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物理学で「現象論的な理解」というセンテンスを時々耳にします。特に理論物理を専攻している人がよく用いています。これは具体的にどのような意味で用いられているのでしょうか?

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A 回答 (3件)

何をもって「現象論」と言うかを理解することは「物理学とは何か」を理解する上で本質的です。



物理学を他のあらゆる学問から区別しているのは、この学問だけにある独特な世界観によります。それは、

「この宇宙のなかで起こっている現象は、全て一つの『基本法則』あるいは『基本原理」と言うもので統一的に理解できる」

という、言わば神懸かりにも近い世界観です。物理教と言っても良いくらいです。

したがって物理学では,単に目の前に起こっている現象を合理的に説明できただけでは満足できません。その現象が基本法則とどうつながっているかまで理解できなくてはなりません。そしてこの認識の違いが、物理学者を工学者とは違った存在にしているのです。例えば近代の先端科学であるナノ・テクノロジーが対象にする現象は、工学部の電子工学でも、物理学の物性論でも同じように研究しています。しかし工学者の目的はそれで世の役に立つものを作ろうというところにありますから、その現象が量的に分析できるようになり、その理論的な予測が実験とあえは十分で、それが物理学の基本原理とどうつながっているかは、余り重要ではありません。一方,物理学者はそれでは満足できないのです。

さて、その視点から理学者や工学者が現象を説明しようとする場合の一つの方法論に「現象論」というのがあります。例えばある実験事実が確立されており、その事実は正しいだろうと認められているものがあったとします。ただし、その実験事実がまだ、どう物理学の基本法則から導き出されるかは判っていないとします。その場合、その実験事実を正しいものだという仮説から出発して、それから先の論理的あるは数学的整合性を論じて行く方法論が「現象論」です。

現象論の具体的な例には、流体力学があります。物理や工学でこれを教わると、その現象の記述に高度な数学が使われており、立派な論理体形ができているので、どうしてこれが現象論なのか判らない「物理学者」もときどき見かけます。

でもよく考えてみて下さい。現在では空気も水も皆、分子という粒子の集まりでできていることが判っています。流体と呼ばれている物は決して連続体ではありません。ところが、流体力学はこの世に連続体ありき、という仮説なり前提から出来上がっています。ですから流体力学は、たとへそれがニュートンの運動方程式を使ったり、量子力学を使って論じていようが、「物理学の基本原理」とは相容れません。

しかし、流体力学の成果は現実の世界の記述に大変役に立っていることも事実です。というこは、このような現実には有り得ない連続体の概念を使っても、うまく行く物理的な根拠がどこかにあるはずだ、それを明らかにしようと言うのが物理学者の態度です。工学者は、現実に物作りで流体力学的予測がうまく行かないことを確認するまでは、そんな物理学者の物の見方にはなかなか興味を持たないものです。

この流体力学の例では、物理学者は分子運動論というものを考え、先ず分子という不連続体が従う運動方程式を物理学の基本方程式から導き出します。そして我々の観測している量の空間的な変化が、長さのスケールで分子間の平均距離(もっと正確には、平均自由行程)よりも十分長い領域でゆっくり変化している量を見ることに限ると、その分子の集合があたかも連続体として扱っても良い近似が得られることを示します。その結果、その近似の範囲以内では流体力学が物理の基本法則から正当化されるたわけです。そしてそのように説明された場合、物理学者はそれを「現象論的に説明された」とは言わず、「基本法則に基づいて微視的に説明された」と言います。

現象論である流体力学が成り立たなくなる例は、空間的な変化が分子間程度で起こってるような現象です。例えばショック・ウエーブが起こっている場合です。この場合は、流体力学による予測は実験とはあわず、気体分子運動論を使って説明する必要があります。

繰り返しますが、物理学とは単にこの自然界の現象を合理的に説明しようとする以上の、神懸かった、まあ芸術的ともいえる学問なのです。面白い学問でしょう。

この回答への補足

回答ありがとうございました。
私は実験家です。ある実験事実を理論的に説明したい場合、現象論的なアプローチを足がかりとして、物理学の基本法則によって説明できれば深い理解と言えるのでしょうか?「現象論的な説明」の先の、より深いところに「物理学の基本法則に基づいた説明」があると理解したのですが?

補足日時:2007/09/03 15:00
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#2です。



深い深くないの判断は、その方が埋め込まれている文化や歴史や、その方の経験や思索やに基づいた直感や世界観によるもので、主観的な側面が強いと考えています。

前にも書きましたが、物理学者は「Laws of Nature」の存在を信じている物理教の信者です。あえて英語で書きましたが、lawとは「Law school」という言葉があるように、欧米人にとっては「法則」ではなくて、本来は「法律」という意味です。この統一体としての「法」の存在を信じない「物理学者」は、キリストの復活を信じない「キリスト教者」みたいな者だと言っても良いでしょう。

ですから現象論の段階で良しとすることは、この宇宙にいくつもの原理があるという、所謂、多元論的な立場に立ちます。そうすると、この宇宙の出来事のどこからどこまでをどの原理に任せるのかを、この宇宙はどうやって決めるのかが気になって、分かった気になれないと言っている人種を物理学者というのです。

一つの例として、フォン・ノイマンの観測の理論はシュレーディンガー方程式とは違った原理の存在を主張しておりますので、物理学者はこれを何とかしようと延々と論争しています。観測の理論は、数学としてはそれ自身で無矛盾に閉じた論理体形に出来ていますが、それでは満足できない。その態度がまさに物理教の信者の真髄なのです。

はじめにも述べましたが、私は価値観の判断はその方が埋め込まれた文化に強く依存するものだと思っておりますので、一元論的認識の方が多元論的認識より優れているの、あるいは、いないのと言っているのではありません。

ただ一元論的でないと気持ちが悪いと言っているのが、物理学者を他の知的営みをしている連中から区別している個性だと言っているのです。

ですから、その意味で物理学者は、貴方の言うように、


>「現象論的な説明」の先の、”より深いところ” に「物理学の基本法則に基づいた説明」がある、

と感じるのだと思います。

私の観察によると、いろいろな学問分野にはそれ固有の価値観や固有の言語があり、それがその学問を他の学問分野から区別する個性を形作っているようです。

私はもともと多様性に価値観を置いておりますが、最近の非平衡熱力学の「散逸構造の理論」が、多様性の出現の根拠が物理学の基本法則という統一原理から導き出される「不安定性」にあることを明らかにしたことに、心地よい驚きを感じています。こんなところで喜べるのが物理教信者なのかと思ったりしています。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございました。物理学の精神みたいなものを感じました。

お礼日時:2007/09/04 01:05

昭和19年に発行された、竹山説三著「電磁気学現象理論」(丸善株式会社)という電磁気学の名書があります。

この本の緒言には次のように書かれています。
「現象論的理論と謂ふのは、現象を説明するために或る仮定のもとに理論を展開するに當り、この仮定が必ずしも厳密に実在認識に相当しなくとも、之によって導き出された結果が現象に於ける諸関係をよく説明し得るならば、それで一応満足するが如き理論を謂ふ。そして現象論的電磁気学に於けるこの仮定こそは実にMaxwellの電磁界基本式である。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございました。端的な定義ですっきり分かりました。

お礼日時:2007/09/03 14:55

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