物理学科と数学的能力

質問

大学の物理学科についての質問です。
大学での物理学の講義は、もともと数学的処理能力の高い人でなければついていけないでしょうか？
たとえ得意ではなかったとしても、努力して勉強すれば補うことはできますか？
また、実験系の研究室では実験を教授と共に行うと思うのですが、理論系の研究室では具体的にどのようなことをするのでしょうか？
それから、数学が得意でなければ、理論系より実験系の方が適しているというようなことはあったりするのでしょうか？
質問が多く、申し訳ありません。
ご存知の方、宜しくお願いいたします。

回答No.3

kendosanko · ベストアンサー

> 大学での物理学の講義は、もともと数学的処理能力の高い人でなければ
> ついていけないでしょうか？　たとえ得意ではなかったとしても、努力して
> 勉強すれば補うことはできますか？

人それぞれ。会ったことがないあなたの状況はわからない。
学年があがるにつれて、
理論系の講義はどんどん抽象的な話になり、
実験系の講義はどんどん個別材料の話になる
ということは事実ですが、
物理と数学は表裏一体のもので、
実験系だから、完全に数学から逃れられるというわけじゃありません。

たとえ、卒業研究が材料を加工してデータをとる作業であっても、
必ずそれと比較する理論式が必要だし、
その理論式を自分で確認するだけの数学力は必要です。
その式さえ導出できないなら、研究室内で、卒業研究の中間発表とかを
するときに、研究室のスタッフ全員（教授だけでなく、院生の人たちからも）
から大きなプレッシャーがかかるでしょう。

また実験データの統計処理には統計学のソフトウェアの知識が必要で、
当然、フーリエ変換（微積分の一種）や初等的な信号処理論の知識が欠かせません。
実験であれ、持論であれ、データを可視化するMathematicaのような
ソフトウェアには数学の知識が必要です。

基本的に物理学部は、努力の世界ではなく、「物理が好きな人」の世界だと思って下さい。
たとえ高度な数学を使っていても、使っていなくても、
「物理が好き」なので、毎日でも苦痛じゃない「好奇心旺盛な人たち」が集まってきます。

> 理論系の研究室では具体的にどのようなことをするのでしょうか？

自分の場合は、さんざん研究室のゼミで岩波書店の理論物理学（大きな事典ほどの厚さ）を1日に30～40ページほど（かなり大量に）、わけがわからないまま、頭が切れる院生（博士号）の「実に楽しそうな」説明で聞かされ、自分の能力のなさを痛感したあと、その難しい理論（テンソル型の偏微分方程式）をコンピュータプログラミングに落とす作業でした。課題は教授が与えた複数の課題から選ぶので、ある程度の選択肢あり。

お礼

他の方もおっしゃっていますが、やはり実験と理論は表裏一体なのですね。
数学はそれを語る手段と言うことで、重要性が良く解りました。
それから、ソフトの使い方にも数学力が必要なのですか。

＞基本的に物理学部は、努力の世界ではなく、「物理が好きな人」の世界だと思って下さい。
たとえ高度な数学を使っていても、使っていなくても、
「物理が好き」なので、毎日でも苦痛じゃない「好奇心旺盛な人たち」が集まってきます。

＞自分の場合は、さんざん研究室のゼミで岩波書店の理論物理学（大きな事典ほどの厚さ）を1日に30～40ページほど（かなり大量に）、わけがわからないまま、頭が切れる院生（博士号）の「実に楽しそうな」説明で聞かされ、自分の能力のなさを痛感したあと、その難しい理論（テンソル型の偏微分方程式）をコンピュータプログラミングに落とす作業でした。課題は教授が与えた複数の課題から選ぶので、ある程度の選択肢あり。

このような実際の経験をもとにされた情報は本当に興味深く、ためになります。
是非参考にさせて頂きます。ありがとうございました。

回答No.4

strain1217

すこし前の人ですが、アメリカ合衆国のコロラド大学にジョージ　ガモフと言う理論物理学者がいました

ある時、数学的な表示がわからないので知人の数学者にアドバイスを受けた時に
この問題が解からない生徒には単位をやらないと言われたと　自伝にあります

アンシュタイン、ファインマン他の物理学者も言っていますが　物理学はイメージが大切と言っています

随分昔の人ですが、ファラデーもその一人でした

イメージを大切にしてください

お礼

イメージですか。確かに、偉大な物理学者の理論はどれも卓越した発想力と想像力がないと考え付かないようなものが多いように感じます。
自分もイメージを大切にしたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.2

hiro822

自然科学や工学にとって、数学は言葉なので、
言葉なしにモノを語れるか、言葉なしに概念を理解できるか、
ということになります。

理論でも、実験でも重要性は変わりませんね。

でも、言葉が全てではないです。
物理的な洞察力は、数学力だけではない。
そういう面で、実験系の方が数学力の不足を補える可能性はあります。
でも、洞察力があったとして、それを表現できずに何になりますかね？
理屈なき実験データが何になりますかね？

理論系はそういう意味では、言葉遊びです。言葉なしにはできません。
そして、理論は実物と結びつかない限りは、実益になりません。

理論系と実験系は別個のものでは存在価値がどちらもなく、
合わさって、一体だと思います。
そして一体とするためには数学力が重要ですね。

お礼

なるほど。
やはりもとはひとつなものだけあって、実験と理論が一つになって物理学なのですね。
洞察力というのは、観察力のようなものでしょうか？
それとも、ひらめきのようなものでしょうか？
それから、物理にとって数学は言葉だと言う事が良く解りました。
ありがとうございました。

回答No.1

alwen25

＞理論系の研究室では具体的にどのようなことをするのでしょうか？

物理ではなく、化学ですがコンピュータを使った理論計算をしました。

＞それから、数学が得意でなければ、理論系より実験系の方が適しているというようなことはあったりするのでしょうか？

実験データの処理にも数学は必要です。

お礼

理論計算ですか。物理でも似た感じでしょうか？

＞実験データの処理にも数学は必要です。

おっしゃるとおりです。
教えていただきありがとうございました。