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非線形科学前夜 『新 物理の散歩道 第2集』

      2017/09/16

第1集が愉しめたので、続いて『新 物理の散歩道 第2集/ロゲルギスト/ちくま学芸文庫』に挑戦。第1集に比べると、各エッセイの面白さに濃淡を感じた。立て続けに読み急いだせいかもしれない。この手の本はチビチビ味わって読まないとね。

本書は、雑誌『自然』に1970年ごろ掲載されていた物理的考察エッセイを編集し、1975年に中央公論社から出版されたものの文庫化復刊第2弾。後で述べるが、この年代が微妙なのだ。

<目次>
メガネを合わせる
車と足
レールのいらない軌道車
生物の設計
横っ飛び式思考法
感じと理屈
「であろう」の背景
ゴルフのバック・スピン効果
入学試験とジャガイモ
素人私有財産論
昆虫のはばたき
アユと泳ぐ
一本の針金の謎
こまの不思議
アブクの物理学
流れ模様
焼畑方式の図書館
保存図書館の構想

中から2編ばかりピックアップして、気づいたことを書き留めておこう。

ゴルフのバック・スピン効果

ゴルフでボールにバックスピンをかけたとき、その効果がグリーンの状態によって違ってくるかを考察した1編。グリーンが濡れていようと乾いていようとバックスピンをかけたボールの最終速度は変わらないという結論が導き出されるのだが、この問題自体がとても懐かしかった。予備校の物理で似たような問題を解いた覚えがあるからだ。詳しいところは定かではないが、ピンポン球を指で手前に回しながら押し出すと、しばらく滑って前進した後転がって戻ってくる。まさにバックスピン。このときのピンポン玉の運動を解きなさい、のような問題だったと思う。結構複雑な運動が数式で解けることに「スゲー」と感じたことははっきり覚えている。物理を勉強している高校生ならこの問題、中身を読む前に解いてみることをお勧めする。

流れ模様

塗ったペンキが垂れ下がってできる不規則な模様、カップから立ち昇る湯気が液面上に描く亀甲模様、雪の結晶が成長するときの樹枝状の模様。これらの現象を、共通項を交えて大川先生が面白く解説してくれているのだが、どうもすっきりしない。

わずかの擾乱が助長される可能性があるという場合に、さらにじゅうぶん時間がたったときに定常的にそんな流れ模様ないし形ができてくるかという次の問題は、いわゆる非線形現象ということで、その取扱いの一般的原則はまだ確立されていないようである。

と最後におっしゃっている。今なら取扱い方が確立されている。
お湯気が描く亀甲模様は20世紀初頭にベルナールによってすでに見出されていて、レイリー・ベルナール対流として安定性は調べられていた。そして、ローレンツが1963年に発表した「ローレンツ・モデル」によって亀甲模様の行く末(カオス状態)まで求めることができるようになった。非線形科学の発展によって。このエッセイが掲載されたのは1973年なので、一般的原則は確立されていたはず。ただし、まだまだ非線形科学は充分に認知されていなかったということだろう。そんな物理の進歩を感じ取ることができたのも一興だ。

『新 物理の散歩道』はあと3巻。第3集に進むのはしばらく間を置こう。

新 物理の散歩道 第2集/ロゲルギスト/ちくま学芸文庫
新 物理の散歩道〈第2集〉 (ちくま学芸文庫)

 - 自然科学・応用科学, 読書