物理を愛せるようになるには

質問

どうしてもどうしても物理を愛する事が出来ません。

ある目的、目標の為に学習を始めた者です。
数学や化学や生物は、だいたい感覚としても知識としても、
日々学習する事によって何となく『掴んだ!!』と、思えるのです。
しかし、どうも何だか物理だけは掴めないのです。
どれだけ問題を解こうと思っても、上手くは解けません。
場合によっては解く事すらできません。
解説を見てもさっぱり、とまでは行きませんが、わからないです。
『状況をイメージする事が大切』『イメージできなければ物理は解けない』と先生(過去の恩師)は言いました。
ですが『イメージ』する事がわかりません。
状態を思い浮かべながら、公式を思い出せ、と言うことでしょうか？
天才的な理解とか、完璧な理解を求めているのではないのです。
あくまでも、高校範囲の物理がそれなりに理解できるくらいでいいんです。
今は
・出てきた公式をひたすら憶える。
・簡単そうな問題に当てはめて、解いてみる
・解説を見る
・ある程度納得or??困惑??
といった状態です。

どうすればよいでしょうか？

回答No.6

mazeran · ベストアンサー

まず始めに。
「物理」は、「愛する」ものではないです。
能動的に手を出すものではなく、必要だと言う「欲」から来るもの、「受動的」なものに近いと思います。

公式をひたすら憶える？。
どうやら学生時代にテストを受けるような感覚で物理をやろうとしておられるようです。
それではまったく「物理」の奥深いところまでの理解はできません。
公式は、「憶える」のではなく、「理解」するもの。
実際、いろいろな物理現象を解く場合、すべての公式を覚えていても、使い方を知らないとまったく役に立ちません。
逆に、極少数の基本的な公式さえ覚えて（理解して）いれば、様々な応用ができます。（と言うより、応用を利かせることが重要。）

私の場合は、「単位」の理解から入りました。
たとえば「力」のＮ（ニュートン）は、「質量」と「加速度」の積である。
エネルギーのＪ（ジュール）は、「力」と「距離」の積である。
仕事率のＷ（ワット）は、「エネルギー」を「時間」で割ったものである。
などなど。

そして日頃から「なぜなぜ人間」になる努力が必要。と言うより、これが自然に出て来るような考え方を持たないと、いくら努力してもダメでしょう。
・自動車に乗って、水平方向に１ｇの加速度を体験したい。何秒後に何キロのスピードを出せば１ｇの加速度を体験できるのだろう。
・野球のキャッチャーが受けるボールのエネルギーって、いったいどれくらいなのだろう。このエネルギーで６０Ｗの電球が何秒点灯するだろうか。
・人間が１日水の風呂に入っていたら、２４時間後には水の温度は何度上昇するのだろうか。
・バスがブレーキをかけて停留所に止まった。ブレーキは何度になっているだろうか。
・人間って、いったい何馬力出せるだろうか。
など、日常の何気ない現象に少しでも疑問を持ったり、ひねくれた考えをもって探求したり、換算してみたり、日頃から慣れ親しんでみたらどうでしょうか。
これが最低限の出発点だと思ってください。
上述の疑問を解くためには、必要なデータを取る（知る）必要がありますが、どのようにしてそのデータを取るか？。そこからまた面白さが発見できると思います。

とにかく「物理」を理解しようと思ったら、自分から「欲する」気持ちが大切です。
公式など、上辺だけを丸暗記して理解できるものでは絶対にありません。

Ｆ＝ｍａと言う公式だけをしっかり理解していれば、この式の応用で、静止衛星は何キロの軌道上に上げれば静止衛星になるかがわかります。
極端な例ですが、他の公式は一切知らなくても導くことは可能です。

まずは質問者様が、「なぜなぜ人間」になれるかどうか。
疑問を持たずして、道は開けません。

お礼

なるほど。

『なぜ』と思うことがあっても、どうにも、日常的な現象として
見てしまいがちでした。
『物理』を理解するには『愛』ではなく、『なぜ』をする欲求と、
『公式を理解』する欲求、が必要なんですね。

ありがとうございます。

回答No.7

buturikyou

＞やっぱり、『物事をままで見る→疑いを持たず現象を見る』ことは
物理の分野では『突き詰めようという欲求』が無い事を表すのですね。

まあ、それだけでもない、そのまま学ぶことだって大いに必要であり、それこそが最も難関な峠だと考えても良いぐらいです。

探求欲ぐらいじゃどうにもならないというか、素直に頭に入ればやはり苦労しないというか、あまり疑ってちゃ駄目です。

１）教科内容を一読した後で適切な問題を解く

この構成が抜群にうまいと感じたのがアドバンシング物理です・・。すぐには解けない、ああ、肝心な発想が含まれているなと感じる、その反面でこのぐらいの小問で悩んでいてはいけないな、と適切に気づかせる、そうしたら何度も繰り返して物理的着想を深めることができる。

２）基本的に物理学者の共通の夢は天下り的な教え方だということ

この点が変わってくれない限りは問題傾向も変わりません、ま、善し悪しなのでいずれ改善されることを期待しているのですが？

２）

お礼

う、発想は苦手です。
うう、疑いすぎるのも駄目ですか。
程よい感じがいいのだろうか……。

やはりアドバンシング物理と言うものが良いのですね。

色々やってみます。

回答No.5

buturikyou

意外と思われるかも分かりませんが物理学の本質はその単純さにこそ存在しています。つまり複雑怪奇な自然現象の奥に潜んである単純な法則が成立しているときに物理学の出番となるのです。

ですから複雑なことを複雑なままとらえる人には向かない学問です！

私が高等学校の物理学で誤りであると思うことが一つあって、それは物理学原理は簡単であって応用問題が難しいという課題の並べ方に起因していると思っています。なんならばアドバンシング物理など外国の（英）教科書から初めてみるのも面白いかもしれないですが？

お礼

探してみます。

やっぱり、『物事をままで見る→疑いを持たず現象を見る』ことは
物理の分野では『突き詰めようという欲求』が無い事を表すのですね。

回答No.4

agoraphobi

わからないというその感覚は正しいものです。そもそも物理現象、ひいては自然現象の完璧な理解なんてありません。わかったつもりにならないことが大切です。物理を本当に理解するということについて、次の卓見は非常に参考になります：
"I understand what an equation means if I have a way of figuring out the characteristics of its solution without actually solving it."
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　---P.A.M.Dirac
要するに、実際に方程式を解くことなく、ある状況で何が起こるのかを洞察することができれば、その方程式を「理解」した、といえるのです。方程式を知っていることと、それが意味することを理解していることとは別です。
しかし、あまり根本的なことを追求し過ぎるとと、試験に受かりません。大学に入ってから、存分に勉強してください。
物理を愛することについては、リチャード・ファインマンを見習うことをお勧めします。ファインマンのことを是非知ってほしいです。きっと物理を愛せずにはいられなくなるでしょう。
これらの本を参考にしてみてください：「ご冗談でしょう、ファインマンさん」、「困ります、ファインマンさん」、「ファインマン物理学」

お礼

ファインマンシリーズは、実は図書館で立ち読みした事があります。
こういう言い方をすると笑われるかもしれませんが、私はそういう本
を読むとき『面白さ』とか『記憶に残りそうな事』を選んで読む傾向
があったので、結構飛ばし飛ばしです。

恩師が『想像出来る事が大切』と言ったのはそういう事でしたか。
『洞察』ですね……洞察、洞察、状況を洞察。

回答No.3

semikuma

No.1に全面的に賛成です。
高校物理の範囲ならほとんど古典力学なので、イメージするのは比較的容易です。
例えば、力がどちらの方向にどれくらいの大きさで加わって、どれくらいの反発力(或いは摩擦力)を受けるからどのくらいの加速度で動くかとか、
気体分子が周りからの熱エネルギーによってどのくらいの速度で境界の壁を叩いているかとか、
電界や磁界がどんな感じで振動しながら伝わっているか、とか。
式を覚えることに労力を掛けるよりも、逆に式を見てイメージを掴むことに労力を掛けた方が遥かに有意義かと思います。
なぜならこれらの式も、過去の学者が物理現象をイメージ化、抽象化してモデル化したものを式に表したに過ぎませんから。
上のようなイメージを思い浮かべれば自然に式は浮かんでくるようになればしめたものでしょう。

尚、(数学でもそうですが、物理でも)高校で習う公式のほとんどは、少数の基本的な定義や公理から簡単に導き出すことができます。
# ここまで書いたところでNo.2とかぶってしまったので詳細は省きますが
「出てきた公式をひたすら憶える」のはほとんど無意味であり、基本的な原理原則を理解することこそが最も重要かと思います。
式の変形の仕方は、知っていれば便利といった程度のものです。

お礼

基本原理・原則の理解が大切…。

考えてみればそうですよね。
言葉の『言葉』という形を暗記しても、それが、会話にしろ文面にしろ
でどういった意味合いを持ち、また、前後や文全体の内容・文脈に、
どう作用するかを知らなければ、『単なる記号の形』という事を憶える
だけですね。
『言葉』を『コトバ』、『ことば』と書き表す事も、そう考えると
『言葉の意味や用法を理解する』事に比べれば単に便利なだけですね。

式を見てイメージを掴む、式を見てイメージを掴める様にする。

回答No.2

sanori

こんばんは。

・解説を見る
・ある程度納得or??困惑??
には、ある程度、賛同しますが、
・出てきた公式をひたすら憶える。
・簡単そうな問題に当てはめて、解いてみる
には、あまり賛同できません。
それでは一生、物理を愛せないと思います。
そして、せっかく覚えた公式でも、使い方を間違えて誤答する可能性が非常に大きいです。

たとえば、
運動エネルギー　＝　１／２・ｍｖ^2
という公式がありますよね。
これは、とても重要な公式です。
これは果たして、誰かが
「俺の言うことに従え！」
「文句を言わずに覚えろ！」
と定めた公式なのでしょうか？

以下、そうではないことを説明します。

重力加速度をｇ（＝－９．８ｍ／ｓ^2）として、高さｈから落下する物体が、地面に衝突する寸前の速さを求めてみます。
落下中の物体の高さをｘ、時刻をｔと置きます。

速さｖは、時刻ｔの関数です。
初速ゼロ、加速度－ｇの等加速度直線運動ですから、
ｖ　＝　ｇｔ
です。
これから、
ｘ＝・・・
という答えを求めますが、
これは、グラフの図解で、直角三角形の面積を求める方法が教科書に書かれていると思います。
ただし、
積分を使えば、もっと簡単で、
区間を０→ｔとして、
ｘ　＝　∫ｖ・ｄｔ　＝　∫ｇｔ・ｄｔ　＝　ｇ∫ｔ・ｄｔ
　＝　ｇｔ^2／２　＋　定数

ｔ＝０　で　ｘ＝ｈ　なので、
ｈ　＝　ｇ・０^2／２　＋　定数
より、
定数＝ｈ
ｘ　＝　ｇｔ^2／２　＋　ｈ

地面すれすれまで届いたときの時刻をＴと置くと、
０　＝　ｇＴ^2／２　＋　ｈ
よって、
Ｔ　＝　√（－２ｈ／ｇ）
です。
（かっこの中が一見マイナスのようですが、ｇ＝－９．８　なので、つじつまは合っています。）

地面すれすれのときの物体の速さＶは、
Ｖ　＝　ｇＴ　＝　ｇ・√（－２ｈ／ｇ）
　＝　√（－２ｇｈ）

よって、
Ｖ^2　＝　－２ｇｈ
１／２・Ｖ^2　＝　－ｇｈ

ここで、
‘だまされたと思って’試しに両辺に、物体の質量ｍを掛け算してみます。

１／２・ｍＶ^2　＝　－ｍｇｈ

すると、どうでしょうか。
右辺は、高さｈから高さゼロになるまでに、位置エネルギーが　ｍｇｈ　だけ減ったことを表しています。
つまり、位置エネルギー　ｍｇｈ　が、１／２・ｍＶ^2　という得体の知れないものに化けたと考えることができます。
そこで、
１／２・ｍＶ^2　は、ｍとＶだけで決まる、つまり、運動していることのエネルギーという意味で、
「運動エネルギー」とと名づけられたわけです。
（歴史的経緯は知りませんが、たぶん、こんな感じだと思います。）

下記のＱ＆Ａも、よろしければご覧ください。
私が３度回答しています。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4436985.html

以上、ご参考になりましたら。

お礼

手元にある物理の参考書(古い物)の解説にちょっとだけ
『微積で考えると～』なんて書いてあったりしたのはそういう
事でしたか。
いや、なんと言うか、ハッキリいって繋がっていませんでした。
「今は物理をやっているのでは？？？？」という感じで(汗
ちょっとだけスッキリしました。

よっぽど私は凝り固まっているみたいです。
これからは『疑問・イメージ・洞察・現象の理解』を大切に、
物理を学習してみます。

回答No.1

hitokotonusi

どういう目的で物理を勉強する必要があったのかにもよりますが、

・出てきた公式をひたすら憶える。
・簡単そうな問題に当てはめて、解いてみる
・解説を見る

受験勉強でもない限りはこの手のことは止めたほうがいいです。
公式を覚えたり問題を解いたりする前に、まずは自然界の現象を言葉で理解しましょう。
現象を理解せずに公式や数式を振り回したところで、何の意味もありません。
それは物理ではなく、解法のテクニックを学んでいるだけです。

お礼

か、解法テクニックを学んでいるだけでしたか!!

『言葉で理解する』というのはどういう事をすればいいのでしょうか？
文献を読むということでしょうか？
それとも実際に見ている自然現象をイメージする事でしょうか？