大学物理の勉強法について

私は、理系学生なのですが生命科学系学部なので大学の授業で物理学がありません。そこで独学で学ぼうと思っているのですが、どこから手を付けていいのか分かりません。そこで、参考書や演習書、どの学問から勉強していけばよいのかについて助言をお願いします。

以下を参考にしてください
・学びたい分野「力学」「熱力学」「解析物理」「生物物理」「化学物理」「量子力学」「相対性理論」等。
・高校では物理II化学IIまで理解している。
・数学は大学１年レベルの微分積分・線形代数を一通り。

No.1 回答者： usaginotawagoto 回答日時： 2014/02/18 06:14

私自身は物理について何もわかりませんが、

参考になりそうなサイトだけ貼っておきます。
（2chまとめサイトが多いですが）

「学問まとめリード」
http://gakumon-matomeread.doorblog.jp/archives/2 …

大学受験用参考書・問題集紹介
http://nankandaigakujyuken.web.fc2.com/recommend …

「宇宙＆物理2chまとめ」
http://uchu2ch.blog.fc2.com/blog-category-1.html

「過去の同様の質問＆回答」
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/5828732.html

「物理のかぎしっぽ」
http://hooktail.sub.jp/index.html

「みかん箱で勉強blog」
http://faceman29.blog62.fc2.com/blog-entry-240.h …

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
１つずつ読んで確認しながら、参考にさせていただきますね

お礼日時：2014/02/19 05:35

No.2 回答者： toshih2000 回答日時： 2014/02/18 14:07

「量子力学」や「相対性理論」を勉強するのなら

電磁気学はやった方が良いですね。
量子力学をやる前に解析力学を勉強した方が理解しやすいかな?

基本的には
力学と電磁気学を最初に勉強して
あとはお好みで

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
なるほど、やはり電磁気学は避けられないのですね...
電磁気は難しいとよく聞くので（と言っても、量子力学等の方が難しいのかもしれませんが）苦戦するかもしれませんが、必要な内容ならやるしかありませんね

お礼日時：2014/02/19 05:38

No.3 回答者： teppou 回答日時： 2014/02/18 17:20

　「ファインマン物理学」という岩波書店発行の5冊本の物理学書があります。

リチャード・ファインマンというノーベル物理学賞を受賞したアメリカの物理学者が書いたものです。実際にご自身で書いたようです。ファインマン自身の序を読むと心意気が伝わってきます。
　翻訳書は1967年に出されましたが、当初からユニークな内容が評判でした。とっつきやすいが決してやさしくはないというのが一般の評価のようです。立ち読みか図書館で借りて読んでみてはいかがでしょう。
　内容が難しいと感じるようでしたら、各出版社から基礎物理シリーズなどが出ています。内容のレベルは多少差がありますし、説明の仕方に違いがありますので、比較してみてはいかがでしょう。演習本が同じシリーズになっているもののほうが良いかもしれません。
　高校物理が得意でなかったという事でしたら、講談社の「0から学ぶ」シリーズなども面白いかもしれません。
　いずれにせよ、あれこれ手を出しても中途半端になりがちですので、これと決めてやり続けてください。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
昨日、書店で物理学のコーナーを見ていた時に、そのファインマン物理学を見つけました。全分野を同じ人が書いているということで、一貫性がある気がしたので候補の１つにはしてみます。
基礎物理シリーズは後で確認してみますね。

自分も「いずれにせよ、あれこれ手を出しても中途半端になりがちですので、これと決めてやり続けてください。」この言葉はまさにその通りだと思います。助言ありがとうございました！

お礼日時：2014/02/19 05:43

No.4 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2014/02/18 20:28

　あなたの事情として「生物物理」があるので、「熱力学」はやった方が良い気がします。

「熱力学」のエッセンス（エッセンスだけですよ）を学ぶ前提は、じつは高校物理のエネルギー保存則くらい知っとけば十分です。後は本で学べます（数学も含めて）。なのでとりあえず、できるだけコンパクトでエッセンスに注目した本が良いと思います。

　自分が読んだ中では、三省堂から出ているエンリコ・フェルミのフェルミ熱力学がお奨めです。たった151ページで、しかも内容を取捨選択しながら読めます。間違っても、吉岡書店から出てるキャレンなんか選んじゃ駄目だと思います（最初は）。

　あと「生物物理」をやるなら、物理化学をタイトルとする本も読んだ方が、良い気がします。


　#2さんの仰るように、「力学」と「電磁気学」は、物理学習の王道ではあると思います。物理をやりたいと思った以上、「量子力学」や「相対性理論」に手をつけてみたいと考えるのは当然と思いますが、「力学」と「電磁気学」はそれらへの準備のために、最も完成された古典物理の中での具体的な物理イメージのもと、必要な数学技術を学ばせるという役割も、今では担っているからです。

　「解析物理」は「解析力学」の事でしょうか？。大学の専門課程の力学で「解析力学」をやらなかったら、力学をやったとは言えない気がします。でも最初の変分法のところで、挫折するかも知れない。その時は、またここを利用して下さいね(^^)。「解析力学」が既にあったので、「量子力学」をけっこうスムーズに定式化できた歴史的事実は否定できません。

　「相対性理論」の習得に「電磁気学」も知っとくに越した事はないのは事実ですが、「電磁気学」の習得は「解析力学」以上に骨が折れます。特に数学が難しい。そして「相対性理論」の習得では、「電磁気学」を省略する方向も可能です。というか普通は、けっこうそうしてる気がします。

　「特殊相対性理論」について言えばけっきょく都市伝説じゃないのですが、「光速度不変の原理」を信じるか信じないかは、あなた次第という面は、確かにあります(^^；)。それを認めれば、後はよ～く考える頭の体操です。数学もそんなに難しくありません。むしろ「光速度不変の原理」を支持する理論的背景（定性論＝物理思想）についていけるか？、です。

　続く「相対論的力学」では、解析力学の知識が活躍します。一般相対性理論については、以上の準備もぶっとんでしまうくらいに難しい（もしくは面倒臭い）ので、別途で考えた方が良い気がします。


　以上の前提としての数学ですが、

　　・大学1年レベルの微分積分．

については、偏微分計算や，ヤコビアンによる重積分の変数変換くらいはできる事は最低限必要です。また2階までの同次・非同次線形微分方程式の計算は、是非やれるようになっておいて下さい。

　　・線形代数．

については、3次元以上のベクトルや行列を見ても、逃げ出さない事が必要です(^^；)。固有値計算も2次元あたりで、一回は経験した方が良いでしょう。

　フーリエ変換・分解（ラプラス変換）、複素関数論まで行かなくても複素積分の技術も、あるに越した事はありません。ときどき出てきます。


　・・・後は、読んだ内容に忠実に、その物理的意味をよ～く考える事だと思います。特に、行間を読まなければ（想像しなければ）ならない時もあります。たいていそういう所で、わからなくなるんですよ。本には、「全てが書かれている訳ではない」ですから。学校のように、手取り足取りではありません。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

自分も、専攻分野から考えても熱力学は重要だと捉えていますので、挙げて下さった「エンリコ・フェルミのフェルミ熱力学」は後で確認してみますね。
同じく、専攻分野で関係してくるかもしれない生物物理も重要だと思っていたので、その基礎として物理化学というのは盲点でした。

解析物理ではなく、解析力学ですね。ご指摘ありがとうございます。
正直、量子力学や相対性理論は趣味（専攻分野とはかけ離れている）の領域になるので（もしかしたら、生命科学分野と思いがけない接点があるかもしれませんが）どこまで踏み込むか悩むところではあるのですが、まずは力学をしたのち解析力学や電磁気に挑戦してみたいと思います。
途中で挫折しそうになったときは、また質問すると思いますのでその時は私を導いてください。

本当に詳しい説明ありがとうございました！

お礼日時：2014/02/19 05:59

No.5 回答者： noel_lapin 回答日時： 2014/02/18 20:30

物理の教授を訪ねてアドバイスを伺うのはどうでしょう。

いやがる教授は、たぶん皆無。

大学の総合図書館、物理学科の図書室、で色々な本を眺めるとか。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます
やはり、教授を訪ねるというのも１つの手ですよね。ただ、物理の授業が無い為にどの教授に連絡を取っていいものか難しいとも思っています。学生学習相談室とかいうところもあるようなので、まずそこを訪ねてみようかと思います。

お礼日時：2014/02/19 05:34

No.6 回答者： i_am_a_god 回答日時： 2014/02/19 11:15

※ファインマン物理学はファインマン自身が書いたものではありませんけどね。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1% …

基礎物理を元に自分なりに進めればいいと思います。
例えば、結局は量子力学なんて講義を受けても本当に理解できる人はいません。
教鞭をとっている教授すら完全に理解できていない分野です。
量子力学の導入ではシュレディンガー方程式を扱うことになりますが、実はシュレディンガー自身は式を立てた以上のことが説明できることからノーベル賞をもらうことになりました。しかし、なぜその式が成り立つのか？という根源的な理由がないことから、本質的に理解している人は「いない」はずである。
シュレディンガー方程式の正しさは全てが実験を説明できるということが論拠であって、量子力学についての議論は歴史的に数多くなされています。

同じようなものに解析力学が挙げられます。解析力学は実際の応用に関連した(演習などの)事項が少なく、概念の話がメインになります。

ということで、自分がどれに向いているかを考えるといいでしょう。
生命科学は実用性の塊の学問です。抽象論は少ないものであるので、私のような物理好きの変人になりたければ抽象的な物理学に入って行ってもいいでしょうが、多くは自己満足の領域です。それと、相応の数学力が求められます。(相対性理論なんかではテンソルなど、量子力学では超越関数や複素関数論、熱力学では電磁気学も基礎的事項として必要になり、電磁気学では波動方程式、グリーン関数などが出てきたりする。さらに深く考察すると非線形微分方程式やカオスなどに触れる。ちなみに相対性理論は本来電磁気学の問題から派生した学問である。)

実用性を考えるならば、力学、熱力学、統計力学、物理化学辺りを勉強するのがいいかと。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

やはり、量子力学や相対性理論を学ぶことはロマンではありますが、それなりの覚悟が必要ということですね。
自分としても、全ての分野を習得するのは（現実的に）難しいと思っていますので、やはり実用性のある分野から先に勉強しようと思います。
物理学もそう簡単ではないという意見は、とても参考になりました。ありがとうございました！

お礼日時：2014/02/19 16:58