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物性理論の研究室に在籍している学部4年生です。大学院は旧帝大の物性理論研に進学します。
大学院での勉強を先取りしようと場の量子論の勉強をはじめようと考えています。

もちろん、学部4年までに学ぶ統計力学・量子力学は身に付けています。ただ、恥ずかしながら特殊相対論はほとんど学んだことがありません。また、素粒子論には興味がありません。あくまで物性物理学を学ぶために必要な場の量子論を勉強したいです。

1.(物性物理のための)場の量子論を学ぶにはまず、特殊相対論を学ぶ必要があるのでしょうか。場の量子論の教科書を探していると、「相対論的量子力学」と言う言葉を頻繁に目にします。相対論的量子力学と場の量子論は別物だと考えてもよいですか。あるいは相対論的量子力学を先に学ばなければ場の量子論は修得不可能ですか。

2.場の量子論の教科書を探しています。分かりやすい教科書を教えて下さい。また、初めから場の量子論の全てを理解しようとは思いません。難しいトピックは省かれていてもかまいませんので、易しい本から取り組んでいきたいと思っています。教科書はできれば日本語の方が嬉しいですが、英語しかないなら英語で学習します。

夏までは経路積分を学びました。また卒業研究に当たってファインマンの統計力学で第二量子化法は身に付けています。ただ、(古典)場のラグランジアンや流体力学、弾性体などは学習していません。

場の量子論の前にこれを学んだ方がいいよ、などのアドバイスも欲しいです。宜しくお願いします。

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A 回答 (6件)

場の量子論は、「量子力学」と「特殊相対論」の両方が必要な、素


粒子物理や物性物理の分野ですので、基本的にこれらを学んでること
がベースです。

教科書は、担当教授に聞くか、米国の有名教授の本~翻訳されてるの
も含めて~で、ハーバードなどで教科書で採用されてるのが良いです。

英語のも含めたら、色々とありそうです。

問題は、教授が読んでも意味不明の本が少なくないことです・・。
実は、専門外~3~5章が専門で、他の章が専門外なのに、格好つけ
て全章を自分で書いていて、実は、他の章が色んな本の継ぎ接ぎなた
めに、文脈が可笑しい著名な本(物理化学)もありますので、複数購
入して、比較しながら、分かりやすい方をその都度に選択するのも、
便利です。

教科書は夫々で、数式がメインだったり、図解や文章の説明が丁寧で
数式が端折っていたりと、どっちが良いのか、相性があると思います
ので、何冊か用意した方が良い様に思います。

先ずは、教授に相談するとか、本屋ではしがきを読んで、ハーバード
やMITなどの、世界の教科書の定番になってるとかを基準に選択し
てはいかがでしょうか。

私はその昔、物理が好きだったのですが、徹夜での計算(現在はPC
が自動でやりますが)が嫌で化学に進むも、授業で物理も物理化学も
やってたのに加え、自分で理論物理も学んでいました。

そのお陰で、化学では当時、パイ電子の共鳴以外に吸収スペクトルの
ピークが3つに分裂する~金属錯体のシグマとパイ軌道間の特殊な共鳴~のを誰も説明できませんでしたが、偶然に書庫で手にした黄ばん
だ古い無機物理化学の米学会誌にコンピュータでの解析結果が見つけ
ました。このピーク出現が出ると、その研究の全てがお蔵入りしてた
のですが、解決できたことがあります。
お陰で、その後、凡そ一年間で、3回ほど学会発表できました。
見つけたのは大学4年の5月のことでしたが、2~3年次に大学院の
教科書や理論物理なども学んでいたお陰でした。

裾野は広いほど何かと役立ちますので、時間の空いたときに、関連分
野の専門書に目を通しておくと良いと思います。

私は化学でしたが、物理は楽しいので、頑張ってください。
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この回答へのお礼

ありがとうございまいした。
実はここ2週間で特殊相対論の入門書を読み終えました。電磁場を含めた相対論はこれから勉強するつもりです。

高度な専門書ほど、色んな本の継ぎ接ぎで全然理解できたもんじゃないということを経験的に知っているのでこの場で良書をお尋ねしてみました。

個人的には外国の大学の教科書にこだわる必要はないと思っています。日本の大学の物理教育だって世界に胸を張れるぐらいしっかりしていると思っている(異論があれば教えてください)ので、東大で使われている教科書(≒世界で使われている教科書?)でも調べてみようかと思います。

私はdontakosさんと比べると全然勉強が進んでおらず学部標準レベルの物理しか知りませんが、早い時期に自分の専門分野を決めつけずに裾野を広く持って物理を愉しみたいです。

自分の体験と併せてコメント頂きとても参考になりました。

お礼日時:2015/10/29 16:42

1.特殊相対論は必要です。

シュッツ相対論入門 I特殊相対論 非常に分かり易く、また薄い本ですので身構えなくても直ぐに読めます。双子のパラドックスが簡単に理解できるのが嬉しいおまけです。
2.Fetter-Walecka Quantum Theory of Many-Particle Systems 東大物性研ではこれを読ませているとか。噂ですから真偽のほどは分かりませんが。
和訳も出ています。フェッター ワレッカ 多粒子系の量子論 〈理論編、応用編〉 但しこちらは絶版です。アマゾンに古本が出ていますが高い。
原著の方はGoogle booksでも読めます。https://books.google.co.jp/books?id=0wekf1s83b0C …

その他としては、高橋康 量子力学を学ぶための解析力学入門 も一読をお勧めします。既読でしたらすみません。
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この回答へのお礼

具体的な本を教えていただいてありがとうございました。
シュッツ相対論入門は大学の図書館にありましたのでかりてみました。

お礼日時:2015/11/03 15:09

助言する資格はないので、回答ではありませんが、質問内容に心配を感じます。


学んだ後に何をするか考えてますか?
他人の役に立ったことを追いかけてもノーベル賞はとれない。
実業界に行こうとするなら、何でも食いつくべきでしょう。
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この回答へのお礼

助言する資格がないと言いながらなぜ助言するのでしょうか。

学んだ後に何をするかは考えています。たとえ学んだ後に何をするかを考えていなくてもそれはそれでよいのではないでしょうか。学習自体が自己目的化しているケースだってあるわけですから。

それから他人の役に立つとか立たないとか、そんなことに興味はありません。役に立つ研究がしたい人は物理学なんて志さないと思いますよ。それに、ノーベル賞が欲しくて勉強しているわけでもありません。人それぞれなぜ学ぶのか、なぜ研究するのかなんてまちまちなのになぜノーベル賞を目指すことを前提にコメントされているのか理解に苦しみます。

実業界という言葉も定義不明瞭で理解できません。なぜ私があなたのいう「実業界にいく」と思ったのかさっぱりわかりません。物理学で飯を食べようとは思っていませんよ?(もし、そんな奴は大学院に行くなという主張をされるのなら、それは学問に対する価値観の一方的な押し付けです。)

物理学という広い学問分野のすべてに食いつくなんて何年あっても足りませんよ。自分が真に興味をもっていること、目的に必要なことを選択して学ぶのは学際化がはなはだしい現代の自然科学においては合理的なメソッドだと思いますよ。

お礼日時:2015/11/03 15:32

> 特殊相対論を学ぶ必要があるのでしょうか。



多分いらんと思うけれども、簡単だから一通り目を通すぐらいはやっとけば、用語の不安がなくなるでしょ。

> 「相対論的量子力学」と言う言葉を頻繁に目にします。

「ローレンツ変換で対称」という意味の、いわば歴史的な用語。現時点で「量子重力理論」と言うのと同じように、その時点において「発見されるべき未知の理論」を指す呼び名ってことですね。

> 場の量子論の前にこれを学んだ方がいいよ

何やってみたいかが言える程度に、まずは物性全体を俯瞰する浅く広い知識が必要じゃないかな。院は「教えてもらう所」じゃないので。
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この回答へのお礼

>>「ローレンツ変換で対称」という意味の、いわば歴史的な用語。現時点で「量子重力理論」と言うのと同じように、その時点において「発見されるべき未知の理論」を指す呼び名ってことですね。

ずいぶん適当なことをおっしゃりますね。

>>何やってみたいかが言える程度に、まずは物性全体を俯瞰する浅く広い知識

なにをやりたいか具体的な希望はすでに言えますよ。それから、物性全体というのがどれだけ広い領域なのかをご存知でしょうか。学部で学習する固体物理学ぐらいなら俯瞰できて然るべきかもしれませんが、大学院以降の物性物理の全体を俯瞰なんてとても現実的なアイディアとは思えません。

>>院は「教えてもらう所」じゃないので。

大学院の話をすると、こーゆことを言う方がとても多いのですが、大学院が「教わるところではない」ということを強調することに私は反対です。大学院で「教えてもらう」こともたくさんありますよ。メインは研究だ!とおっしゃりたいのでしょうけれども、(少なくとも物理学の修士課程では)講義だってあるし、仲間内でのゼミだってあるし、指導教官にだって色々なことを教わります。隣のデスクの人や他の研究室の人と幅広く議論して、いろいろなことを教え合ったりもします。自力で研究したり自学自習するのと同じくらいに「教わる」というのは成長する過程で大切なプロセスですよ。

お礼日時:2015/11/03 15:22

先ずはお断り・・!


当方は物理系学科出ではないため<詳しい人マーク>には程遠い・・!

当方も<場>の事について盆暗頭でも立ち入る事が出来る様な本がないか探していたところ、偶々(古書だったが・・)、高橋 康先生の書かれた著書を読む機会が得られたので、(自分にとって必要な知識として!!)初めの数章を独学で学習したことがあり、当方の様な魯鈍者にも何とか読む事の出来そうな書かれ方であったので割とお気に入りの著者として印象に残った・・!
なので、高橋 康 先生の書かれた著書で質問者が所望する分野の本で調べてみた・・!

1.については当方は答えられる知識を持ち合わせてはいないのでパス・・!
→他の回答者に委ねる・・!

2.について
一応学校の図書館などで、質問者の側で関係しそうな題目の本を一通り探し見ておられるかとは思うので、もしかしたら釈迦に説法になってしまうかもしれないが・・、(既に知っていると言う事であればご容赦・・!)

新物理学シリーズ
●「物性研究者のための場の量子論Ⅰ,Ⅱ」 高橋 康 著 (培風館)
・・辺りは!?

当方はこの本を所持しているわけではないので、(無責任な様だが!?)図書館などで(所蔵されていれば)ご覧になってみては如何・・!?
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

回答できる部分とそうでない部分を明確に切り離してお答えいただいたところに好感を覚えます(こういうフォーラムでは知ったかぶりが多いので)。
高橋 康さんの本を読んでの感想があったので、とっても参考になります。

実は「物性研究者のための場の量子論Ⅰ」は前から目をつけていたのですが、図書館で常に貸出中で、読めずにいます。

お礼日時:2015/10/22 11:46

とりあえず、評判が良さそうな教科書としては、「場の量子論: 不変性と自由場を中心にして (量子力学選書) 」坂本眞人著 裳華房があります。


内容は、古典場(相対性理論)の量子化と相互作用のない場(自由場)の量子化です。
相互作用のある場の量子化は、続刊予定の「場の量子論 -ゲージ場と摂動論を中心にして-(仮題)」で解説されるようです。
相互作用のある場の量子化は、以下の2冊
「場の量子論〈第2巻〉素粒子の相互作用 」F・マンドル、G・ショー著 丸善プラネット 
「サクライ上級量子力学〈第2巻〉共変な摂動論」JJ・サクライ著 丸善プラネット
上記は、1巻も目を通しておいて良いでしょう。(坂本眞人氏の本を読めば、2巻も理解しやすいはずです)
詳細な説明は不要で、とりあえず一通りと言う事であれば、以下の本も良いでしょう。
「場の量子論 (裳華房フィジックスライブラリー) 坂井典祐著」裳華房
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この回答へのお礼

たくさん紹介してもらえて助かります。
よければ、lupan344さんが読んでみた感想も聞かせてほしいです。
lupan344さんはどのようにして場の量子論を学びましたか?

お礼日時:2015/10/22 11:40

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微分幾何学の定評ある教科書を教えていただけないでしょうか?
入門書がよいです。
私は素人ですが、微分幾何を独習したいです。
物理学科出身なので教養程度の数学の知識はあります。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

微分幾何の入門書は
「小林・野水」
と呼ばれる書籍が定番でしょう.
書名は
「Foundations of Differential Geometry」
(出版はWiley)
結構値段の高い本ですが,世界的に評価の高い定番本で,
数学の図書室には複数冊あるんじゃないでしょうか
内容は結構現代的で下の「野水本」とかぶっています.
日本でも入手可能だと思われます.

日本語の文献だと,
やはり「裳華房の小林先生の本」で通じる
裳華房の
「曲線と曲面の微分幾何」(小林昭七)
とか,同じく裳華房の「野水本」
「現代微分幾何入門」(野水克己)
でしょうか.野水本はちょうど2009年3月に復刊されてます.
「曲線と曲面の微分幾何」の方がかなり入門的です.
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とにかく長くて・・・。
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Q量子力学の良い演習書を教えてください。

量子力学の良い演習書を教えてください。
今、小出昭一郎の「量子力学1」を読んでいるのですが、理解を深めるために問題を解きたいと考えています。
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本質が理解できているか問うような問題とは、今読んでいる「量子力学1」が誤解なくきちんと理解できているか確かめれるような問題という意味です。
小出昭一郎の「量子力学演習」を少し読んでみたのですが院試向けではないような印象でした。
大学演習シリーズや詳解シリーズも少し手をつけたことがあるのですが量が多いのでどの問題をやればいいか困るので挫折しました。
できれば一冊をすべてやるのにちょうど良い分量のがいいです。

Aベストアンサー

和書の手ごろな分量であれば、
岡崎 誠、
演習 量子力学 (セミナーライブラリ物理学)、
サイエンス社
http://www.amazon.co.jp/dp/4781910068/
だと思います。

洋書であれば、
Zettili,
Quantum Mechanics--Concepts and Applications,
Wiley
http://www.amazon.co.jp/dp/0470026790/
もオススメですね。

大学の講義で量子力学の演習があれば、それを大いに活用してください。

Q場の理論、一冊目の教科書選びについて

量子論の教科書としてサクライを独学で通読した学部四年です。

次に、場の理論に興味があるのですが、一冊目の教科書としてぺスキンを買おうと思っていたのですが、独学に向かないというレビューや、研究室が物性系であることもあって、

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McGraw-Hillから出版されている"Quantum Field Theory Demystified" はどうでしょうか。Amazonの書評を見ると、評価が分かれていますが、初めにとりかかるのにはいい本と思います。値段も手ごろです。あまりお金をかけたくないのであれば、ネットに公開されているテキストはどうでしょうか。
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http://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/qft/qft.pdf
http://maths.dur.ac.uk/users/kasper.peeters/pdf/qft2.pdf
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Q物理学で研究職につくには

現在、高3の受験生です。

僕は、将来は物理学で研究職につきたいと思っています。

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何か質問がよくわからなくなってしまったんですが(笑)

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Aベストアンサー

No.2です。補足です。

No.2で原子核理論と原理核実験を書き忘れるという失態を犯してしまいました。そういう分野もあります。その他、生物物理などもあります。

No.3の方が書かれていますが、物理は実力主義の世界なので、出身大学は関係ないです。
実力主義の結果として東大や京大の特定の大学出身者に偏る傾向があるということになります。
たとえば、東工大は東大出身の教授が多いのですが、それは東工大出身者をコネで採用するということをしていないので、実力で採用した結果そうなってしまうだけです。
しかし、東北大、名古屋大出身の優秀な研究者もたくさんいますので、ご安心ください。
物理学者になることだけが目標であれば、どうせ学部では基礎的な勉強しかしないし、教授と専門分野について語りあうことも一切ないので、旧帝大だろうが地方大だろうがどこでも一緒です。
でも、一般に優秀な者は入試程度でつまづくはずはないです。

さて、宇宙にご興味がおありとのことですが、大きく2つのパターンに分けられると思います。
1.数学が得意で、物事の原理を根本的に突き詰めるのが好き
2.漠然と宇宙が好き
1でしたら、初期宇宙などの宇宙理論、もしくは素粒子論がよいでしょう。
2でしたら、観測的宇宙論や宇宙観測がよいでしょう。

宇宙理論はかなり人気のある分野ですよ。
私は東大出身ですが、同期で宇宙理論に進んだ人は数人いました。
(全員、とても優秀な方でした。)
残念ながら全員、途中でやめていきました。
宇宙理論はそんな感じです。
だいたい、宇宙理論は各大学にポストが2つや3つくらいしかないわけです。
ある大学のポストが2つと仮定して、そのポストについている教授、助教授の年齢が55歳、45歳だったら、(定年が65歳なので)あと10年間はその大学では全く空きがでません。その一方で、毎年数名、大学院に入ってくるわけですから、おのずから競争は厳しくなります。そういう分野は博士課程を終えたあと、世界中を任期が2,3年のポスドクをやりながら転々とします。
たまにポスドクが切れちゃって半年や1年くらい無職になったりする人もいます。
そこまでして続けるというのは、物理が好きというのを通り越していて、物理教の狂信者といった感じですね。
で、諸国を転々として、日本に空きができたら帰ってくるという感じでしょうか。
だから、旧帝大で宇宙理論のポストにつこうと思ったら、それなりの能力と覚悟が必要でしょう。
しかし、基準を下げれば、結構簡単です。
日本には実はたくさん大学があって、地方大学で一般教養の学生に物理を教えるポストや、国際××福祉大学のような聞いたこともないような私立大学で文系の学生にエクセルやワードの使い方を教えるポストもたくさんあり、そういうのは割と簡単になれます。
理論でしたら、お金がもらえて時間があればどこにいようが研究はできるので、そういう手もあります。

ちなみに、宇宙観測に行った同期数人は、ほとんど研究者としてのポストか、JAXAや民間企業などで観測衛星の開発にかかわる仕事についています。宇宙観測も人気があります。

素粒子実験、物性実験は、博士号取得→助手→助教授とかなりスムーズに進むケースが多いです。

生物系では、博士課程の途中で助手になる人もいますし、分野によっていろいろですよ。

今は理系は修士まで行くのが当たり前で、優秀な大学院生も大勢いる一方で、学部の内容さえろくに理解していない本来大学院に来る必要もない大学院生も山ほどいるのが現状です。だから、遠慮することないと思いますよ。(意外かもしれませんが大学より大学院の方が簡単に入れます)
そこそこの大学を出て修士までだったら、希望すれば大抵どこでも就職できるので、とりあえず物理学科に行って勉強したらいいと思いますよ。
理論物理は人間の能力を極限まで鍛えるのに最適です。
物理をやめて今は他の分野の仕事をしている友人が
「場の量子論を経験した以上、他の分野の学問は簡単にしか思えない」
と語っていました。確かに数式には極端に強くなります。

ただし、修士で就職する場合、修士1年の終わり頃から就職活動を開始しなくてはいけないので、大学院に入って1年以内に決断する必要があります。長い間迷っている時間はないです。で、その時期はまだ場の量子論の初歩をかじりかけた段階だと思うので、さしずめ1950年代までくらいの物理しか知らないでしょう。物理の全体像を把握する前に続けるかやめるか決断しなくてはいけないということです。
博士課程まで行って博士号をとるのは簡単なことですが、そこまで行くと27歳なのでそれなりのリスクが伴うことを覚悟しておく必要があります。

最後に、
ノーベル賞を受賞した朝永振一郎(ともながしんいちろう)は、物理学者になると父親に話したときに止められたそうです。そんな道に進んでも高校の教師になるのが成れの果てだぞ、それでもいいのか、と。朝永さんは、好きだからそれでも構わないと思い、物理の道を選びました。
私もこれから進もうとする人に少し怖気づかせることを書いてしまいましたが、kiku511様は朝永さんのようにすごい才能があり、次々と大発見をして歴史に名を残すような学者になるかもしれませんね。

No.2です。補足です。

No.2で原子核理論と原理核実験を書き忘れるという失態を犯してしまいました。そういう分野もあります。その他、生物物理などもあります。

No.3の方が書かれていますが、物理は実力主義の世界なので、出身大学は関係ないです。
実力主義の結果として東大や京大の特定の大学出身者に偏る傾向があるということになります。
たとえば、東工大は東大出身の教授が多いのですが、それは東工大出身者をコネで採用するということをしていないので、実力で採用した結果そうなってしまうだけで...続きを読む

Q物理学を学んだ学生の就職について

物理学を学んで修士課程を終えたとして就職でどうのような選択肢がありますか?

Aベストアンサー

buturidaisukiさん、こんにちは。

就職のことはやはり気になりますよね。同じようなことを普段よく尋ねられるので、多くの卒業生を見てきた経験から現実にどうかということを書かせていただきます。

まず、結論から書きますと、ANo.1~ANo.3の皆さんも書かれているように、本人さえしっかりしていれば、大抵の会社は選択肢に入ると思います。

ANo.4さんは、分野は影響は受けると書かれていますが、ある程度、そういうこともあるでしょうが、それほどではないと私は思います。というのは、元々、理学部を卒業する場合には、勉強した「知識」をそのまま使って企業で活躍するというセンスよりも、むしろ、そこで習得した「能力」を生かすというセンスだからです。逆にもし工学部を卒業しても、そこで学習した知識がそのままどんぴしゃで企業でも使えるケースは珍しいようです。

また、物理の中での理論と実験の違いですが、私の知る限り、理論だと実験よりも会社には不利ということはないと思います。それには二つ理由があります。一つは現代の産業の現状は、IT系に重点が移ってきていて、理論系なら殆どの場合コンピューターをかなり使いますので、その面でかえって有利であること。もう一つは測定器や作業機械の使い方などは、実験系だからといって同じ機械を使うとは限りませんし、どちらにしても入社後に勉強するケースのほうが多いと思われるからです。

企業の中で、理学部出身の人が工学部出身の人よりも少ない主な原因は、日本中で工学部の定員が非常に多いことでしょう。私の見る限り、卒業生が就職で苦労するケースは、分野というよりも、むしろ個々人のパーソナリティに依ることが多いように思われます。企業では周りの環境に柔軟に順応してくれる人、しっかり意思疎通の出来る人を好むでしょうし、当然、企業の利益にかなわないことをしたいという人は、どんな学部の卒業生でも取らないでしょう。


次に具体的な現状を書きます。どこの大学とは、もちろんここでは書けませんが、卒業生の就職先はやはりIT係を中心に製造業が多いです。それは元々日本の産業構造自体がIT係に重点が移ってきているためだと思います。一言にIT係といっても、かなり幅が広いですし、IT係以外の製造業も多いです。どんな製造業でも最近はコンピューターはかなり使うと思われます。

製造業の中には当然、民間企業の研究所に就職するケースもあります。民間企業の研究所では、ごく一部の例外を除いて、その企業の利益に直結することを研究します。その内容は、物理学に基礎を置いた研究もありますし、物理学とは直接の関係のない研究をすることもあります。物理の卒業生はどちらの方向にも進んでいます。ただし「直接の関係のない」と言っても、物理はあらゆるものの基礎になりますから、殆どのものは何らかの関係はあります。

次に多いのは、公務員や中学高校教諭だと思います。その場合は、もちろん、公務員試験の勉強や、教員免許をとり教員採用試験の勉強をする必要があります。

製造業に比べれば、数は少なくなりますが、商社や金融関係に就職した人もいます。また特殊な例ではパイロットになった人もいます。


せっかく物理学を勉強したのに、就職した後に直接に関係のないものをやるのは勿体ないとか、しんどいとか思われるかもしれません。しかし、ANo.3さんも書かれているように、物理学というのは、あらゆる学問や科学技術の基礎であり、また、知識そのものを使わなくても、物理学を学ぶ過程で習得した「現実に根ざした論理的思考」というのは、どんな分野にも共通に必要なものなのです。ANo.4さんも書かれているように、「仮説・検証・修正」という物理学の方法は、あらゆることに適用が可能です。

また、「知識の陳腐化」ということがあります。技術というものは日進月歩ですから、大学でどんな分野の学問をした場合でも、どのみち入社後にも勉強をし続けていかないといけません。しかし理学系と工学系の違いは、理学部で勉強したことは、時間が立って成り立たなくなるようなことではないというところです。物理で言えば、力学や電磁気学などの知識が陳腐化することは未来永劫ありません。それらは自然界の法則だからです。ところがある特定の「技術」というものは、多くの場合数年で陳腐化してしまいます。

さらに、逆に基礎的な知識が必要になったときに、技術だけを学んでいた人が基礎に立ち戻って勉強しなおすのは、大変なエネルギーが必要になります。一度でも基礎を十分に勉強したことがある人は、忘れてしまっていても、少し勉強すれば思い出すことができます。基礎をしっかり勉強した上に応用を勉強するほうが、応用だけを勉強しているより安心です。

これは教育関係に進む場合も同様だと思います。やはり理学部でしっかりその分野の内容を勉強しつつ教員免許も取るほうが、教育学部で教員免許をとるよりも好ましいと、個人的には思っています。(両方やるのは確かに大変ですが。)


最後に、修士課程に進むメリットについて付け加えます。学部で、およそ力学、電磁気学、量子力学、熱統計力学を学習するわけですが、それは学問の基礎の部分です。卒業研究~修士課程で、研究(らしきもの)に手を染めることにより、その基礎部分の知識の本当の意味が、より正しく深く理解できます。また、現実の問題を考えることにより、「問題解決能力」も身につけることができます。研究の世界では必要に応じて問題を自分で整理して設定する能力が求められます。誰かがきれいに作った問題を解くだけの話ではなくなってくるのです。そのような能力はどんな分野に就職しても必要とされるものです。大学院ではその部分も学ぶことが出来るはずです。

buturidaisukiさん、こんにちは。

就職のことはやはり気になりますよね。同じようなことを普段よく尋ねられるので、多くの卒業生を見てきた経験から現実にどうかということを書かせていただきます。

まず、結論から書きますと、ANo.1~ANo.3の皆さんも書かれているように、本人さえしっかりしていれば、大抵の会社は選択肢に入ると思います。

ANo.4さんは、分野は影響は受けると書かれていますが、ある程度、そういうこともあるでしょうが、それほどではないと私は思います。というのは、元々、理学部を...続きを読む

Q固体物理の教科書

化学科の者ですが固体物理を勉強したいと考えています。
キッテルを使われる方が多いようですが、和訳自体が分かりにくいと聞きました。
入門としてまとめてあり分かりやすい教科書ありましたら教えてください。
よろしくおねがいします。

Aベストアンサー

>キッテルを使われる方が多いようですが、和訳自体が分かりにくいと聞きました。

キッテル和訳の説明がわかりにくいと感じたことは
ないんですがねー・・・ いきなり読んだ人が
内容自体が難しいと感じたのを和訳のせいに
しただけではないでしょうか?

>入門としてまとめてあり分かりやすい教科書ありましたら教えてください。

 キッテルと同レベルという範囲なら
「フック・ホール固体物理学入門」<上><下>
をお勧めします。(参考URL)

 キッテルと同様に翻訳本で、上下巻に別れています。
参考までに目次を挙げておきます。
<上>
1 結晶構造
2 結晶の力学
3 金属の自由電子
4 周期格子ポテンシャルの効果
5 半導体
6 半導体素子
7 反磁性と常磁性
<下>
8 磁気秩序
9 絶縁体の電気的性質
10 超伝導
11 結晶の波
12 中性子と電子の散乱
13 実際の金属
14 低次元系

 この本の翻訳者の一人 福山 秀敏さんは
日本の固体物理の世界の権威者です。



 あと固体物理のどんな側面を勉強したいかに
よるのですが、
Peter Grosse著の
「電子物性の基礎」
(オーム社)
もお勧めです。
http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/tg/detail/-/books/4274129586/contents/ref=cm_toc_more/250-5656008-1250654

 なおオーム社からは過去に同様の
タイトルの本が2,3冊出ていると
思いますが、これは1995年出版の
もので定価6600円とちょっとお高い
ものです。
参考までに目次を挙げておきます。

絶縁体・半導体・金属の比較
単原子の分極率と自由電子の生成
ドルーデ・ロレンツモデル
直流伝導度
特性衝突時間
温度・密度勾配の電流への影響
動的伝導度
固体中の電磁波の伝播
導体の光学的特性
伝導体の磁気光学特性
電子‐フォノンカップリング
付録 固体中の電磁波の伝播と測定

 この本も翻訳本ですが、翻訳者の一人
金原 粲さんは薄膜に関する名著を
出されていることでも有名です。
 上のフックホールさんのものと目次を
見比べていただくと分かると思うのですが、
結晶構造の理論、超電導、低次元の量子力学的
電気伝導(量子ホール効果)等、
固体物理のホットな話題の部分は抜かして
そのぶんドルーデ方程式といった古典的な
部分から固体の電気伝導を詳しく
説明しています。
 このドルーデの方程式なんですが、
現実の電気伝導モデルをあまりに
簡略化しすぎて考えているので、
実際の現象を説明できないのですが、
逆にこの方程式と測定結果のいろいろな
ズレを説明するために、いろいろな
理論が発展した経緯があり、そのあたり
から説明している点が非常に親切で
入門書的と思います。


 また量子力学はもとより、基本的な
概念からよくわからないので、
もっと基本からところから全体像を
ざっと掴みたいということでしたら、
少し読み物的なものとして

小出昭一郎 著
「物性のはなし」
(東京図書株式会社)
定価1300円
がお勧めです。

http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4489002327/qid=1063433214/sr=1-4/ref=sr_1_0_4/250-5656008-1250654#product-details

 原子のしくみから超伝導の原理まで
というサブタイトルがついており、
固体物性の基本から応用まで、
全体像がザックリと把握できて
非常にいいです。

参考URL:http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4621049631/qid=1063430455/sr=1-6/ref=sr_1_2_6/250-5656008-1250654

>キッテルを使われる方が多いようですが、和訳自体が分かりにくいと聞きました。

キッテル和訳の説明がわかりにくいと感じたことは
ないんですがねー・・・ いきなり読んだ人が
内容自体が難しいと感じたのを和訳のせいに
しただけではないでしょうか?

>入門としてまとめてあり分かりやすい教科書ありましたら教えてください。

 キッテルと同レベルという範囲なら
「フック・ホール固体物理学入門」<上><下>
をお勧めします。(参考URL)

 キッテルと同様に翻訳本で、上下巻に別れてい...続きを読む

Q量子力学の正統的な学び方

質問:「量子力学は暗記せざるを得ない?」に対するnzwさんの回答で、解析力学を学んだのち、離散固有状態の話から入ると量子力学に対して自然な理解が得られるとありましたが、私も工学部で天下り的にシュレーディンガー方程式を与えられて量子力学を学んだクチなのですが、もう一回順に一から学びなおすのに良い教科書など(○○を読んだ後、△△を学び、云々といったこと)がありましたら教えてください。

Aベストアンサー

解析力学は、物理的イメージを簡単に描くことができるニュートン力学をわざわざ抽象化する理論ですから最初はかなりとっつきにくいというか、何でこんなことするんだと感じる場合が多いので、注意が必要です。量子力学を理解するという点に絞るなら、それを意識した教科書の方がいいでしょう。
 と書きつつ、そのような教科書の例を知らないのですが、佐藤文隆先生の書かれた「運動と力学」(岩波書店)の参考文献において、量子力学や統計力学との関係を意識した入門書として
宮下精二著「解析力学」(裳華房)と
高橋康著「量子力学を学ぶための解析力学入門」(講談社)
があげられています。申し訳ありませんが、ご自身で確認してみてください。(なお、文隆先生の「運動と力学」も解析力学の本なのですが、物理屋以外には多分とっつきにくいでしょう)

なお、前の投稿で、解析力学をマスターしてからと書きましたが、量子力学の基本的概念である行列とベクトルによる現象表現を理解するには、離散固有状態の系について勉強するのが一番で、それだけなら解析力学の知識はあまり必要ありません。
たとえば、
J.J.サクライ著 「現代の量子力学」(吉岡書店)や
ペレス著「ペレス量子論の概念と手法」(丸善)
などの最初の方を読めばよいと思います。

J.J.サクライは私が学生のころ、理学部物理における量子力学の教科書の定番でした。(今でもかな?)
ペレスの本はEPR相関やエントロピー、観測問題など標準的な量子力学の教科書でさらっとしか触れていない話を多く取り上げており、最近流行りの量子暗号などを理解するには好適な教科書です。

解析力学は、物理的イメージを簡単に描くことができるニュートン力学をわざわざ抽象化する理論ですから最初はかなりとっつきにくいというか、何でこんなことするんだと感じる場合が多いので、注意が必要です。量子力学を理解するという点に絞るなら、それを意識した教科書の方がいいでしょう。
 と書きつつ、そのような教科書の例を知らないのですが、佐藤文隆先生の書かれた「運動と力学」(岩波書店)の参考文献において、量子力学や統計力学との関係を意識した入門書として
宮下精二著「解析力学」(裳華房...続きを読む

Q素粒子研究室に秀才が集まるのはなぜ?

東大や京大を初めほとんどの大学で素粒子研究室は一番人気らしいです。そこに受かる連中は、数学オリンピックで入賞するレベル、大学入学時には大学の物理の勉強はほとんど終えていて、院試はほとんど満点に近い秀才です。素粒子には何の魅力があるのでしょうか?

Aベストアンサー

素粒子研究室にいれば”あの人は能力オリンピックの最高峰だ”という評価が周りから受けるからなのではないですか。しかし、いくら難しい数式がわかってもお金持ちにはなりません。脳学者の茂木健一郎さんも彼女から”そんなことやってお金になるの”と言われて、一時法学部へ行ったようです。
純粋に知的好奇心を満足するには、あまりにも高度化していますし、昔のように紙とペンだけで研究するのではなく、CERNのような加速器を使った実験も必要です。
優秀な頭脳を成果が生まれるかどうかわからないことに浪費することのないように祈るばかりです。

Q大学の工学部で相対性理論とか量子力学

大学の工学部で相対性理論とか量子力学をきちんと教えているところってどこでしょうか?
東工大の電子物理工学を出ている人でもよくわかってないみたいなので、工学部だといったいどういう人なら勉強してるのだろうとか不思議です。

Aベストアンサー

量子力学: これは工学部でも電子工学や材料を勉強するならば
避けて通れない分野ですから、きちんと教えられていると思います。

特殊相対性理論: 特殊相対性理論という講義はたぶん開かれませんが、
 電磁気学か力学の講義の一部で、ローレンツ変換などについて
 ごく浅く習うと思います。

 ただし、工学部の専門科目で、相対性理論を使うことはほとんど稀なので、
 忘れてしまう人やそもそもよく理解しなかった人も多いと思います。

一般相対性理論: これは工学部ならばまず開講されないと思います。
 そもそも一般相対性理論が必要になるのは、天体物理か、
 素粒子・原子核物理を研究する人だけですし、
 普通工学部ではそんなことは研究しません。

工学部の大学生で一般相対性理論に詳しい人:
 大学の講義ではなく、個人的に興味をもって独学で勉強した人ではないでしょうか?

回答者が相対性理論に興味をもった高校生で、工学部に進学するか悩んでの質問であれば、
工学部に進学して、相対性理論は自分で本を読んで勉強するという手もあることも
検討してください。
  

Qデルタ関数のポテンシャル

シュレーディンガーの式
[-(h^2/2m)(d^2/dx^2)+Vδ(x)]ψ(x)=Eψ(x)・・・★
の解のx=0での接続条件はどのように求めたらよいのでしょうか?

★の両辺を-εからεまで積分し、ε→0とすれば・・・、のような事をやれば、
ψ(+0)=ψ(-0)
ψ'(+0)-ψ'(-0)=αψ(0)
という感じになったと思うのですが、どうも上手くいきません。


1.∫[-ε→ε]d^2ψ/dx^2 dx =ψ'(+0)-ψ'(-0)となる理由
(結論を見る限り、d^2ψ/dx^2はx=0で(δ関数的に?)発散していますが、この場合にも微積分学の基本定理は成り立つのでしょうか?)

2.∫[-ε→ε]Eψ(x)dx=0となる理由
(要するに、ψがx=0で有限である理由です。ポテンシャルがδ関数で発散しているので、ψもx=0でおかしなことになっていない保証はない気がするので)

3.ψ(+0)=ψ(-0)となる理由
(もう一度何かを積分すれば導けた記憶はあるのですが)

の3つが分かれば、問題ないと思います。

シュレーディンガーの式
[-(h^2/2m)(d^2/dx^2)+Vδ(x)]ψ(x)=Eψ(x)・・・★
の解のx=0での接続条件はどのように求めたらよいのでしょうか?

★の両辺を-εからεまで積分し、ε→0とすれば・・・、のような事をやれば、
ψ(+0)=ψ(-0)
ψ'(+0)-ψ'(-0)=αψ(0)
という感じになったと思うのですが、どうも上手くいきません。


1.∫[-ε→ε]d^2ψ/dx^2 dx =ψ'(+0)-ψ'(-0)となる理由
(結論を見る限り、d^2ψ/dx^2はx=0で(δ関数的に?)発散していますが、この場合にも微積分学の基本定理は成り立つのでしょうか?)

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Aベストアンサー

確かにeaternさんの疑問は誰もが感じる(べき)正しい疑問だと思います。つまりこういった異常なポテンシャルを持つ問題は取り扱いが難しいことが知られています。
私が学部でポテンシャルによる散乱問題を習った時には、問題を解く時の理論的なよりどころは連続の方程式だと習ったと覚えています。そのことは確かシッフの教科書にも議論があったと思います。(卒業の時に後輩にあげたので量子力学の教科書が手元にありませんので確認できませんが)

よって波動関数が連続である必要はまったく無いと思います。しかし大抵の教科書では簡単化のためといって、波動関数の連続性を”仮定”します。一般にはこういった異常なポテンシャル問題は量子力学的意味のある系かどうか自明でありませんから、取り合えず意味のある答えがあるかどうか計算してみようよというくらいの態度だと私は考えています。取り合えずその仮定を受け入れたします。

(1)φ(+0)=φ(-0)を仮定として受け入れる。

すると以下の事が導けます。

(2)∫dx d/dx(dφ/dx)=∫d(dφ/dx)=[dφ/dx]_{-0→+0}
=dφ(+0)/dx-dφ(-0)/dx


(3)一方でd/dx(dφ/dx)=(αδ(x)-E)φですから、0を含む微小領域[-ε,+ε]で積分してεをゼロにすると

∫dx(αδ(x)-E)φ=αφ(0) -Eφ(0)*2ε=αφ(0)

なので

dφ(+0)/dx-dφ(-0)/dx=αφ(0)

が導けます(Eも定数としましたが、これも必要ないかもしれません)。

(3)を際に波動関数が[-ε,+ε]で連続だという事を仮定したのでエネルギーに比例した項の積分は積分領域の幅×原点での波動関数で近似しましたが、結局積分領域がゼロの極限をとるとゼロです。波動関数が連続であれば微分が飛んでいても積分に何の問題もありません。
これは積分領域をx<0, x>0に分けて考えれば直感的にも納得いくでしょう。関数が滑らかでないところで積分領域を分けて考えると積分は二つの領域の和です。

最終的には量子力学で使う積分、ひいては物理で使う積分はるベールグ積分の意味で定義されていると見なすべきでしょう。私は難しい事は知りませんが、とりあえずは関数が折れ線や、さらには飛びがあっても、それが一点で起こっている限り積分測度はゼロなので大丈夫だと思います。
一点の効果は積分に利きません。もしも一点から有限の値があるいう風に積分が定義されているなら、任意の線分に実数は無限に存在するので積分は全て発散してしまいます。

(2)を導く際に、dφ/dxが連続でないと言っておきながら、更にその微分を積分するのはOKかという疑問があるでしょう。一階微分の飛びは原点の一点に限られますから、その二回微分も原点では定義されていません。しかし二回微分の値など知らなくても、やはり積分領域をx<0、x>0の二つにわけて積分すれば問題ないことが理解されると思います。なぜならやはり積分測度がゼロだからです。

と大体数学的にはかなりいい加減説明ですが、物理をやる上ではこれくらいの理解で良いのではないでしょうか。気になる場合にはるベールグ積分を勉強することになるんでしょう(数学を勉強したからといって物理の全てを厳密な方法で理解できるかどうかは疑問です)。


最後に(1)の仮定ですが、これは必ずしも必要ではありません。なぜなら量子力学の要請は確立密度

j=-i(φ*∂φ-φ∂φ*)     (∂=d/dx)

が連続であればよいことだけですから。異常なポテンシャルを解析する方法にはいくつかあるでしょうが、最も物理的なのは有限なポテンシャルの極限としてそれらを理解する事です。δ(x)ポテンシャルの場合ならそれは[-ε/2,+ε/2
で高さεを持つ階段型ポテンシャルのε→0極限として理解するとか。こういう理解では通常波動関数は連続で微分が飛びます。

確かにeaternさんの疑問は誰もが感じる(べき)正しい疑問だと思います。つまりこういった異常なポテンシャルを持つ問題は取り扱いが難しいことが知られています。
私が学部でポテンシャルによる散乱問題を習った時には、問題を解く時の理論的なよりどころは連続の方程式だと習ったと覚えています。そのことは確かシッフの教科書にも議論があったと思います。(卒業の時に後輩にあげたので量子力学の教科書が手元にありませんので確認できませんが)

よって波動関数が連続である必要はまったく無いと思います...続きを読む


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