原理、性質とはなんですか？

質問

表題の通りです。
例えば、飛行機が飛ぶ原理、自転車がバランスを崩さずに走れる理由（ジャイロ効果では説明できない？）は、
未だにわかっていないそうです。

しかし、現実に飛行機は飛んでますし、自転車はバランスを崩さずに走っています。
ならもう、それはそういう性質なんです、で済む話ではないのでしょうか？
そもそも原理とはなんなんでしょう？
そうなるのはなぜ？→～だから。→じゃあそれはなぜ？→～だから。→そんでそれはなぜ？→……
と繰り返していけば結局どこかしらで、そういう結論に持っていかざるを得なくなるのでは、と思います。

回答No.17

noname#175206 · ベストアンサー

お礼、ありがとうございます。#16他です。

>これは今ある原理は誰がどう考えてもそうに違いない、と確定している状態なのですか？

　ぎっくう！　「確定」を「仮定」と言い換えれば、お見事と申し上げるよりほか、ありません。「これは原理としとこう！」と決めた方々の内心の付かれたくないところを、ピンポイントでズバリと、でしょうか。「これは原理にしとこう」と決めた人々の内心はおそらく間違いなく以下の感じであるに違いありません。

「うーん、あたしらにゃこれ以上分けられないし、分からんし。しゃあない、これ原理にしとこ。頭の切れる奴が、後から『これが原理のわけねーじゃん。ほれ、証明できるぜ』とか言うんだろうなあ。でも、あたしらじゃ限界だから、ここいらで我慢しとこ」

>それとも、未だにまだ分解できるだろ、と研究を続けている人もいるのでしょうか？

　もちろんです。素粒子物理学が分かりやすいでしょうか。

「陽子と電子で最後まで来た。中性子は、陽子＋電子だしな。これでゴールっと」
「あれあれ、電子は最後でいいみたいだけど、なんか陽子だか中性子だか、まだもっと小さいのからできてるみたいだし、なんか小さいのも出てる。名前、クォークとニュートリノにしとくか」
「おやおや？　どうも一瞬だけ現れて消える不思議なちっちゃいのがあるみたいだ」（by 湯川博士、超有名な中間子）
「なんか、クォークとニュートリノ、種類が多いなあ。一瞬のやつら、とんでもなく重いのもあるし。あ、なんか小さいひもが一つだけあって、それのぶるぶるの仕方でいろいろ、とか考えると説明できんじゃないか？　うん、行けそうだ」（ひも理論、そして超ひも理論で、宇宙論まで手を出すようになる）
（そして、あーだ、こーだは未だに終わる気配もなし）

　やはり、いったん「ここがゴール」と決めても、まだちっちゃく分解できると、後から気が付くことも、少なくないようなんです。
　でも、本当はまだ分けられるのに、いったん「ここがゴール」と決めた人々も、そのときまでに分かったことを一生懸命考えて、ベストは尽くしたことは認めてあげなきゃいけないんでしょうね。

>ということは、歴史上は定理よりも原理のほうが先に確立された、ということですか？

　ええ、そうですね。ただ、確立したというよりは、とりあえずそれ以上分からないし、まあまあ理論を作るのに行けそうだし、要はしょうがないし問題なさそうだから「妥協した」、というほうが正確かもしれません。「てこの原理」も、古代に気が付いた当時はそれ以上分からなかったのでしょう。

>ある法則が発見されても、その原理たるものが証明され、その上でその原理でもって導かれることを確認されないといけないのですか？

　この場合、原理が証明されるとは、あるところより先は理屈をこねるのが（その時の関係者には）無理だけど、観測や実験が示す事実はてこでも動かないといったところでしょうか。
　仕方がないから、そういうのを精選して、できるだけ少なく原理を決めちゃう（妥協するとも言う^^;）わけですね。

　仕方ないけど原理にしたくないものもあります。凄く物理学を進歩させたのに。
　たとえば量子力学なんですが、計算していくと、あちこちで無限大が出てきて、にっちもさっちも行かなくなってた時期がありました。
　妥協について賢い人、うーん狡猾な人かもが、

「じゃあ、無限大になる、ここやそこ、実験結果の値になることにしちゃおう。できるだけ、そういうの、少なくなるようにだけど……」

としてみたら、うまく行って、またするすると量子力学の理論は発展を再開しました。この「技法」を「繰り込み」というんですが、今のところ、一応「原理」ではあるんですが、数学屋さんはもちろん、そんなの正しいと認めませんから、後ろめたい物理屋さんは「技法」と言うことが多いです。「原理」と呼ぶ物理屋さんも、妥協っぽくないよう、一生懸命に言葉を飾ってる感じが、私個人としては強く感じられます(^^;。

　物理現象を、分解できるだけ分解するのも大事だけど、それ自体が最も大事というわけでなく、とにかく理論、その理論の範囲内では矛盾がない理論を作って、その理論で物理現象を説明し、さらに未知のことも予想して、実験屋さんや観測屋さんに検証を頼むのが、理論屋さんの一番大事な仕事です。

　そして、原理は理論ができちゃうと、「もう基礎にした原理なんて、どうでもいいや」ということも少なくありません。
　たとえば、特殊相対論では「光速度不変の原理」なるものがありますが（あとガリレイそのままの「どんな慣性系でも物理法則は同じだよ原理」があります）、そこから出発して「ローレンツ変換式」なる特殊相対論では、そこから出発すれば何でもそれで説明できる式にたどり着きます（その式自体は相対論以前に作られてましたけど）。
　そこまでたどり着けば「特殊相対論の原理なんて、もう忘れて全然OK！」ということになっちゃうんですね。その二つの原理は数式、何にもありませんから、理論展開に使えませんし。

　数学でもあるんですよ。「１＋１＝２」は、当たり前です。数学を数学として支える正しさを研究する、数学基礎論という分野があります。その分野のある有名な本では300ページを超える分量であれこれ述べた挙句、「こうして、数学では１＋１＝２としてよいのである」と出てきます。基礎論の人々にとって、１＋１＝２は定理みたいなものです。
　でも、１＋１＝２、そんなことは何故かを理解しなくて、普通は構いませんし、実際、基礎論の人々以外は誰も気に留めません。「そんなことは、当たり前だ」と言うかわりに「そんなこと、１＋１＝２みたいなもんだ」と言うことすらあります。

　基礎論以外の数学はそうだし、物理学は数学が神様ですけど、１＋１＝２は原理ですらない「当たり前」です。その他、数学で証明されてることは、物理学では「当たり前」であって、わざわざ「原理」と名付けはしません。

　原理について、極論の一つとして「原理なんて当座がしのげればいいだけのもん。理論に最低限必要で使える数式さえ揃えば忘れていいしね」と言ってもいいことも多いでしょうね。使える理論こそ大事であって、原理なんて最初だけ便利な小道具にしか過ぎないと考える方がおそらくは多くのケースで正解だと、実は私自身、内心では思ってたりします(^^;。

お礼

ありがとうございます。
大変よく理解出来ました。