理学はロマン。いつか量子力学の面白さを知って欲しい！

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えっと、この記事をおすすめしたい読者像！？ペルソナっていうんですか？
（ペルソナ。最近、この言葉を知り、使いたくて使いました😅）

それはずばり、ロマンチックな人です。

ロマンチック：
現実の平凡さ・冷たさを離れ、甘美で、空想的・情緒的または情熱的であるさま。 

僕は学生の頃、理学部で物理学を学び、大学院では物性物理学の理論研に所属しておりました。 

そんな僕が、ロマンチックな方に向けて、是非理学という学問の海のように深い魅力についてお伝えしたいと思ったのでございます。

理系ではなく、数学とか大っ嫌いだし、そもそも科学が嫌いという方にこそ、是非興味を持ってもらえるような記事にしたいと思っています。
(冬ソナじゃなくて、ペルソナね！⇐言いたいだけ)

学生時代の当時、僕は女の子のお胸やお尻よりも、物理学に夢中となって興奮しながらヨダレを垂らして、寝る間も惜しんで、数式や計算に没頭していました。（変態💦）

　

僕は詳しい話は知りませんが、最近「引き寄せの法則？」とか「スピリチャル？？」的な話として「量子力学」 が注目を集めているそうですね。
人は波であり、良い波を出すことで、良い波が向こうからやってくるとか何とか(笑)

正直、そこら辺の話まではよく分かりませんが、割とガチで量子力学を理解したいのであれば、とにもかくにも、シュレディンガー方程式がスタートになります。

この世界の経験者は、これだけで飯がいくらでも食べれるでしょう(笑)
(もう現役を離れて大分経ってしまっているので、寂しいデス。
この世界に棲んでいる方に色々と魅力をたっくさん語って欲しいです(´;ω;｀)）

シュレディンガー方程式をWikiで調べると長ったらしく色々説明があります。
ちょっと、恐ろしいかもしれませんがみてみましょう！

シュレーディンガー描像では、量子系の時間的変化はその量子系の状態ベクトルや波動関数がその情報を持っていると考える。量子系の状態ベクトルおよび波動関数の時間的変化は、時間に依存するシュレーディンガー方程式によって記述される。状態ベクトル |ψ(t)⟩^{[注 2]}に関するシュレーディンガー方程式は一般に以下のように表される。

${\displaystyle i\hbar {\frac {d}{dt}}|\psi (t)\rangle ={\hat {H}}|\psi (t)\rangle \,.}$

ここで i は虚数単位、d/dt は時間に関する微分、${\displaystyle \hbar =h/2\pi }$ はディラック定数^{[注 3]}である。状態ベクトルの時間微分はヒルベルト空間の元を値に持つ実変数関数の（強）微分として導入される^[2]。状態ベクトルの微分とは、以下に示すように、すべての時刻 t で状態ベクトル |ψ(t)⟩ の差分商との差のノルムが 0 に収束するような関数 ddt|ψ(t)⟩ のことである。

${\displaystyle \lim _{h\to 0}\left\|{\frac {|\psi (t+h)\rangle -|\psi (t)\rangle }{h}}-{\frac {d}{dt}}|\psi (t)\rangle \right\|=0\qquad \mathrm {for~all~~} t\in \mathbb {R} .}$

^H は系全体の力学的エネルギーを表す演算子で、ハミルトニアン^{[注 4]}と呼ばれる。ハミルトニアンの具体的な中身は考える系に応じて異なり、対応する古典系のハミルトニアンを正準量子化して求めることが多い。

ハミルトニアンは自己共役な演算子であることが要請されるが、ハミルトニアンを自己共役とは限らない一般の線型演算子 ^L に置き換えた方程式

${\displaystyle i\hbar {\frac {d}{dt}}|\psi (t)\rangle ={\hat {L}}|\psi (t)\rangle }$

もまたシュレーディンガー方程式と呼ばれる^[3]。

シュレーディンガー方程式は非相対論的な方程式であり、相対論的領域に対してそのまま適用することはできない。しかし、ディラック方程式を変形することで相対論的なハミルトニアンを得ることができ、形式的にシュレーディンガー方程式と同様の形に表すことができる^[4]。etc..

シュレーディンガー方程式 - Wikipedia

はい。。おぇーーーですね。分かります。正常な反応です。想定内です(笑)
とりあえず、宇宙人の言葉であることはご理解いただけたかと思われます(ﾟДﾟ;)

そうなんです。
正直言って、これを簡単に説明して、しかも面白いと実感してもらうのは無謀な試みでやんす(^-^;

ですが、マジで凄いんす。激アツなんす。
なんとか面白さを伝えたい。面白い漫画やゲームを紹介するかのように。
マンガやゲームは誰かが作ったものでしょ？
いや、もっとすごい自然が相手なんです。ロマンがあり、最高の題材だとは思いませんか？

無謀ではありますが、ちょっとだけでも魅力を紹介する挑戦をさせて下さい。

きっと、ロマンチックな乙女のアナタも、イケメンで地位や財産を持っていて、あなたをお姫様のように扱ってくれる紳士と同等かそれ以上に、物理学はあなたのココロを虜にするでしょう（多分💦、きっと💦、おそらく💦） 

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高校と大学の違い

まず、高校の物理と大学の物理についての違いを簡単にお伝えさせてください。

高校で扱う物理は、理解やイメージがしやすいような現実にはあり得ない単純な事象のみを取り扱います。

ですが、大学からはガチでリアルな事象を取り扱う様になってきます。
途端に、考慮しなければいけない対象が増えまくり、数式やイメージが非常にややこしいものになっていきます。

例えるならば、ドラクエで宿屋にいる人はいつも宿屋にいますし、武器屋にいる人は必ずそこの店番をしてくれています。それ以上は、この人たちに注目しない。
これを、高校物理としましょう。

ところが、宿屋の人も武器屋の人も、実は僕らがゲームをやっていないところでは、定時になったら仕事を上がって、帰宅して風呂入って寝るし、街にも出かけるし、宿屋の店番してたひとが、武器買いに行くかもしれないしｗ
いつも同じようなドット絵で描かれている定位置にいる人々だって、実は、交代制で別の人だったりして。

そんなことを考え出すのが、大学物理です(笑)

高校の勉強は簡単だけど、ツマラナイ。
大学の勉強は激ムズだけど、嵌ってくるとヤバイ。

まぁ、そんな感じであることが伝わるでしょうか？

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理学と工学の違い

続いて、理学と工学についての違いを語らせてください。

もの凄く、ザックリ言えば、理学は基礎の学問であり、工学は応用の学問になります。

理学について

理学は自然界のさまざまな現象を、

「何故そうなっているんだ～。どういう法則でそうなっているんだ～」

と追及する学問になります。そうです、探求です。

分かっていない謎をとことん探求することが理学の基本姿勢になります。
一見自明にみえる事項に対しても、「なぜ？」という疑問を抱いてその根源をどこまでも追及する学問です。

どこまでもどこまでも、深ーく、深ーく潜っていくことになります。
気がついた時には、周りに何も理解をされない世界（Wikiで書いたような数式と戯れている世界ｗ）の住人となっているわけです。

工学について

一方の工学は現実主義です(笑)
基本的には、産業発展に寄与することを目的としています。
理学の知識を社会の役に立つように組み立てて、

モノをつくったり、技術開発をする。
世の為、人の為に役に立つことを考える。

つまり、どうすれば美味しい野菜が採れるか？どうすれば美味しい料理が作れるか？を考える学問が工学だとしたら、土って何？どんな土が世の中にはあって、どんな条件で土の性質は決まるの？今までにみつかっていない法則はないか？っていうか、土の本質とは？みたいなことを考えるのが理学です(笑)。

理学は役に立つか？

理学の基本精神は、「知りたい」、「面白い」という飽くなき好奇心です。
もちろん、将来的に、理学で発見された法則や知見が世の為、人の為になる可能性はあります。

ですが、そこをゴールとしてやっているわけではありません。

モチベーションは、応用や実用ではない。
それは、工学的な視点です。

あくまでも、自分が面白くて堪らないという好奇心と学術的価値を重視します。

僕自身が学生時代に夢中になった量子力学ですが、これも世の中に対して、スパッと役に立つ類のものでは無いために、現在はほとんどのことを忘れちゃいましたｗ

昔はぁはぁ言いながらやっていたら数式展開やら、シミュレーションや論文を読んでもさっぱり理解できません(笑)

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理学。それは、ロマンだ！！ 

ですが、これこそがロマンの証拠だと僕は思います。

今のご時世、とにかく少しでも早く、多くの利益をもたらすように。
なんでもかんでも世のため、人の為です。

なにより、何が自分自身の利益となるかを考えて、だれと過ごすか、何を学ぶかをアナタは考え続けていませんか？

そのような視点は、理学的（ロマン）ではなく、実に工学的な視点（現実的）です。

大学で何を学べば、将来役に立つのだろうか？と考える人は工学的（現実的）です。

一方で、歴史が知りたい！文学に触れたい！世の中の仕組みを知りたい！とその時の知的探求心でやりたいことをやる人は、理学的（ロマンチスト）だと思います。

応用よりも基礎（本質）の方にひかれてしまう僕はどうもうまく社会に馴染めません(^_^;)

最後に

思いの他、長くなってしまい、量子力学の話は出来ませんでした('◇')ゞ

この記事も実に理学的な内容（役に立たない）となってしまいましたね。

ですが、知的探求心を満たせて少しでも楽しめたという読者の方がいらっしゃいましたら、とても嬉しゅうございます。

どこかのIT社長が、今のご時世、学校で歴史を学ぶのは全く意味ないよ。
歴史の授業を全部無くして、その分プログラミングにした方が、社会に出た後に即戦力で活躍できるのにとおっしゃっていました。

歴史の学習をすることで知的探求心を満たし、喜びを得ることと、将来、即戦力で活躍して高い報酬を得て、例えば好きなことにお金を使うこと。

歴史の学習で得られる喜びと、将来お金を使って得られる喜びのどちらが大きいか？
それは、人それぞれなのではないかなと思います。

少なくとも、僕はさっぱり役に立たない量子力学を修士課程まで学び、サイッコウに幸せでした。
その後に、いくらか稼ぐようになって、可愛いねーちゃんがいるお店にいったりもしました。

ですが、そんなお遊びとは比較にならない程楽しかったです。

そして、その物理にのめり込んだ経験は、僕の中で大きな自信となっていて、工学的で世の中の利益に貢献できる専門的な形ではないですが、何らかの価値（？）はもたらすことが出来る基礎的な力となっているのではないかなと思います。

物理学は忘れたけど、面白さを分かりやすく説明するのも、別記事にて挑戦します。

今回はここまで。

最後までご覧いただき、ありがとうございました。

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