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未だに中高から現実にはない慣性系物理で点数付けて叩いて教えてるのは、罪ですよね?

マクスウェルの方程式は絶対静止系や光速度不変と無関係
https://note.com/s_hyama/n/n87c9819cfea0

質問者からの補足コメント

  • プンプン

    学生時代に物理学が嫌いだった人は、「現実離れした仮定のもとでひたすら計算させられる教科」といった印象をもっている人が多いと思う。まるで現実と物理学の世界はぶっつり切れているかのように。でも、本来の物理学は、世の中の仕組みや原理を追求するものであって、私たちが生きている世界を知るための学問だ。https://ameblo.jp/simomacky/entry-12622909911.html

      補足日時:2021/01/29 08:38
  • プンプン

    だからない慣性系のために両立しないとして、原理持ち込むのは意味ないでしょう?

    さて、上述のパラドックスはつぎのように定式化できる。古典力学で用いられている、ひとつの慣性系から他の慣性系に移るときの、事象の二組の空間座標と時刻の関係規則によると、二つの仮定

    (1)光速度一定

    (2)法則が(したがって光速度一定の法則も)慣性系の選択と無関係であること(特殊相対性原理)

    は(両者がそれぞれ経験によって支持されているという事実にもか.かわらず)互いに両立しない。
    http://fnorio.com/0160special_theory_of_relativi …

    No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/01/29 09:08
  • プンプン

    だから無垢な考えの時にない慣性系を叩き込まれて、大学で特殊相対論を一般教養で教えるなんて、
    まるで悪魔のリレー教育ですよね?

    No.3の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/01/29 09:57
  • プンプン

    アインシュタインの場合、ニュートン力学と電磁気学の仮定がぶつかって、両立しないから光速度不変っていってるわけで、重力から派生する慣性系としたら、そもそも両立しますがなって話ね

    さて、上述のパラドックスはつぎのように定式化できる。古典力学で用いられている、ひとつの慣性系から他の慣性系に移るときの、事象の二組の空間座標と時刻の関係規則によると、二つの仮定(1)光速度一定(2)法則が(したがって光速度一定の法則も)慣性系の選択と無関係であること(特殊相対性原理)は(両者がそれぞれ経験によって支持されているという事実にもか.かわらず)互いに両立しない。
    http://fnorio.com/0160special_theory_of_relativi …

    No.7の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時:2021/01/30 13:23
  • ムッ

    両立しないが先に来ているので以下も、自由落下で慣性系といってるのに、後で、重力や力学の法則を除いたとか、行き詰まりを自分自身で産んで、未だに電磁力と重力が両立しないので?

    ニュートン力学では、「自由落下する観測者は、重力と慣性力が釣り合うので重力の作用がない」と説明されるが、弱い等価原理が成り立つならば、「自由落下する観測者は慣性系である」と考えることが可能である(より厳密には局所慣性系である、という)。

    アインシュタインは、弱い等価原理を拡張して、慣性系で成立するすべての物理法則(重力や力学の法則を除いた、すべての物理法則)は等価である、という表現を行った。すなわち、

    慣性系にある実験室での、重力に起因しない実験結果は、実験室の速度や位置に依存しない。https://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%AD%89%E4%BE%A1 …

      補足日時:2021/01/30 15:46

A 回答 (8件)

>現実にはない慣性系で教えるのは罪


それ、慣性系を他用語に置き換えた場合でも、やっぱり罪、ということですよね?そうでないと、あなたの主張は論理的にオカシイよね?慣性系が例外となる理由を求む。

「現実にはない〇〇で教える」 の具体例は、理想気体と完全流体。
そんなもんあるわけないけど、教えてるでしょ?それ、いいの?という問題。それに対する回答を求む。

たとえば、非圧縮流体なら、
・ウォーターハンマーの圧力は無限大。
粘性ゼロ流体なら
・扇風機を回しても風は吹かない。翼に揚力は発生しない。
・圧力無限大となる点が生じてしまう。
という問題があるけど、それでも、完全流体を最初に教えています。




工学レベルならもっとすごい。
バケツの底の穴から流出する流量の計算式。
理論値は、水深をh、穴の面積をAとして、
Q=A√(2gh)。
現実は、理論値の約6割。(この原因の主体は、「慣性」。)

水路(広矩形、一定勾配、延長は無茶苦茶長い。余分な計算を排除するため、こう設定)の水深と流速の関係。
理論上、√(勾配)に比例 かつ√(水深)に比例。
現実は、√(勾配)に比例は、そのとおりなんだが、水深^(2/3)に比例。
√(水深)に比例として計算できないこともないのですが、その場合、比例定数を求める式がカオス。
(水深^(2/3)に比例はマニング式、比例定数がカオスなのがガンギレー=クッター式。ネットで検索すれば普通に当たる。)
水深^(2/3)に比例などとやってしまうと、次元がハチャメチャとなり、長さはメートルに換算してから計算、が必須となる、という、物理の常識「次元」にケンカ売ってるような式も存在。

NO.3コメント
>無垢な考えの時に「ない慣性系」を叩き込まれて、その後特殊相対論を教える

完全流体の教え方と対比すれば一目瞭然。
無垢な考えの時とは、高校の時だよね?

対比は流体力学。
教わるのはベルヌーイの定理。
 バケツの底の穴から流出する流量は....理論値(=上に書いた式。)だわ。よって、補正係数で補正。(工学での話で、高校なら理論値どおりでok。)

高校の時に教わる慣性系。当然、ニュートン力学における慣性系。
地上で、列車が動力を切ったとき、惰性で、速度一定でずっと走る。
慣性系とは、そういうことでしょ?
重力に逆らっての移動はしないから重力は無視、空気抵抗や車輪の転がり抵抗は無視。それなら慣性系。現実は無視できないから、重力(=高低差)、空気抵抗、車輪抵抗力を補正する。そうすれば現実と会う。

ですので、教育のやり方はこうなります。
まず、理想状態でどうなのかを教える。その後、理論からのズレと、ズレる場合の計算方法を教える。(その結果、最終的には次元解析みたいな基本ルールでさえ崩壊する場合がありうる。)
理想状態でどうなのか、計算方法知らなければどうにもならないがな。そんなことにクレームつけても意味ないです。物理化学の、あちこちに出てくる話に過ぎない。
慣性系だけを例外にしようとしているのが、あなたの立場だよね。そこが、まったくわかりません。

※私は、工学系だし、そのなかの「土木」(=理論通りにいかない最右翼の1つ。)。よって、
 ・現実にはない〇〇を教えるのは罪
ということに従うことができません。

明らかに、理想状態が先、となるので。
※いきなり、複雑状態を無垢な考えのヒトに教えて、複雑状態のことなぞ、わかるわけないから理想状態が先、は、必然。
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この回答へのお礼

理想はわかるけど、ニュートン力学のどこを変更するかって仮定がぶつかって、なにを選択するかじゃないかな?
x絶対静止系→慣性系
〇重力加速系→慣性系

お礼日時:2021/01/30 13:20

>>スイッチお入れたとたんに電磁場が形成されるみたいな



そうです。まあ、スイッチを入れたとたんの話だけじゃあなくて、プラスとマイナスが入れ替わりながら交流が流れ続けているときとか、その周波数が高くなって電磁波として放射されたり、それが離れた場所のアンテナに吸収されて電荷が生じたりするわけですよね。
そのあたりが不思議に感じるところです。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

場は常に交流してて、差分だけ観察できるからじゃないですかね?
https://note.com/s_hyama/n/nda939a973f93

お礼日時:2021/01/30 02:45

>>非対称性から対称性が産まれる方が多くの仮定と可能性があるのに、


芽を摘むなといいたいだけです。

まあ、科学の進歩には、いろんなアプローチがあっていいと思いますからね。
神が作った法則を、羽の生えた天使さんが教科書に書き写したわけではないわけです。まだまだ地球の科学レベルは、宇宙人からすれば、幼稚園レベルにすぎないみたいですしね。

個人的には、頭だけで考えていく理論よりも、その考えというかアイデアを実験で実証していく量子力学的な手法がいいのかな?なんて思ったりしています。

特に、電流と電磁波、エネルギーとの関係って不思議な部分です。

平行な電線を流れる電気は、ほぼ光の速さで流れます。しかし、電線内の電子は秒速10cm以下で動いているといいます。そして、電気エネルギーは電線ではなくて、電線の間の空間を流れていく。
だから、電線が切れているといえるコンデンサーが間にはいっていても、電気は流れる。(マックスウエルが、変位電流として方程式にいれていますね)
真空中の光は、ちょっととらえにくい面があるけど、電線を流れる電流であれば、電線が「絶対基準系」ともいえます。
相対論的に考えた場合、電線を流れる電流のスピードはどうなるべきでしょう?
もし電線が動いていたら、その移動速度とそこを流れる電流の速度との関係はどうなるか?

私はよくわかりません・・。
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この回答へのお礼

ああ、電流の広義な定義ですね。
スイッチお入れたとたんに電磁場が形成されるみたいな

お礼日時:2021/01/29 13:58

>>詳しく勉強するためね。



そうなんでしょうけど、ここへの質問を見ていても、一般的にも「いい職を得るため、いい異性を得るため」ってのが目的になっていますからね。

アインシュタインは「いい職を得るため」に大学で学んだわけではないですし。

まあ、教え方に問題があるのは、物理学だけでなくて、数学も同様でしょうね。
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この回答へのお礼

でも面白身と発展性はwinwinだと思うの
たとえば、無い慣性系を仮定してローレンツ対称性を追求するより、
非対称性から対称性が産まれる方が多くの仮定と可能性があるのに、
芽を摘むなといいたいだけです。

お礼日時:2021/01/29 10:42

>>まるで悪魔のリレー教育ですよね?



大学に何のために行くか?ってことですね。
あるいは、何のために大学が存在しているのか、でしょうか?
そこのところを再考すべきでは?なんて思えてきます。
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この回答へのお礼

詳しく勉強するためね。

お礼日時:2021/01/29 10:18

>>は(両者がそれぞれ経験によって支持されているという事実にもか.かわらず)互いに両立しない。


http://fnorio.com/0160special_theory_of_relativi

まあ、アインシュタイン自身が物理の根本にこだわっていたのは確かだと思います。だから、そこに影響をあたえる量子力学に対して、長年にわたって批判を加えていたわけですから。
「量子力学を考えることに比べたら、相対性理論なんて息抜きにすぎない」なんてアインシュタイン自身が述べていますからね。
そして、現代の量子力学は、実験結果によってアインシュタインの主張を覆しました。
さしあたり、量子力学の発展に期待したいと思っています。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

まあ、量子仮説のプランク自身が作用量子をh→0の極限で古典に帰着=対応原理を引いていたわけで、かつ重力理論には手を出すなと提言して、特殊相対論を持ち上げたくらいですから、アインシュタインが間違ってなければ、世の出てこれなかったと思うので、間違ったことについては仕方ないとおもうのだけど、引きずる必要はないと思うんんです。

量子重力理論に期待ね

お礼日時:2021/01/29 09:42

>>数学的に難しくして本質を教えてないのは、


数学であって、物理ではないのでは?

現在の物理学は、実験して、原因と結果の関係を表す方程式を導くものとなっていると思います。
電気工学で教える交流理論、電磁気学なども数式が分からないと理解できませんし、s_hyamaさんが言われるように、数式を教えているのであって、物理と同様に、電気とか電界・磁界や電磁波をしっかりと教えているとは思えない気はしますね。

まあ、自然科学を発展させる学者さんと、数式を使いこなして製品を作ればいい技術者さんに求められるものは違うってことでしょうね。
そして、前者をめざす人は数式を理解し、使いこなせるのは当然として、その先を研究する。
多くの人々は、後者のレベルになっていれば上等ってことなのかもしれません。
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この回答へのお礼

とにかく、ないことを数学的に難しくして、それは近似です、
後は大学でねなんて問題先送りは、教えたい人のエゴであり、
そんなことやってるから、物理離れが起きています。

3.2 物理学と形而上学
プランクをはじめとする相対論を早期に高く評価した人
達は,「物理学教程」といった体系的な教科書を書いてい
る人達である.例外は,放射能エネルギーの説明に感心し
たキュリー夫人である.プランクは,物理法則を変分原理
で統一的に呈示するといった視点から,ただちに自分で論
文を書いている.すなわち,実験でごじゃごじゃと見つか
った現象をみる目をできるだけ整理し,体系化して,後進
に教育するという営みに情熱を傾けていた物理学者のここ
ろをまず揺さぶったといってよい.アインシュタイン自身
にとっても,小骨 1本変らないが,電磁気学を明瞭,簡潔
に見直すかと格闘した結果のレポートだったのである.新
しい存在・現象・効果の発見が物理学だというなら,「簡
潔,統一」ということは学習用・教育用の工夫に過ぎない
という見方もできる.https://annex.jsap.or.jp/photonics/kogaku/public …

お礼日時:2021/01/29 09:33

まあ、しっかりと物理学を教えていたら、授業時間が不足するから、ってことなのかもしれません。



ニュートンはプリンピキアで「絶対空間は、それ自身の本質からして、外部のなにものにも無関係に、つねに同一のまま、不動のままである。相対空間は絶対空間の計量、あるいは、その有限な可動な一部分である。」

ってことで、疑似的な慣性系を取り扱っていることは認識していた。
中高で教えるのは、ニュートン力学ですから、それはそれでいいと思います。
物理学が難しいって思えるのは、根底にニュートンやライプニッツによる微分・積分の考えが入っているからです。
物理学=数学って面があって、数学が解ってないと、物理学は理解できないですね。

ちなみに、マクスウェルの方程式は、それまでに解明されていたファラデーの法則などをまとめて数式で表現しただけのもの。
だから、絶対静止系や光速度不変とは無関係といえるかもしれません。

また、アインシュタインの特殊相対性理論の「光速度不変」は、数学でいうところの「定理」ではなくて、証明不要な「公理」として扱われています。
「公理」なのに、「定理」と思っている人も多いかもしれませんね。
この回答への補足あり
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この回答へのお礼

その現実にない慣性系の近似のために、数学的に難しくして本質を教えてないのは、
数学であって、物理ではないのでは?
https://note.com/s_hyama/n/n263ebc24c8d9

お礼日時:2021/01/29 09:05

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