。ただそれだけだと思う。
②「テーマを勝手に用意されて考えさせられる」ことはアクティブとは全く言えない。
テーマがものすごくみんなの興味をひくものだったらいいと思うが、基本的に人は「与えられるもの」に対して「アクティブ」になることはなかなかできないと思う。
やるなら、テーマ選びも自分たちで決めて研究発表をする、というような形で授業をしたほうがいいと思う。（というかこれも下手したら楽したいがために生徒たちが楽そうなテーマ選びをやって終わりな気もする）
③教師のレベルが低いとできない。
まず、教師のレベルが低いと、教師が自分の考えを持てていないという状況になる。答えをなぞったような事しか言わないような教師が、「議論しなさい」とか「自分で答えを出しなさい」などといっても説得力は少ないと思う。これは、教師自体に問題があるというよりも、こんなことを半強制的に方針としてやらせている教育委員会の責任でもあると思う。
④答えが最後に説明するのに考える意味を生徒が感じにくい。
議論して！と言われたところで答えは最後に必ず発表される。そんなものをやることに生徒が意味を感じられるかどうか疑問である。自分のオリジナリティ性を発表したり考えたりするのが「アクティブ」なのに、最後は、「正解」という暴力で「採点」されて終わる。正解を発表するにしてももう少し時間をおいてからにすべきである。
⑤成績評価するのに「アクティブ」な授業を作るのは至難の業
必ず、教育には成績評価というのが付きまとってくる。評価されるのにアクティブ性を保っていられるのだろうか。研究の世界などは、正解はどこにも置いていないので、「アクティブ」で「オリジナル」こそが評価に直接つながってくる。しかし、学校で教えるような内容は、そこまで難しくないし、調べれば簡単に出てくる。相当意識の高い学生でもない限り、要領よく人の意見に従ったり調べたりして成績上げとこう、というところに意識が向くのは必然ではないだろうかと思う。
最後に
教師の自己満足的なアクティブラーニング的な授業はやめてほしい。生徒の時間や知識を得る時間を奪う事になる。
それをすることによって教師の技量は高まるのかもしれないが、そこのところは教師にも注意するよう教師への教育も必要だと思う。(教師の方も大変かもしれないが）
アクティブラーニングの授業を成功させるには相当の教師のレベルが要求されると思う。
