物理学 - 変更履歴

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‎概論

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‎今後の方向性

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‎今後の方向性

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 [[熱力学]]や[[流体力学]]はそうした巨視的現象の法則からなる独立した物理学上の理論体系である。ここで注意しなければならないのは熱力学や流体力学はそれらの適用範囲においては、他の理論から完全に閉じた理論体系として存在していて、微視的現象を記述する量子力学の下位理論ではないことである。
-現代の物理学は巨視的な現象を構成する実在の物質は究極的にはすべて微視的な素粒子から構成されると考えるので、巨視的現象の理論と微視的現象を記述する量子力学とのをつなぐ理論や現象も物理学の重要な研究テーマのひとつである。一般的にこの分野では統計物理学と呼ばれる強力な手法が使われる。[[ルートヴィッヒ・ボルツマン]]らによって開発されたこの手法は構成粒子の振る舞いを統計的に処理することによって巨視的現象と結びつけるものである。古典力学の範囲内では現象を確率的に扱うことの正当性が常に問題とされてきた。[[量子力学]]の登場によって確率的扱いの根拠を量子力学に求めることが可能になったが、量子力学を出発点として統計物理学を構築する試みは、いまだ完成したとは言えない。
+現代の物理学は巨視的な現象を構成する実在の物質は究極的にはすべて微視的な素粒子から構成されると考えるので、巨視的現象の理論と微視的現象を記述する量子力学とのをつなぐ理論や現象も物理学の重要な研究テーマのひとつである。一般的にこの分野では統計物理学と呼ばれる強力な手法が使われる。[[ルートヴィッヒ・ボルツマン]]らによって開発されたこの手法は構成粒子の振る舞いを統計的に処理することによって巨視的現象と結びつけるものである。[[量子力学]]的な確率は[[カオス理論]]がもたらす古典的確率（決定論的法則に従うにもかかわらず長期的予想が困難となる現象）とは性質が違っているとされ、量子力学を出発点として統計物理学を構築する試みは、いまだ完成したとは言えない。
 [[Image:Physics Book.jpg|thumb|right|250px|物理学にとって[[数学]]は欠くことのできない道具である。自然現象を[[数式]]によって定量的に記述していくことは、物理学における基本的なスタンスのひとつであり、どんな教科書にも[[方程式]]が、特に[[微分方程式]]が、よく登場する。この写真は物理学の教科書の一例で、熱・統計力学に関する本。]]
 物理学では、[[理論]]やモデルを[[数式]]として表現することが多い。これは、[[自然言語]]で記述するとどうしても厳密さに欠け、定量的な評価や複雑な推論をすることが難しいためである。[[数学]]は非常に強力な記号操作体系であるため、推論を一連の計算として実行することが可能なことと、複雑なモデルを正確・簡潔に表現することに適している。このように言語としての数学は、物理学を記述するのに適した特性を備えているが、学問としての物理学と数学は扱う対象も方法論も異なる。

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 量子力学と一般相対性理論を[[量子重力]]の単一理論に統合するという半世紀以上におよぶ試みはまだ結実していない。現在の有望な候補は[[M理論]]と[[ループ量子重力理論]]である。
-宇宙物理学の分野でも1990年代から2000年代にかけて大きな進展が見られた。特に1990年代以降、大口径[[望遠鏡]]や[[ハッブル宇宙望遠鏡]]・[[COBE]]・[[WMAP]] などの宇宙探査機によって格段に精度の良い観測データが大量に得られるようになり、[[宇宙論]]の分野でも定量的で精密な議論が可能になった。[[ビッグバン]]理論及び[[宇宙のインフレーション|インフレーションモデル]]に基づく現代のΛ-CDM宇宙モデルはこれらの観測とよく合致しているが、反面、[[暗黒物質|ダークマター]]の正体や宇宙の加速膨張を引き起こしていると考えられる[[ダークエネルギー]]の存在など、依然として謎となっている問題も残されている。これ以外に、[[ガンマ線バースト]]や[[超高エネルギー宇宙線]]の起源なども未解決であり、これらを解明するための様々な宇宙探査プロジェクトが進行している。
+宇宙物理学の分野でも1990年代から2000年代にかけて大きな進展が見られた。特に1990年代以降、大口径[[望遠鏡]]や[[ハッブル宇宙望遠鏡]]・[[COBE]]・[[WMAP]] などの宇宙探査機によって格段に精度の良い観測データが大量に得られるようになり、[[宇宙論]]の分野でも定量的で精密な議論が可能になった。[[ビッグバン]]理論及び[[宇宙のインフレーション|インフレーションモデル]]に基づく現代のΛ-CDM宇宙モデルはこれらの観測とよく合致しているが、反面、[[暗黒物質|ダークマター]]の正体や宇宙の加速膨張を引き起こしていると考えられる[[ダークエネルギー]]の存在など、依然として謎となっている問題も残されている。これ以外に、[[ガンマ線バースト]]や[[超高エネルギー宇宙線]]の起源なども未解決であり、これらを解明するための様々な宇宙探査プロジェクトが進行している。これと平行に恒常性宇宙論に基づくデータも集められ、正しさも証明されつつある。宇宙論は以前謎のままだとも言える。
 [[凝縮物質の物理]]において、[[高温超伝導]]の理論的説明は、未解明の問題として残されている。[[量子ドット]]など単一の電子・光子を用いたデバイス技術の発展により、量子力学の基礎について実験的検証が可能になってきており、さらには[[スピントロニクス]]や[[量子コンピュータ]]などへの応用展開が期待される。<!--NTT基礎研の高柳先生が公演で仰ってました。-->

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 [[2003年]]時点において、物理学の多くの分野で研究が進展している。
-[[スーパーカミオカンデ]]の実験から[[ニュートリノ]]の質量が0でないことが判明した。このことを理論の立場から理解しようとするならば、既存の標準理論の枠組みを越えた理解が必要である。質量のあるニュートリノの物理は現在理論と実験が影響しあい活発に研究されている領域である。今後数年で[[加速器|粒子加速器]]による[[TeV]]（テラ電子ボルト）領域のエネルギー尺度の探査はさらに活発になるであろう。実験物理学者はそこで[[ヒッグス粒子]]や[[超対称性粒子]]の証拠を見つけられるのではないかと期待している。
+[[スーパーカミオカンデ]]の実験から[[ニュートリノ]]の質量が0でないことが判明した。この事をやはり質量欠損は間違いだったとする物理学者も多い。ただ、そうだとする物理学は極めて難解な理論が多く関係者を困惑させている。質量のあるニュートリノの物理は現在理論と実験が影響しあい活発に研究されている領域である。今後数年で[[加速器|粒子加速器]]による[[TeV]]（テラ電子ボルト）領域のエネルギー尺度の探査はさらに活発になるであろう。実験物理学者はそこで[[ヒッグス粒子]]や[[超対称性粒子]]の証拠を見つけられるのではないかと期待している。
 量子力学と一般相対性理論を[[量子重力]]の単一理論に統合するという半世紀以上におよぶ試みはまだ結実していない。現在の有望な候補は[[M理論]]と[[ループ量子重力理論]]である。

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