大学での物理・化学・生物の学習内容について

Question

大学校への進学を希望している高2の女の子です。
各大学の学部学科紹介を見てもいまいち内容がわからないので質問させていただきます。

物理学科・化学科はそれぞれどういった内容を学習していくのでしょうか？
それぞれどのような実験をするのでしょうか？

さまざまな現象のしくみについて知りたいのですが(理科総合の先生がそういうのはだいたい物理で説明できると言っていたので)物理学科が気になってはいるのですが、化学と物理で悩んでいます。
よろしくお願いいたします。

nzw · Accepted Answer

物理学というのは、「（自然現象の）何故？何？」に答を見つけようとする学問です。No.1のお礼に書かれている疑問は、物理学の範囲内です。

物理学では、「何故？何？」の答え方に、以下のようなルールがあります。（一般に言われていることではなく、私なりの解釈ですが）

１）定量的に答を出し、実験で確認できること
２）物理の答（予測値）と実験で確かめた値が、可能な限り一致すること
３）ある現象に対する説明と、別の現象に対する説明が矛盾しないこと
４）できる限り少ない法則で、多くの現象を説明できること

例えば、「夕焼けは何故赤いの？」といった疑問に対する答には、昔話的なものもあるかと思います。でも、昔話の説明は上記の条件を満たしていませんよね。
　近代物理学は、ニュートンから始まりました。子供の頃、リンゴが木から落ちるのをみて万有引力を発見したという話を聞かれたかもしれません。で、リンゴが落ちるのは当たり前じゃないか？と思った人も多いかと思います。ニュートンの発見が重要なのは、例えば高さ2mから落としたら、何秒後に地面につくかを計算できるようになったこと（ルール１）や、リンゴの動きと月や地球の動きが同じ法則で説明できるようになったこと（ルール４）などの理由からです。

さて、上記のルールを満たすために、物理学では数学を利用し、論理の積み重ねをしていきます。身近で素朴な問題であっても、非常に長くて複雑な説明になることはよくあります。例えば光とは？や重力とは？という問いに対する物理学での答を理解するのは、なかなか大変です。もし、理学部物理学専攻を目指されるというのならば、センター試験の数学程度の問題であれば、常に満点というレベルは必要かと思います。

anthracene · Answer

化学（有機化学）の大学院にいます。
化学といってもいろいろですが、私の身近なところの紹介をしてみます。
有機化学
有機合成反応の開発、天然物合成
この分野は高校の有機化学からでもイメージしやすいでしょう。
日々、新しいタイプの有機合成反応、触媒反応が開発され、それらを用いて薬などの天然物（あるいは非天然物）が合成されています。
また、植物や動物の中から、生理活性を持つ分子を探したり、生理活性が発現する仕組みを調べたりするところもあります。どちらかといえば、農学部や薬学部の方が専門ですが。
なお、最近は有機化学者でもパソコン（あるいはワークステーション）を使って、理論計算を行うことが多くなりました。
パソコンの中で、化学反応をシュミレートしたりします。

無機化学
固体をいじるところと、錯体をいじるところに大別できます。
前者は、超伝導とか、半導体とかやってます。
こっちは、物理の物性屋さんと似ています。
後者は、金属の入った分子の合成や機能について研究してます。
たとえば体の中にもヘモグロビンなど金属が入った分子がいますが、そういったものの機能を調べたり、まったく新しい錯体を作ったりします。
実験自体は、有機化学と似てます。設備にも大差ありません。

物理化学
化学反応がなぜ進むのかといった根源的なところを調べる分野です。
ガス、液体中の反応を研究したり、固体表面の化学反応を研究したりします。
はっきり言って、物理とあまり区別付かないところが多いです。
コンピュータシュミレーションとか、レーザーとか。
実際、物理の分野にも同じような研究室はたくさんあります。
分子物理学とか分子分光学とかいいますが。

現象の仕組みといっても、何をどこまで突き詰めるかですね。
細胞や生体内を調べたいのなら、生物や薬学、あるいは医学に進まれた方が良いでしょうし。

ishi7474 · Answer

物理(化学)の先生に聞くのが一番手っ取り早いと思いますが、どんな実験をするかは各学科の中でも4年生になって配属される講座(研究室)によって全く違います(高校のように全部の生徒が物理(化学)の全ての分野を学習する訳ではありません)。
特に物理学科では、大掛かりな(日本に一箇所しかないような)実験施設に泊り込みで実験する人もいれば、その実験で採取できたデータを解析するだけで卒論を書く人、さらには理論系で実験をしない人など様々です。

参考URL：http://www.sci.osaka-u.ac.jp/introduction/graduate/g-physics.html

Willyt · Answer

殆どの大学は学部制を採用しており、理科系の学部は理学部、工学部、医学部、薬学部、農学部等があります。学ぶ内容は学部によってさまざまですが、物理・化学は理科系では殆どが必須と言っていいでしょう。入学すると教養課程ということで高校でやった物理・化学を少し程度を上げたレベルの基礎的な教科を習得し、それを補強する実験を自分でやることになります。これが高校と違うところではないでしょうか。すべて自分で実験の作業を行って自分でレポートを書いて提出するのです。ここまでは学部学生はすべて原則として同じ内容の教科を履修します。
　殆どの大学では専門科目は主として３年から学ぶことになり、それは化学系、物理系、生物系のどれかに属するを深い内容の教科を学びますから、１，２年の基礎教科は必ず理解し習得している必要があります。その専門科目を履修する過程で卒業論文のテーマを見つけ、これを４年の最後までに仕上げて卒業証書を手にするということになります。
　物理と化学は以前とは違って確かに内容が重なることが多くなっているのは事実で、物理系の学科に進むと化学反応に関する教科は殆どなくなりますが、化学系の学科ではやはり物理が必要になります。しかし、専門科目の多くは化学反応に関する教科が多いですから、基礎化学を習得していないと困難な目に遭うことになります。
　学部内の学科は最初から決まっている大学と入学後に選ぶ大学があります。後者の場合は必ずしも第一志望の学科へ進学できるとは限らないので、物理、化学の両方をしっかり習得しておく必要があります。

anthracene · Answer

＞No.1へのお礼へ補足
質問者さんのお知りになりたいことは、やはり物理学科が専門でしょう。
すでに分かっていることもあれば、現在も研究途上にあるテーマもありますが。
化学科に対するご理解としては、お書きになっているとおりで良いです。
基本的に、化学は物質の学問です。
熱、光、電気、磁気といった物理現象は扱う（または利用する）のですが、重力は普通扱いません。
原子や分子に働く重力を計算してみれば、電磁気の力に比べると非常に弱く、われわれの分野では普通は無視します。

大学での物理・化学・生物の学習内容について

化学（有機化学）の大学院にいます。

殆どの大学は学部制を採用しており、理科系の学部は理学部、工学部、医学部、薬学部、農学部等があります。

＞No.1へのお礼へ補足

物理学というのは、「（自然現象の）何故？何？」に答を見つけようとする学問です。

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