2022/10/23

【読書メモ】 「高校の物理」が一冊でまるごとわかる

仮に、あらゆる物事を’知識の織物’としてひっくるめるとして、それらが ’経糸(たていと)’の知識と’緯糸(よこいと)' の知識によって織りなされている ─ としよう。
このたとえに則りつつ僕なりの経験則で見れば、高校生あたりの思考の癖そして限界は、’経糸'こそ頑丈かつ連綿と長く長く継ぎ足していく一方で、'緯糸'はほとんど張っていないところ。
典型的な学校秀才ほど、ヨリ高くヨリ深く’経糸’ばっかしの暗記バカに陥りがちである。
それでも数学ならまだよかろう、どうせ数学は’経糸’がそのまま’’緯糸’にもなる、そういう縦横無尽の思考系だからだ(日本語の古典にもそういうところがある)。
だが、物理や化学さらに政治経済などでは、高校生ほか若年層を高度や深度ばかりの暗記バカに終始させぬよう、敢えて’緯糸の系を喚起すべきではないか…

…といったようなことを考えていた矢先に巡り合った一冊がこれだ。
『「高校の物理」が一冊でまるごとわかる 小川慎二郎 ベレ出版
’高校物理’の総ざらいをほのめかしつつも、本書はむしろ緯糸’としての応用知からそもそもの基本へと切り込んでいく形式の、なかなかの快作である。
各章が別個のクイズ形式を採っており、じっさいの工業製品における物理技術の概説もふんだん、それらから物理の基本をあらためて喚起していくつくり。
ゆえに、必ずしも教科書類のような段階的な原理法則の演繹本とはいえぬが、学生諸君にとってはむしろ小気味よい緊張感を以て’横断的な’知識欲を充足しうる一冊であろう。


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さて、高校生諸君は、力学の基本について例えば以下の根元的な疑念に突き当たったことがあるのではないか。
『あらゆる「力」が作用/反作用し合いながらいつかどこかで’つりあい’、いったん’つりあったそれらの’力がずっと均衡し続けるものとすると、あらゆる元素や物質の核分裂も核融合も起こらないことにならないだろうか?
そうだとすると、この宇宙の全物質は、原初のはじまり以来、物質はまったく変わらずエネルギーも変わらず、つまりなーんにも変わってこなかったことに。
(とすると、生物の出現もないので人間の出現もなく、だから物理の勉強で悩み続ける俺たちも存在しないことに……?)』

え?なになに?バカな論題を呈するなって?こんなすっとぼけた出題が大学入試物理で問われるわけがないだろうって?
バカはもとより承知の上よ、これは物理素人の僕なりにずーっとわだかまっていた'巨大な緯糸'としての疑念なのだ。
そして、今回紹介する本書のp.64には、本旨についてニュートンの運動第2法則に絡めて一応の解説がなされている。
いわく、「物体は運動し続けるものなので加速ないし減速する、だから力のバランスは必ず崩れ、よって速度変化(加速度)が生じる」由。
超概説に留まってはいるものの、なるほど言われてみればだ。
そして本書ではここから、物理選択の高校生なら誰もが知る力学の基本かつ集大成としての「運動方程式 ma=F」へと着地しているのである。
ひいては、位置エネルギー(ポテンシャル)→仕事の暫時性への了察も、振動エネルギー伝播としての波も、ここの理解があってこそではないか。

※ なお、僕なりの所感ではあるが、力のバランスが必ず崩れる云々は近現代思想におけるとてつもない真理のひとつともいえ、政治経済分野においても重大な根本命題となっている 。

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さはさりとて。
本書ではその’物体の力'についての「文面上の描写」がしばしば省略されているところ、ちょっと戸惑ってしまう。
例えばp.98にては、速い球ないし遅い球をバットで打ち返す場合の打球速度そして加速度について平易に論じつつ、運動量や力積の基本まで再考させる良問とはなっている。
しかしここでは、バットがボールに’接触する際の力'と’打ち返す力’が同義なのか否か、文意のみからでは却って分かりにくい。
むしろ、p.101にてずらっと併記されている一連の関係式を一瞥した方が、基本観念の総復習として望ましい。

またp.162以降では、等速円運動で地球を周回する球を仮想しつつ、球の向きや周期から向心加速度を導き、向心力をまとめて運動方程式に乗せており、このあたりは教科書や参考書に載っている例題のとおり。
だが、’速さと重力のバランス’という文意が曖昧に過ぎるようにも見受けられ、そもそも’球の速さ’が何を指しているのか ─ ’推進し続ける速さ’なのか’地上へ落下してゆく速さ’なのか、はたまたこれら同義なのか合成なのか、初学者には却って分かり難く映ってしまうのではないか。

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さて、本書構成における最大の特色は上に評したように「クイズ形式」を採った論説形式であり、だからこそ本書は知識の’緯糸'を喚起しうる一冊たりうる。
その最たる好例が p.270『雷は落ちるのか昇るのか?』であろう。
ここでは雷雲から地表に至るまでの電場と電子(電荷)の生成フローを包括的に描きつつ、静電誘導や電場の力線(強さ)そして電気力の位置エネルギーまで概説しており、どれも高校物理の総復習でありつつも、連綿と繋げていく物理「系」の楽しさを喚起してやまない。

またp.281『電池に蓄えられているのはなにか?』では、高校生の誰もが知っていようオームやキルヒホフの基本法則を再確認しつつ、電池の素材と起電力の相関も概説。
そして、社会人でも勘違いしがちな’電力'と'電圧'の次元の差異についても再考させてくれる。
略式ながらも諸々の図案と電池素材マトリクスが明瞭で分かりやすい。

※ なお、電力(W)が或る系の対外的な仕事/エネルギー次元としての’power'であり、起電力(V)はその系における電位差電圧'force'に過ぎない由、電機メーカをはじめ主要な技術産業にては営業担当であっても通念的に了解しおくべきものであろう。
少なくとも英語圏にて営業活動すすめるのならば必須。
かつて僕は電機メーカ時代に製品仕様書上のWとVを混同してギャーギャー喚き散らすような珍妙な営業部長にあたり、じつに不愉快な思いをし…まあそれはいいや。

さらに、p.293 『画面をタッチした場所がなぜわかるのか?』 では、スマホのタッチスクリーンを具体例に据えつつ、コンデンサと電気エネルギーの総復習に導いており、これもまた実際の工業製品を想起させつつ、絶縁体の誘電分極などの基本図案がわかりやすい。

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以上 本書についてごく掻い摘んで述べてみた。

もちろん最終章ではお馴染みの核融合と核子の質量欠損などについても図案入りの概説があり、多元的な論証もあり、ここいらに至ればなおさらのこと、ひとかたならぬ思考を触発してくれる。
ともあれ、本書の各章そして各クイズ問は教科書のような一本道の論証に留まらず、さまざまな実用例から基礎知識への回帰を繰り返しつつ、知識と思考の’緯糸を大いに増やしまた膨らませてくれよう。
さまざまな勉強の合間に、或いは大学入試を安生片づけたら、本書さまざまなページをパッと見開いてああこれは知っているとかいやぁこれは知らんかったと独り言ち、さらに友人たちとワイワイ楽しんでゆく、そういう’大胆な’(だからこそ’謙虚な’)学生時代があってもいいんじゃないかしら。


(おわり)