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現在、高校二年生


量子力学について学びたいと思っているのですが、いきなり量子力学を学ぶのは難しいでしょうか?

"物理入門コース 新装版"で
1力学
2解析力学
3電磁気学1
4電磁気学2



10物理のための数学
という本があるのですが、1から読んだ方がよいですか?5量子力学をいきなり学んでも理解できますか?

また、この本は、高校二年生ですが理解できますか?

A 回答 (10件)

まず高校の物理や数学など、理系の科目は全部隅々まで理解して、それからでしょうね。


古典物理の教本をあげていますが、それだって、高校程度の知識が完璧じゃないと、勉強することさえ出来ません。学問は、まず積み上げですよ。
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少なくとも高校物理と数3の知識ぐらいはないと絶対理解できません

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物理学に限らず、経済学でも自然現象や経済現象を上手く説明できるのがその時点で最も優れた理論です。

将来その理論よりもっと幅広く説明できる理論が構成されると、その理論はその時点で最も優れた理論となりますね。従って、いろんな自然現象を学んでから物理学を始めないと、おかしな理論が生まれますね。
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俺は、ファイマン物理学シリーズの「量子力学」を勧めておく。



昔、

「私は今高校2年生です
私は大学以降学習する物理に興味があります
特に高校物理の延長であると思われる古典物理学をもっと深く学びたいと思っています」

という質問に対して、

「だったら、俺はファイマン物理学の「力学」を薦めておく。

確かに、大学の力学は、微分積分とかベクトル解析とかフーリエ解析とか、高校生には難しい数学が出てくるが、将来広い意味での物理に関係する職につくなら、数学的な計算より、力学と他の分野の関連について、詳しく書かれた上記の本を読むべきだと思う。大学生になって読むには、大部なので、その他の科目や試験勉強や遊びで投げ出してしまうことがよくあるが、高校2年なら比較的時間をとれるので、ゆっくり読めるのではないだろうか。大部ではあるが、記述は丁寧なので。よく、一通り勉強してから、ファイマン物理学を読むべきだという意見があるが、俺は、背伸びをしたい高校2年にうってつけと思う。」

と回答したが、同じ理由で、ファイマン物理学シリーズの「量子力学」も読めるはず。
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微分積分、線形代数、解析力学までやってから量子に入った方がいいと思います。

入門に関しては物理学でも化学でも入り口は一緒です。
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「5量子力学」と「10物理のための数学」を買って、量子力学を読んで分からない数式や記述が出てきたら物理のための数学を読む、ってので読めるのではないかと思います。


それでも読めなければ「1力学」かな・・、他は読んでいなくても量子力学には出てこないと思います。

量子力学を簡単に書けば、AB≠BA。(AB-BA>0というほうが分かり良い?)
交換法則の成り立たないモノを探して、行列とかブラケットとか使って表現しようとした苦労を感じられると少しは楽しいでしょう。
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物理数学の本も買うと


量子力学の中に出てくる数式がわかりやすくなると思います。

量子力学一冊だけで理解しようとせず、わからないところを他の文献で調べていけば、理解できると思います。
本を全部買うと高いので、近くに大学の図書館などがあるといいですね。大学の図書館には、大学の授業で使うような本がたくさん置いてあって、わかりやすいです。

量子力学は数学が得意であれば、ある程度理解できると思います。
大学の物理学科で量子力学Ⅰ,Ⅱの教材使いましたが、数学が苦手なので難しかったです。
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岩波書店の本ですか?


「量子力学1」「量子力学2」は著者が中嶋 貞雄氏のもの。
(書籍を挙げるときには、必ず著者名と出版社名を書いてください)
https://www.amazon.co.jp/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%8 …

上記のamazonのサイトの「なか見!検索」の機能で目次や「まえがき」が読めますから、どんなレベルを対象にしているのか読んでみてください。対象は大学1~2年生と明記してあります。

はっきり言って、残念ながら高校2年生では無理です。大学に入って、数学(微積分、ベクトル解析など)、物理(解析力学、電磁気学など)を履修した上でないと、歯が立たないと思います。
なぜ、高校2年でそれを読みたいと思うのですか?

もし「興味がある」「量子力学とはどういうものか知りたい」ということなら、一般向けの入門者のようなものを読んでみてはいかがですか? 数学的に厳密ではないにせよ、定性的にどういうものかが把握できるはず。

佐藤 勝彦 (監修)「「量子論」を楽しむ本」(PHP文庫)
https://www.amazon.co.jp/%E3%80%8C%E9%87%8F%E5%A …

スティーヴン.L・マンリー (著),‎ 吉田 三知世 (翻訳)「相対論&量子論―はじめて学ぶ二大理論」 (ブルーバックス)
https://www.amazon.co.jp/%E3%82%A2%E3%83%A1%E3%8 …

福江 純 (著)「マンガでわかる量子力学」 (サイエンス・アイ新書)
https://www.amazon.co.jp/%E3%83%9E%E3%83%B3%E3%8 …

ちょっと古い本ですが、物理学の歴史を知るのはよいと思います。
アインシュタイン (著),‎ インフェルト (著),‎ 石原 純 (翻訳)「物理学はいかに創られたか」(上・下) (岩波新書)
https://www.amazon.co.jp/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%A …
https://www.amazon.co.jp/%E7%89%A9%E7%90%86%E5%A …
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物理学専攻の大学院生です。



事象について知りたいだけなら量子力学の本をいきなり読んでもいいと思います。

ただし、理論的な事を勉強したいのであれば量子力学に限らず、まずは物理で必要な数学について勉強すべきです。
現在の高校数学では行列が出ないはず。しかし、行列が使えなければ数式を追えないでしょう。
「10物理のための数学」を勉強した上で「5量子力学」。量力の本で分からない場所は随時調べていけば、ある程度はできると思います。

頑張って下さい。
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お薦めは「量子化学」です。

現在化学では量子論が必須ですが厳密な物理的量子論は化学屋には無理、だからシュレーディンガー方程式辺りから入ります。
但しこれにこだわると「一般的な量子論は難し過ぎる」になってしまうので、力学からも一歩ずつ入ることをお薦めします。
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Q量子力学を学ぶ・・・

現在高校生ですが、独学で量子物理学を学んでみたいのですが、どういったことから始めたらよいのか、どういった手段で学んでいったらよいのか分かりません。
 初歩中の初歩の段階だと思ってアドバイスをください。できれば、参考書を列挙してもらうとうれしいのですが・・・

Aベストアンサー

 高校生ということなので、まずは高校で習う範囲の物理と数学を理解して下さい。
 量子力学をはじめ、大学でないと習わない物理学の教科書は、基本的に高校で習う程度の物理と数学の理解が有るものとして書かれています。
 この範囲には、前期量子論という量子力学構築の初期の話が含まれており、プランク定数、ド=ブロイの物質波、水素原子モデルなどを習うはずです。後述するように、おおきくわけて二通りある量子力学の学習法の一つは、この話の延長線で話を進めて行きます。また、高校では古典論の範囲で扱いますが、波動や振動、さらには電磁気といったものの知識も、量子力学の学習に多いに役立ちます。
 数学について、必須になるのが、微分の知識です。高校では習わない偏微分の知識も若干必要になりますし、原子軌道の計算では少々ややこしい式も扱いますが、これは高校の範囲の微分を完全に理解していれば、それほど難しくはないでしょう。また、行列形式の量子力学の理解には、ベクトルと行列、それに固有値固有ベクトルの知識が必要になります。あと、三角関数や複素数は、すべての物理でごく当たり前にでてきます。

 さて、大学での量子力学の学習には、先に述べたように二通りの流れがあります。一つは、物質波の条件から直接シュレーディンガーの波動方程式を出してくるやり方です。化学系の量子力学の教科書は、この方法が多いようです。これは高校の物理と直結する形なので、人によっては取っ付きやすいかも知れません。ただ、量子力学が電子の粒子性と波動性の二重性をどのように解決したのかというのが見えにくいこと、光子や磁性といった問題をこの方法では扱えないなど、本来量子力学が扱えるもののごく一部しか扱えないといった問題があります。

 もう一つは、行列力学といって、それまでの古典物理学とは全く異なる枠組みの上に量子力学を構築して、それを連続状態に拡張するやり方です。ここは、まず、数学の公理のように量子力学の基本的枠組みを習いますが、これは古典物理学とはかなり異質なものなので、最初ちょっと抵抗を感じるかもしれません。ただ、この基本的枠組みは非常に強力で、電子の運動だけでなく光子や磁性といったものもすべて同じ様に扱うことができます。また、粒子性と波動性の二重性が、非常にすっきりした形で現れます。また、観測問題や不確定性原理、エンタングルメントといった重要な事項も、この形式でしかなかなか理解できません。理学部で物理学を専攻する人の多くは、この流れで量子力学を学習します。ただ、この形式での学習には、その前に解析力学というものを理解しておくことが望まれます。

 参考書ですが、残念ながらあまり初学者向けのものを知りません。手持ちの教科書のなかで、あえてあげるならば、ファインマン物理学でしょうか。この本は、語り口がソフトで、具体的なイメージがつかみやすく、数式が少なめで、高校の物理と数学さえ理解できていれば、すぐ読み始められるでしょう。日本語版では5が量子力学になっていますが、ぜひそれ以外の巻も揃える事をお勧めします。

 数学が得意で、もっとストレートに学習したいというならば、量子力学を学ぶための解析力学(高橋康、講談社)をやった後、現代の量子力学(J.J.サクライ、吉岡書店)に取り組むというのが、私が物理学専攻の方に薦めるやり方です。ただし、こちらは物理専攻の2~3回生レベルの本ですので、高校生がいきなり取り組むにはハードルが高すぎるかも知れません。

 高校生ということなので、まずは高校で習う範囲の物理と数学を理解して下さい。
 量子力学をはじめ、大学でないと習わない物理学の教科書は、基本的に高校で習う程度の物理と数学の理解が有るものとして書かれています。
 この範囲には、前期量子論という量子力学構築の初期の話が含まれており、プランク定数、ド=ブロイの物質波、水素原子モデルなどを習うはずです。後述するように、おおきくわけて二通りある量子力学の学習法の一つは、この話の延長線で話を進めて行きます。また、高校では古典論の範囲...続きを読む


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