数学問題に物理用語を用いた解法が存在するのか?

このQ&Aのポイント
  • 物理の問題が数学用語を用いて解かれることは多々あります。物理数学と呼ばれる分野では、ベクトル解析、テンソル解析、微分方程式などが使われます。
  • 一方、数学の問題に物理用語を用いた解法も存在します。具体的な例としては、ペレルマンによるポアンカレ予想の証明では、熱量やエントロピーなどの物理的な概念が重要な役割を果たしています。
  • 物理の用語を用いた数学の問題解法は、応用数学や物理数学の研究でよく見られます。力や質量、運動量、運動エネルギーなどの物理的な概念を数式や式変形に取り入れることで、問題解決の手がかりとなることがあります。
回答を見る
  • ベストアンサー

数学の問題が物理用語を用いて解かれるものはありますか?

物理の問題が数学用語を用いて解かれることは多々あります。 それは物理数学と呼ばれる分野で、wikipediaによると、 ベクトル解析、テンソル解析、微分方程式、常微分方程式、偏微分方程式、フーリエ級数、フーリエ変換、ラプラス変換、微分幾何学、群論、特殊関数、複素解析、複素関数 などがあります。 では、数学の問題が物理用語を用いて解かれるものはあるのでしょうか? 物理用語とは、力、質量、運動量、運動エネルギー、電流、電圧、磁荷などです。 ペレルマンによるポアンカレ予想の証明には、熱量・エントロピーなどの物理的な用語が登場する、と聞いたことがありますが、それ以外のわかりやすい具体的な例を教えていただければありがたいです。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • post_iso
  • ベストアンサー率48% (14/29)
回答No.2

大学の教授から聞いた話ですが、昔は数学科と物理科の区別が特になく、学生は両方を当然のように学んでいたそうです。 そして、現在になって専門分野化により細分化され、数学科と物理科のように区別をし、数学科ではより高度な部門(整数論など)を研究していっただけのことです。 なので、現在の物理の中に数学の用語がでたり、数学の中に物理の用語が出たとしても当然のことです。 ニュートンが微分を考えたのも、数学的な見地というより、速さとしての物理用語で微分を考えたので、微分は物理用語とみることもできます。

その他の回答 (1)

  • naniwacchi
  • ベストアンサー率47% (942/1970)
回答No.1

こんばんわ。 いままでの物理学は、その「形式化」のために数学を活用してきたように思います。 ペレルマンの証明では、温度、エネルギー、エントロピーといった用語が出現しますね。 このように、数学の証明へ物理学の用語・考え方が適用されたことは、非常に画期的なことだと思います。 その数学の詳細を知らないので正しいのかはわかりませんが、 「非可換幾何学」というのもある種物理的な考え方から「逆輸入」されたものかもしれません。 これからもこのような「逆輸入」で解決されるものが出てくるような気がします。

関連するQ&A

  • 機械工学と数学

    機械工学で特に重要な数学は何ですか? 【微積分/線形代数/ベクトル解析/フーリエ級数/ラプラス変換/偏微分方程式/常微分方程式/複素解析】

  • AI時代と数学力

    今後のAI時代で数学力は鍛えておいた方がいいですか?数学は苦手ではありませんが、仕事の関係でたまに勉強しています。大学の数学の講義では、微積分、線形代数、常微分方程式、ラプラス変換、複素関数、フーリエ解析などを学びました。個人的に好きだったのはラプラス変換です。

  • 古典物理学各分野に必要な数学について

    理工系大学1年の者です。古典物理学各分野に必要な数学が分からず困っています。物理学に必要でない数学はないそうなのですが、古典物理学入門のレベルで古典物理学各分野(力学・波動と光・熱力学・電磁気学)を学ぶ前に勉強した方が良い必要な数学とは何なんでしょうか?自分なりに物理数学の本の内容などを調べてみると、微分積分・線形代数学(ベクトルと行列)・ベクトル解析・常微分方程式・偏微分方程式・複素解析・フーリエ級数・フーリエ変換・ラプラス変換というものが必要だとまでは分かりました。ですが、それぞれどの分野で必要となる数学分野なのかが分かりません。(例えば力学にはあれが必要で、電磁気学にはあれが必要で・・・という感じで)。また微分方程式を学ぶ前に、微分積分と線形代数学の勉強が必要であるらしいなど、各数学分野で必要とされる他の数学の分野の予備知識や、それによって決まる数学を勉強する順序が分かりません。 ですので、私のように入門レベルでまず必要な数学、「力学は・・・、電磁気学は・・・を前もって勉強した方が良い」、また「予備知識、それに伴う数学の勉強の順序は・・→・・→・・」といった感じでアドバイスをお願いします。また私が何か勘違いをもししていたら、その指摘もお願いします。 よろしくお願いします。

  • 物理学やコンピュータで解かれた数学の問題は?

    ポアンカレ予想はペレルマンによって、微分幾何学と物理学の手法を使って解かれた。 証明には熱量・エントロピーなどの物理的な用語が登場する。 四色問題は、アッペルとハーケンによって、コンピュータを利用して解かれた。 しかし、あまりに複雑なプログラムのため他人による検証が困難であることや、ハードウェアおよびプログラムのバグの可能性を考慮して、この証明を疑問視する声があった。 その後、プログラムの改良や再証明が進められており、現在、四色問題の解決を否定する専門家はいない。 とウィキペディアに書かれていました。 数学の定理の証明で、物理学の手法やコンピュータで解かれたものは他にありますか?

  • 物理数学の参考書について

     こんにちは。私は物理数学を学ぼうと思っています。その際、分野別(例えば、線形代数、常微分方程式、複素関数など)の本を一冊ずつこなすのが良いでしょうか。それとも、物理数学と銘打った本を学ぶのが良いでしょうか。また、物理数学と銘打った本を学ぶには、どのくらいの予備知識が必要でしょうか。ちなみに、物理学科2年終了程度の力をつけたいと思っています。よろしくお願いします。

  • 大学の数学科の数学

    私は今、物理科4年生で理論物理を学んでおり、大学院に進学予定です。 そのためかなり高度な数学も学ぶ必要があり、今苦心しているところです。 私はまだ学部生なので、そこまで高度なことは学んでないのですが、 群論、微分幾何、リーマン幾何学、リー代数、トポロジー、ホモロジー、ホモトピー、ルベーグ積分、ヒルベルト空間論、位相、多様体 などという言葉を研究室内でよく耳にするので、恐らくこういうのを今後学んでいかなければならないのだと思います。 しかし、私は、物理数学として学部時代に少し学んだだけで、ちゃんと体系的に学んできたわけではないので、数学科の人が何をどういう順番で学んでいるのかよく知りません。 上にあげたような分野も、それを学ぶ前に前提として学んでおかなければならないことが何なのかが全く分かりません。 そこで質問なのですが、数学科の人たちはどのような科目をどのような順番で学んでいるのでしょうか?そして数学科の人が卒業するまでに求められる範囲というのはどのへんまでなんでしょうか? 例えば物理学科だったら、すべての学生に求められる範囲(とその順番)は 力学 電磁気学 物理数学(微積分・線形代数・ベクトル解析・フーリエ解析・複素解析・確率・統計) ↓ 特殊相対性理論 解析力学 熱力学 ↓ 量子力学 統計力学 といった感じだと思います。 色んな大学の数学科のホームページのカリキュラムのところを見たのですが、 「代数1」「解析1」みたいな感じの名前ばっかりで、中身がなんなのかは分からないのが多いです。 そいういう大雑把な名前ではなく、フーリエ解析とか群論、みたいにある程度具体的に教えていただけると助かります。 あと、数学の体系についても少し教えてもらえるとうれしいです。 私の理解だと、数学の分野は大きく分けて、 代数学・解析学・幾何学・集合論・確率統計・情報理論 に分かれると思うのですが、大体合ってますか? 例えば線形代数は代数学、微積は解析学に入りますが、例えばフーリエ解析や複素解析はどこに入るのでしょうか?解析ってついてるくらいだから解析学ですかね? 位相やヒルベルト空間論や離散数学はどこに入りますか? また、幾何学や集合論にはどういうのが含まれるのでしょうか?特に学部レベルだと何をやるんでしょうか? 色々質問しましたが、答えたいものだけ答えていただくのでも構いませんのでよろしくお願いします。 長くてすみません。

  • 物理の勉強方法(未習の数学に対して)

    物理学の勉強の仕方 相対論に興味がでてきました。 しかし相対論は大学の講義に残念ながら含まれていません。 相対論はテンソル等を導入して説明できるとよく聞くのですが、 大学ではまだテンソルも習っていません。 この場合の勉強法なのですが、 1、先にテンソルの本を読んで、テンソルについてある程度の知識を得てから相対論へ挑戦する 2、相対論の本をまず読んでいき、テンソルに慣れる。もしテンソルがよくわからないならテンソルの 本を買い、必要な所だけを読む のどちらがいいでしょうか?数学は線形代数や応用解析(フーリエ、ラプラス等)は履修済です。 あと、これから相対論だけでなく、興味のある分野を勉強したいと思ったときも 1、わからない数学がでてきたら先に数学の本でそこを勉強する 2、まずはその本を読む。→わからなければ数学の本を買う→必要なところのみ読む→物理の本 がいいのかどちらの方法が効果的なのでしょうか?

  • 制御に必要な数学について

    はじめまして。 私は大学二年生で、数学科や物理科と迷った挙句、結局、制御システムを専門とする学科に所属しています。 理学が大好きな工学部生です。 数学は、1年の時に線形代数と微積(イプシロンデルタなんかはほとんど使わない感じのもの)を習い、 今現在は、授業でフーリエ・ラプラス変換、複素関数をやっています。 後期に行列論(行列論,擬似逆行列,値域と零化空間,A不変部分空間,遷移行列)、偏微分方程式をやるようなのですが、なんだか数学が物足らなく感じてしまいます。 そこで、独学で数学をもっと深いところまでやってしまおうと思うのですが、制御に大切な(必要な)数学を教えていただけないでしょうか? 今、一番疑問に思っていることは、 ・微積は、解析学のようにイプシロンーデルタを用いた知識まで知っと いた方が良いのか。それとも、それほど厳密にやらなくても十分なのか。 ・関数解析学を勉強すると役立つか(色々調べていたら関数解析に興味が湧いてきました ・それ以外にも、やっといた方がよい数学の分野はあるのか。 ・どうやら制御に線形代数は必須なようですので、おすすめの参考書なのがありましたら、紹介してください。 以上が質問したい内容です。 よろしくお願いします。

  • 数学を独学で学ぶにあたって

    最近、数学(大学以上の内容)を独学で勉強しようと思いました。 そこで、自分なりに調べて見たものとして  基礎論?(論理学、集合論、自然数論)  代数学(線形代数、抽象代数、ブール代数、整数論、群論)  解析学(微分方程式、位相解析、測度論、複素関数論、変分)  幾何学(ユークリッド幾何、非ユークリッド幾何、解析幾何、射影幾何、微分幾何)  トポロジー(位相空間、多様体、グラフ理論) のようなものがありました。 分類すること自体にあまり意味はないのかもしれませんが、 すでにここに挙げたものについて言葉がおかしいものや まだ名前の挙がっていないものでこういった学問がある などアドバイスしてください。 また、先にこれは学んでいたほうがよいというような ものがあれば教えていただけると嬉しいです。 私は物理学を修了しているので多少数学はやっていましたが、 数学屋さんから見ると穴だらけの数学のような気もするので、 大学初年度の線形代数くらいから もう一度きっちり抑えていくくらいの気持ちではいます。

  • 解析的の意味?

    数学の用語に関する質問です. 方程式を解く際に, 「解析的に解けないので数値的に解く」 場合がよくありますが, なぜ 「解析的」 と呼ぶのでしょうか? 「代数的」 の方がしっくりくるのですが. 複素関数の分野でしたら解析的は微分可能といいますし,場合によって読み手が解釈を変更する必要があるのでしょうか?