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脳科学ブログ(教育への架橋)

脳科学の知見を生かし、実践現場との架橋・融合をめざす。仮説・実践・検証により、教育のエビデンスを生みだし、揺るぎなき教育の一端を担いたい。“教育は愛、愛こそ教育” 願いは子どもの幸せである。


ニュートン力学と量子力学 [2014年04月27日(Sun)]
「目に見えること・目に見えないこと」「自分にできること
 ・自分ではできないこと」「社会ができること・社会では
 できにくいこと」「公立学校でできること・公立学校では
 できにくいこと」・・・。これらを腑わけできる力が欲し
 い。

政治の事、経済の事、外交のこと・・・。色々考えていると、
混乱の元は損得でしか物事を考えないことにあるのではない
かと思うようになってきた。

損得は大事だ。しかし、社会正義はもっと大事だ。商売は大
事だ。しかし、殖産興業はもっと大事だ。工学は大事だ。し
かし、理学はもっと大事だ。

「見えること・見えないこと」を考える一つのヒントを見つ
 ました。難しい内容なのですがメモってみました。

    「ニュートン力学と量子力学」

・力学には、ニュートン力学と量子力学の二つがある。ニュ
 ートン力学は量子力学の近似理論、プランク定数がゼロと
 みなせる近似で成立つ理論である。

・実用上は、人間が日常目にする世界ではニュートン力学を
 用いればよく、原子レベルでの物質の振舞いを記述すると
 きは量子力学を使うことになる。

・相対性理論は力学ではなく座標変換の理論、座標の設定は
 観測者ごとに違う。それでも、力学の法則は同じ数式で表
 されるべきである、と考えるのが相対性理論。そのため、
 必要であれば力学を修正することもある。

・相対性理論には、アインシュタインの相対性理論とガリレ
 オの相対性理論がある。ガリレオの相対性理論はアインシ
 ュタインの相対性理論の近似理論であり、光速度が無限大
 とみなせる近似で成立つ理論です。実用上は、人間が日常
 目にする世界ではガリレオの相対性理論を用いればよく、
 物質の速さが光速に近い状況での物質の振舞いはアインシ
 ュタインの相対性理論を使う。

・物理学のどの分野も、2つの力学、2つの相対性理論のそ
 れぞれどちらかを土台として作られてる。組合わせは4つ
 あり、
 @ ニュートン力学とガリレオの相対性理論の組合せ、
 A ニュートン力学とアインシュタインの相対性理論の組
   合せ、
 B 量子力学とガリレオの相対性理論の組合せ、
 C 量子力学とアインシュタインの相対性理論の組合せの
   4つです。

・@ニュートン力学として学んでいるもの。Aは相対論的力
 学、運動量がmvではなく、mv/√(1-v^2/c^2)という形
 になる、といったようなニュートン力学からの修正がある。
 Bで扱う方程式はシュレーディンガー方程式で、量子力学
 として最初に学ぶものです。Cは相対論的量子力学であり、
 シュレーディンガー方程式の代わりに、例えばディラック
 方程式を解くことになります。

・力学として場の理論を用いるものもあるが、基本的には、
 すべての物理学の分野は@からCの組合せのどれかに基
 づいています。

・一般相対性理論は、上の分類ではAになるのですが、単
 純な座標変換の理論ではなく、必然的に重力ポテンシャ
 ルを含んだ理論となっており、力学の理論ともなってい
 る。
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