この世界の謎を解き明かす 高校物理再入門

[表紙]この世界の謎を解き明かす 高校物理再入門

A5判/232ページ

定価(本体1,980円+税)

ISBN 978-4-297-11663-7

電子版
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書籍の概要

この本の概要

本質を突いた解説で根強いファンをもつ,吉田伸夫氏の最新著書!

「「物理は高校で勉強した」と思っているあなたに言いたい。真の物理学は,高校で学んだことのほんの少し先にあると。」
(本書「はじめに」より)

高校物理で学ぶ内容を著者独自の視点でまとめ直し,指導要領にはできるだけ従いながらも,原子内部からブラックホールまで具体的な事例と結びつけて,ていねいに解説。
本書を読めば,物理学がまさに,世界とは何かを知ろうとする人間の営みであると,実感できるでしょう。

こんな方におすすめ

  • 「目からウロコ」の体験をしながら高校物理を学び直したい方

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目次

はじめに

  • 本書の特徴
  • 頻繁に使う近似式

第1章 力学 ― 重力による運動

1-1 重力と放物運動

  • 斜面での加速度運動
  • 等加速度運動
  • 落下加速度の斉一性
  • 成分分解
  • 放物運動
  • 【ケーススタディ】月面での放物運動
  • 慣性の法則

1-2 ニュートンの重力理論

  • ケプラーの法則
  • 月とリンゴ
  • 月軌道上の加速度
  • ケプラー第3法則の導出
  • 逆2乗則の係数
  • 【ケーススタディ】ブラックホールと暗黒物質

1-3 力の統一

  • 作用・反作用と万有引力の法則
  • 運動の法則
  • 重力ポテンシャル
  • 重力の位置エネルギー
  • 【ケーススタディ】オウムアムアの軌道
  • 力とは何か
  • 【コラム】一般相対論入門

第2章 電磁気学 ― 粒子と場

2-1 静電気力と物質の構造

  • 原子と原子核
  • クーロンの法則
  • 物質を結合させる力
  • 物質の構造
  • 近接力の起源
  • 電場と電位
  • 電気力線
  • コンデンサーの電気容量
  • 【ケーススタディ】雷の発生

2-2 磁気と電流

  • 電流と磁場の相互作用
  • 磁場が電流に及ぼす力
  • ローレンツ力
  • アンペールの法則
  • 単位と用語に関する混乱
  • 磁化の扱い
  • 磁場内部での電荷の運動
  • 電磁誘導の法則
  • 電磁波の発生
  • 【ケーススタディ】ブラックホールのジェット

2-3 電磁場のエネルギー

  • エネルギーの変換
  • エネルギーはどこに蓄えられるか
  • 電気抵抗で消費されるエネルギー
  • コンデンサーに蓄えられるエネルギー
  • 磁場のエネルギーと交流回路
  • 【ケーススタディ】自己エネルギーとくりこみ理論
  • 【コラム】電磁気と相対論

第3章 原子物理 ― 波動力学の視点

3-1 振動と波動

  • 安定な均衡状態
  • 単振動
  • 波動の伝播
  • ドップラー効果
  • 重ね合わせと干渉
  • 定在波の形成
  • 【ケーススタディ】長周期地震動

3-2 量子効果と原子の構造

  • 古典論の不安定性
  • 原子が持つエネルギー
  • 物質波のアイデア
  • 【ケーススタディ】水素原子の定在波
  • 現在の解釈

3-3 物質はいかにして生まれたか

  • 質量とエネルギー
  • 物質の誕生
  • 原子核と原子の形成
  • 元素の合成
  • 世界はなぜ多様なのか
  • 安定性と多様性が両立する世界
  • 【ケーススタディ】「キログラム」の定義
  • 【コラム】ボーア模型を教えるべきか

第4章 熱力学 ― 統計力学への入り口

4-1 流体内の物体の運動

  • ストークスの法則
  • 粘性抵抗と慣性抵抗
  • 【ケーススタディ】スポーツ選手が受ける抵抗
  • 理想化という手法

4-2 気体分子運動論

  • 気体分子というアイデア
  • ボイル=シャルルの法則
  • 理想気体の分子運動
  • 分子の衝突による力
  • 理想気体の状態方程式
  • 【ケーススタディ】ファン・デル・ワールス方程式

4-3 熱と温度

  • 気体のエネルギー
  • 熱の流れ
  • マクスウェル分布
  • エネルギーはどのように分配されるか
  • エネルギー等分配則
  • 仕事とエネルギー
  • 熱力学第一法則
  • 気体の熱容量と比熱
  • 【ケーススタディ】筋肉による仕事
  • 【コラム】エントロピーの正体

終章 ― エネルギーとは何であり,なぜ保存するのか

  • 宇宙
  • 原子核と素粒子
  • 生命
  • 物理学による統一的な世界観
  • エネルギーとは何か
  • 物理学の方法論

著者プロフィール

吉田伸夫(よしだのぶお)

1956年,三重県生まれ。東京大学理学部物理学科卒業,同大学院博士課程修了。理学博士。専攻は素粒子論(量子色力学)。科学哲学や科学史をはじめ幅広い分野で研究を行っている。