でも私は声を大にして心から言いたい。少なくとも縁あって私の講義をとってくれたり研究室に来てくれた学生さんには、物理学を勉強して欲しいのです。
その顕著なものは還元主義です。すなわち、ごく少数の法則が多くの事象を矛盾なく説明することができるし、そのような法則が世の中にあるはずだという考え方です。そしてそのような法則が見出されると、あらゆる実験事実に照らして執拗にその正しさを検証します。そしてその法則に合わない「例外」を見つけた場合、その例外を許容するのではなく、その例外をきちんと説明することができて、なおかつもとの法則とも矛盾しないような、より包括的な法則を探そうと執拗に努力を続けます。それが物理学の歴史です。
物理学の還元主義の特徴として、法則は数学的に矛盾なく表現できるという考え方があります。これはガリレオに始まり、ケプラーやニュートンによって発展・強化され、量子力学や相対性理論によって決定的になった考え方です。人間の想像力が及ばない法則であっても数学の整合性は崩れないだろうと、数学の力を信じるのです。
この還元主義は実験的にコントロールがしやすい自然現象について、特に行いやすいです。しかし生態学や気象学、地理学などのように、野外の現象に近づくと雑多な要素が混入するために、還元主義の力は弱くなります。そこで自然現象を還元主義に照らして理解することを続けるのか、それとも放棄するのか、それぞれの科学者が決めることになります。物理学的なアプローチを知っている科学者は還元主義の力と限界をイメージし、自分なりの判断でその線を引きます。しかし物理学を知らない科学者は単に「自然は複雑だから」という言い訳をして、最初から還元主義を放棄するか、あるいは他の科学者の判断を真似します。
物理学の還元主義のもうひとつの特徴は、「オッカムの剃刀」という考え方です。ものごとを説明する基本法則として2つの候補があったとき、それらが同程度に有効であるなら、より単純なほうが正しいという考え方です。これは必ずしも常に正しい考え方とは限りませんが、物理学(と多くの科学)は「無矛盾さ」の次に「シンプルさ」を求める傾向にあるということは理解すべきです。
ニュートン力学の成功によって物理学の還元主義的な考え方の力強さを人類は目撃してしまいました。その結果「物理学こそが真の科学であり、科学のお手本であり、他の科学は物理学から成果を受けとり、なるべく物理学と同じ手続きで研究を進めるのが得策だろう」と多くの(特に物理学に近い)科学者が考えるようになったのです。もっとも、皆さんがその考え方を採用するかしないかは皆さんが判断すべきことです。それは違うと思うというのならばそれでも構いません。ただしこのような一種の「物理至上主義」的な考え方は世の中にあるし、それに関する理論武装は必要でしょう。それには物理学を学ぶ必要があります。私のこのような小文を読んで物理学の方法論がわかったような気になるのが、いちばんダメです。
少なくとも大学生が学ぶ物理学は既にほとんど完成された緻密な体系です。それを学ぶには良い教科書を選んで自分の頭で丁寧に批判的に考えながら、こつこつと地道に積み上げて勉強しなければなりません。でも逆に言えばそういう努力をすれば誰でも理解できるのです。そういう点で物理学は公平な学問です。その公平さを体験的に理解することも重要です。そうすれば、他の学問もどのように学べばよいかわかるでしょう。
ただ、抽象的な数学も、ある程度理解できればそれなりに「イメージ」することも、人によってはできるようになります。とても不思議なイメージになるのですが、とにかく若干はイメージできます。それが現実の自然の実体を多少なりとも反映したものだと思うと、とても不思議な気持ちになります。それは人の世界観に決定的な影響を与えます。大昔の人は、地球は平らであるとか、大きな亀だか象だかの上にのっかっているとイメージしましたが、現代ではそういうイメージを持つ人はほとんどいないでしょう。でも、我々の素朴な世界観が、大昔のそういう人たちのイメージからどれだけ進歩したかを考えるとき、物理学を記述する数学と比べてみれば、少なくとも「イメージ」のレベルではたいして進歩していない。例えば電子が原子のまわりをぐるぐると円軌道を回っているとイメージする人は多いでしょうが、それは物理学的には間違っています。自然はそのような「イメージの限界」を超えてしまうのだということは、物理学を学ばないとなかなか理解できないのではないでしょうか。
ところで世の中には、オカルト的な科学がたくさんあります。物理学はそのようなものに対して耐性を与えてくれます。マイナスイオンを出す装置と聞いて「電荷の保存則はどうなっているのだろう?」と懐疑的に思うのが物理学です。テレポーテーションやテレパシーという超能力に対して「それでは相対論が破綻するではないか」と懐疑的に思うのが物理学です(電荷の保存則も相対論もそれを否定する実験結果は見つかっていません)。2003年頃, あるカルト宗教が「スカラー電磁波」なるものから身をまもるために, あらゆるものに白い布を巻き付けるという行動に出たことがテレビで報道されましたが, 仮に「スカラー波」なるものが存在するとしても、それが白い布(白は電磁波、つまりベクトルの波の特性)と何が関係あるのだろうか、と懐疑的に思うのが物理学です。
私の知り合いの数学者は「数学の学生の中に物理学を勉強しない者がいるけど困ったものだ」と言います。
測るということは、対象の特徴を数値的な量に置き換えて表現することです。その過程には物理学が不可欠です。溶液中の化学物質の濃度を測るには特定の波長の光がその溶液をどれだけ透過するかを調べます。その原理は物理学です。
原理を知らないでもマニュアルを読めば、とりあえず機械を使うことはできます。でもマニュアルを読みこなすには原理がわかっていないと大変です。それに、マニュアルは人が書いたものですから必ず正しいとは限りません。あるいは「こんなことはマニュアルに書くまでもないだろう」ということもあるでしょう。
実験したりものを作ったりするには、計測だけでなく「制御」も重要になります。例えば生き物を育てるときに、温度や光、湿度などの環境を一定に保つことは、しばしば必要になります。その原理も物理学です。物理学をきちんとわかっていれば、手近な材料や機械を組み合わせて適切な制御系を組むことはできるでしょうが、物理学がわかっていなければ、高価な恒温槽などを買わねばなりません。
このように、計測も制御も多少なりとも機械が必要になります。機械はあなたの気持ちには無関係に、あくまでも物理学の法則に従って働きます。あなたが機械を手足のように自在に使いたいならば、機械の気持ち、つまりは物理学を理解しべきです。そのためには物理学実験を学ぶ必要があります。特に、多くの機械は電気で動きますから、電気関係の知識は非常に重要です。
家庭内で使われる電気製品は、事故が起きないようにメーカーが慎重に設計・検証して作られるので、普通はめったなことでは事故は起きません。しかしそれでも老朽化すると故障するし、事故が起こります。それを防ぐのは個人の判断であり、管理です。それには機械の動作原理の理解、つまり物理学が必要です。
家電製品以外の機械、つまり研究目的・業務目的の機械は「プロ仕様」ですから、家電製品のように徹底した安全検証がなされているとは限りません。家電製品のような大企業ではなく、専門的な中小企業が作ることも多いので、そのような「素人向けの安全対策」までは手がまわらないのです。そのような機械を扱うときには、慎重さと判断力、熟練が必要で、それが、多くの資格が必要な理由です。そのような資格試験の問題の多くは物理学です。