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物理好きの高校生・大学生のための読み物シリーズ「わかる」の正本(オリジナル)。 今後はこのリポジトリで各シリーズを管理していきます。各話は自己完結の HTML(明朝+MathJax+動く canvas 図+印刷/PDF対応、外部依存は MathJax の CDN のみ)。
➡ https://yomei-o.github.io/wakaru_all/
GitHub のページ(github.com/…)では HTML がソース表示になります。実際に読む・動く図で遊ぶには、上の公開サイト(GitHub Pages)を開いてください。下の表の各リンクも、公開サイト(表示用)を指しています。
| シリーズ | 内容 | 読む(公開サイト) |
|---|---|---|
| わかる共形変換〔※「わかる宇宙論」続編〕 | 物差しを場所ごとに取り替える操作で、宇宙を書き換え続ける。ワイル1918とアインシュタインの反論(gauge は物差しだった)・膨張は原子が縮んでいるだけかも・「光が遅くなる」の正体(c·t=一定 を Weyl 変換すると、同じ計量を宇宙時間で読んだものだと分かる)・重力はスカラー1個になる(ディラトン)・状態方程式はポテンシャルだった(V∝φ^(1−3w)、c·t=一定 はちょうど質量項)・特異点は座標のせいか(答えは半分だけ)・光は共形不変で質量はそうでない(ペンローズCCC)・共形対称性は量子で壊れる(トレースアノマリー=結合の running。あなたの体重の99%)・共形因子はゴーストだった・どのフレームが本物か。前シリーズの合言葉「次元付きは帳簿、無次元だけが物理」が判定手続きになる(全10話・完結+番外1「額面で走らせると、どうなるか=元素合成の判決」) | 開く |
| 量子重力自由研究〔※「わかる共形変換」続編・進行中〕 | 解説ではなく自由研究。仮説を選んで自分で計算し、間違いも罠もそのまま載せる。第1回:重力の経路積分は作用が下に非有界だから定義できない ── と40年言われてきたが、いちばん簡単な宇宙を離散にして数え直すと、三角形1個あたりのエントロピーはちょうど ln 2、存在条件は無次元比 λ/ln2 > 1 ひとつ。そして素の作用に運動項が一行も無いのに、数え上げから正符号の運動項が生える(図では数え上げの重みを負に倒して、経路積分を自分の手で壊せる)。第2回:厳密に解けて ⟨l(t)⟩ = t+1「1ティックに1セル」── だが疑ったら傾きの1は測り方の値だった。第3回:「因果的」が if 一行に落ちる(空間的な辺をフリップしてはいけない、それだけ)。その一行を切り替えると d_H が 2→4、物質の臨界指数も変わる。ところがスペクトル次元だけは動かない ── 量子重力で最も横断的に引用される量が、いちばん弁別力が低い量だった。第4回:仮説を横に並べ、判定に使える唯一の数字(BHエントロピーの対数補正、+77/45 vs −2 で符号が逆)。第5回:c=1 の壁を自分で叩く ── 体積が変わる CDT を書いて4つの罠を踏み、DT は壁で折れて CDT は c=8 まで動かないことを確認(進行中) | 開く |
| わかる c·t=一定〔※「わかる共形変換」続編・完結〕 | c·t=一定 は、それ自体では何も言わない ── どんな宇宙でも実現できてしまう。だからこそあらゆる式に代入できる。宇宙論をいちばん短く書くための記法として扱い、その「短さ」を情報理論の言葉で測った全50話・6部構成(完結)。第 I 部(記法をつくる):メモリ÷演算=状態方程式 → 対数クロック 140 と 73 を割ると膨張則 → 消せるものを全部消すと質量ひとつしか残らない → 短さの値段(BIC 5.37 bit、当てはまりの損 154 bit)。第 II 部(方程式に片っ端から入れる):重力・量子力学・原子・熱と情報・光・真空・流体・相転移・化学と生物 ── 触れるのは「大きさ」だけ、「かたち」には手が届かない。第 III 部(情報として測る):地平線問題を分散合意として(9600ノード、20KB)・ホログラフィを番地として(1ビット↔1.96 fm)・驚きをビットで分類(恒等式0/偶然4〜7/本物)・C·t=N はハッブル時間あたりメモリ1周の恒等式・総括で 24 の数字が 12 の入力に圧縮される。第 IV 部(同じ手術を他の理論に):インフレーション・VSL・MOND・定数の測定・CCC・コスモン・ミルン・共形重力・漸近安全性の九つ。(A)記法と(B)観測にかかる主張を区別できていなかったのは VSL ただ一つで、予言は例外なく無次元量に置かれていた。そして「偶然の帯」(4〜7ビットに6件、選択効果)。第 V 部(道具が壊れる場所):量子アノマリー(破れは雑音の上28.7ビット)・共形因子問題(ゴーストは消えず、置き場所が移るだけ)・カー解((\chi\le1) は触れられない列)・重力エントロピー(三つの10¹²²は同じ数)・ワイル曲率仮説(時間の矢は道具が触れない半分に書かれている)・BH内部(事象の地平面はウェイト0、見かけは違う)・プランクスケール(最小長は仮定からして共形不変と両立しない)・離散化(要求は「無いこと」ではなく「残らないこと」)・総括(触れるのは曲率のちょうど半分)。第 VI 部(手続きを検査する・最終部):(a\propto t) の 12 の言い方は 3 個の入力・2019年の SI が「次元付きは帳簿」を公式に宣言していた(c は決められて α は決められない)・美しさは三つ目の通貨ではなく事前分布の選択だった・開いたままの扉は 16 個で四種類(4割はデータでは閉じない)・最終回:動くのは、一つだけだった(50回 → 6つの道具 → 2つの考え → 1つ)。数値はすべて検証スクリプト 53 本で計算・実行済み | 開く |
| 物理を簡単にする〔※「わかる c·t=一定」から生まれた・完結〕 | 「もっと単純な法則の組み合わせにできないか」を実行できる形にする全15話+最終回・5部構成(全16話・完結)。第 I 部(「簡単」を測る):「簡単」は記述長・計算量・前提概念の三つで、(F=ma)→標準模型で 33 倍・13 倍・(10^{19}) 倍と倍率が違うので独立。電子の (g-2) で為替レートを測ると計算 1 ビットで精度 2.03 ビット(パラメータは 5.37 ビット払って 1 個)。Parke–Taylor はグルーオン 10 本の 1052 万枚を 1 項にする。第 II 部(強い力で実演):四つの層に切ると――指数関数 1 個で65 ビットを 6.0 で、割り算だけで全部 (\Lambda) の 0.42〜5.04 倍、スピンの足し算だけで8 個のバリオンが 1 % 以内。そして持ち込んだ 12 個の定数を三つのふるいにかけると12 個 → 0 個(本物の入力はクォーク質量比 6 個だけ)。第 III 部(厳密とは何か):近似には三種類あり、厳密値を全部集めると例外なく整数・小さい有理数・(\pi) の有理数倍。そして QCD が解けないのはコールマン–マンデュラの定理の帰結(未解決問題ではなく既解決問題)。厳密なのは値ではなく関係で、ブートストラップは模型ゼロ・近似ゼロで 7 桁。第 IV 部(整数比の探し方):勝った 10 例は例外なく「閉じた道に何個入るか」(つまり長さと長さの比)。塩素 35.45 は同位体の混合だった――汚い比はまず混合を疑う。13 個のハドロンの全ペアを偽ハドロン 4000 組と比べると 1.23σ で区別がつかないが、同じ表の中のレッジ軌道 (J) は完全な整数。境目は一本――群論・位相なら整数か有理数、動力学なら生の実数((\beta) 関数係数は (b_0=9)、(b_1=64))。第 V 部(まとめ):1973 年を底にパラメータは 19→30 と増え続けているが、圧縮率は 1:1 → 186:1。候補を採点すると生き残るのは小出の関係だけ。道は三本で、C(前提概念を減らす)だけが空いている。数値はすべて検証スクリプト 7 本で計算・実行済み | 開く |
| わかる場 | なぜ力は光速で伝わるのか。場を「無次元の比」で読み解く(全8話・完結) | 開く |
| わかる相対論 | すべてを c で割る。β・γ・時空間隔・E=mc²・同時・重力=曲率・可変c≡曲率(全7話・完結) | 開く |
| わかる量子 | ℏ の物語。S/ℏ で古典と量子を分ける。粒と波・波動関数・経路和・シュレディンガー・不確定性・測定(全6話・完結+番外) | 開く |
| わかるブラックホール | 立方体の対角線(c・ℏ・G)を、情報とビットで。地平面・エントロピー=ビット・ホーキング温度・最速計算機・ホログラフィ・情報パラドックス(全6話・完結+番外「1/4を手で出す」「宇宙は計算機か」) | 開く |
| わかる繰り込み | 世界はなぜ〈捨てても〉成り立つのか。粗視化・位相と崩壊・デコヒーレンス・普遍性と繰り込み群・破れる場所・階層問題・解像度という次元(全7話・完結+番外5「なぜ低エントロピーから始まったのか」「観測者とは粗視化装置である」「中心極限定理は繰り込み群だった」「捨ててよい量を定理で決める」「学習とは粗視化に賭けること」「三本の背骨は同じ一本だった=姉妹編との連結回」) | 開く |
| わかる温度 | 温度は物質の性質ではない。k_B は両替レート。エネルギーの配り方・熱と追跡・ゆらぎの定理・負の温度・虚時間の周期・ウンルー効果(全7話・完結+番外1「地平面までの光の飛行時間が、温度」) | 開く |
| わかるすり抜け | 越えられない壁を、越えずに向こう側へ。虚時間の中を歩く・太陽が燃える理由・熱かすり抜けか・ジョセフソン効果・超伝導は違う・摂動論に見えないもの・真空崩壊(全7話・完結+番外6「常温核融合は起きるのか」「ミュオン触媒」「原子1個が見える理由」「トンネル時間」「量子生物学の仕分け」「室温超伝導の30年」「すり抜けるものが時空に広がるとき」) | 開く |
| わかる屈折 | 屈折で光が遅くなるのに、なぜ光速不変は破れないのか。遅いのは波・光の円錐が二つある・位相速度は c を超える・反射は食い違いから・屈折と吸収は同じ関数・光を止める・屈折率の地図(全7話・完結) | 開く |
| つくる格子〔※作る側〕 | 唯一「わかる」ではなくつくるシリーズ。空白に道具を作って走らせる。無次元量を16万本総当たりして偶然しか出ないことを測る(p=0.67)→ 時空を格子にすると18桁のファインチューニング → 舞台は平坦でよい(等価原理が結論として出る)→ 重力波の記憶効果と BMS → 境界は3次元だった(光速ゼロの Carroll 幾何)→ ソフト定理の塔が w(1+∞) をなす → 地平面も Carroll → 何が無いのかを仕様として詰める → 3次元では、もう証明されている → BMS₄ に中心電荷は無い(dim H²=0 を自分で計算)→ 面積則はただで出る → 自由度は数えなくてよかった → 壁は第1回の定理だった → 平坦な格子で水星が回る(42.9807″/世紀、GR比 1.0000)→ 決着は光子1個(112 PeV)→ こっちのほうが計算が楽だ。閉まった扉4枚・通った計算1つ・反証可能な数字1つ・新しい物理0(全19話+番外4話・完結) | 開く |
| わかる宇宙論 | 光速・微細構造定数・ゲージから宇宙を読む | 開く |
| わかる力 | 「力」の正体を、場・幾何・対称性まで剥がす | 開く |
| わかる質量 | 質量とは何か | 開く |
| 宇宙は計算機 | 宇宙を計算の視点で読む | 開く |
| わかる学習論 | 進化・学習・意識を、ひとつの勾配で読む | 開く |
| わかるUNIXの歴史 | UNIX の歴史 | 開く |
★ 全集の見取り図:物理の立方体 ── c・ℏ・G の3軸で全シリーズを一望(そして4本目の軸 k_B =「わかる温度」)。
(フォルダ名:ryoushi-juryoku/・wakaru-ct/・butsuri-kantan/・wakaru-kyokei/(英語版 wakaru-kyokei-en/)・wakaru-ba/・wakaru-soutai/・wakaru-ryoushi/・wakaru-blackhole/・wakaru-kurikomi/・wakaru-ondo/・wakaru-surinuke/・wakaru-kussetsu/・butsuri-tsukuru/・wakaru/・wakaru-chikara/・wakaru_shitsuryo/・wakaru-uchu-keisanki/・wakaru_learn/・wakaru-unix/)
上の表で1本だけ「わかる」ではなくつくるなのが「つくる格子」です。「わかる」が既知の物理を解説するのに対し、こちらは空白に対して道具を作り、走らせ、出た結果をそのまま読む。作る道具が格子です ── 時空を格子にすると何が壊れるのか、そして平坦な格子のままなら何がそっくり回るのか。うまくいかなかった回も、自分が間違えた回も、そのまま載せます。主役は結論ではなく、作業のほうです。
背骨は一文 ── 物理を作るとは、予想することではなく、予想が死ぬ条件を先に作ることである。
各話に動く図つき。検算コードは純 C++/純 Python・依存なし(kuuhaku_cpp)。
負の結果は負のまま、訂正は隠さず載せています ── 訂正バナー+台帳を各話に付けています。方針は「良くなったから開いてよかった」ではなく「向きが読めないから開く」です。
英語版を各シリーズごとに *-en/ フォルダで公開しています。An English translation of every series is available.
| Series | Read (published site) |
|---|---|
| Conformal Transformations That Click(わかる共形変換) | open |
| Cosmology That Clicks(わかる宇宙論) | open |
| Relativity That Clicks(わかる相対論) | open |
| Quantum That Clicks(わかる量子) | open |
| Fields That Click(わかる場) | open |
| Black Holes That Click(わかるブラックホール) | open |
| Renormalization That Clicks(わかる繰り込み) | open |
| Temperature That Clicks(わかる温度) | open |
| Tunneling That Clicks(わかるすり抜け) | open |
| Refraction That Clicks(わかる屈折) | open |
| The Lattice We Build(つくる格子) | open |
| Force That Clicks(わかる力) | open |
| Mass That Clicks(わかる質量) | open |
| The Universe Is a Computer(宇宙は計算機) | open |
| Learning That Clicks(わかる学習論) | open |
| A History of UNIX That Clicks(わかるUNIXの歴史) | open |
★ The Physics Cube (capstone) — open
上の公開サイトの目次ページから各話へ。個々の HTML はブラウザで開くだけで動きます(外部依存は MathJax の CDN のみ)。印刷は各ページの「印刷 → PDF に保存」から。
wakaru-ba/ の目次 → ../wakaru-chikara/index.html)。だから各シリーズは直下の兄弟フォルダに置いてください。