応用物理学の分野
応用物理学は、物理学で得られた成果を、新しい技術へ応用するための基礎的な研究を行う学問です。物質の計測や解析に用いるためのレーザー技術の研究から、超伝導や磁性体といった高度な特性をもつ物質の開発まで、広範な領域を含み、基礎的な理学(科学)と応用的な工学(技術)の中間に位置する学問といえます。
応用物理学の分野の特徴
理学と工学の研究者が連携して新技術を研究する
応用物理学という名称は、“物理学の研究成果を工学に応用する”という意味を示しています。
物理学によって発見された原理や法則性から、新技術に応用できる理論を導き出すための学問であり、より具体的には、今は開発の途上にある先端科学技術を、将来の実用化に近づけるための基礎研究を行っています。
基礎研究というものの、“一方的に”技術に応用するための基礎ではありません。現代の科学(理学)は技術(工学)と切り離せない密接な関係があり、科学で発見された原理が技術に応用されるだけでなく、本来は、新しい技術の開発を目的とした研究が基礎科学の発展に大きく貢献するというケースも珍しくありません。
その意味で、応用物理学は、理学と技術工学のちょうど境界に位置し、基礎・応用の両面をもつユニークな学問といえます。
物理学によって発見された原理や法則性から、新技術に応用できる理論を導き出すための学問であり、より具体的には、今は開発の途上にある先端科学技術を、将来の実用化に近づけるための基礎研究を行っています。
基礎研究というものの、“一方的に”技術に応用するための基礎ではありません。現代の科学(理学)は技術(工学)と切り離せない密接な関係があり、科学で発見された原理が技術に応用されるだけでなく、本来は、新しい技術の開発を目的とした研究が基礎科学の発展に大きく貢献するというケースも珍しくありません。
その意味で、応用物理学は、理学と技術工学のちょうど境界に位置し、基礎・応用の両面をもつユニークな学問といえます。
ナノチューブ・超伝導・ゲノムなど最先端のテーマを研究
応用物理学の研究テーマをみると、いま学会や産業界で話題となっている最先端科学に関わるものが多く、たとえば、量子コンピュータ、超伝導、ナノチューブ、核融合、生体材料、レーザー、ゲノム技術などがあります。いずれも理学と工学の研究者の連携によって大きく発展しているジャンルです。
研究領域を分類すると、次の3つに大きく分かれます。
1.「物性物理」……超伝導、磁性体、金属など材料の性質や機能を研究します
2.「計測・エレクトロニクス」……センサー、レーザーを用いた計測、画像解析などを研究します
3.「情報・制御」……情報理論、数理モデル、制御技術、複雑系について研究します
このように、自ら役立つモノを創出する《応用》に近いものから、他の技術領域を助ける《基礎》的な研究まで幅広いテーマを含んでいます。
研究領域を分類すると、次の3つに大きく分かれます。
1.「物性物理」……超伝導、磁性体、金属など材料の性質や機能を研究します
2.「計測・エレクトロニクス」……センサー、レーザーを用いた計測、画像解析などを研究します
3.「情報・制御」……情報理論、数理モデル、制御技術、複雑系について研究します
このように、自ら役立つモノを創出する《応用》に近いものから、他の技術領域を助ける《基礎》的な研究まで幅広いテーマを含んでいます。
応用物理学の分野では何を学ぶ
物理、数学を中心とした基本的な科学知識と工学手法を学ぶ
基礎課程では、物理学のさまざまな理論・法則と、その工学技術への応用法を初歩から段階を追って学ぶことで、幅広い基本知識と研究手法を身につけます。
基礎物理では「熱力学」「量子力学」、それを工学に応用する科目には「材料力学」「流体力学」などがあります。また、数学や化学、情報科学などの理学知識、機械工学、電気工学といった工業技術の基礎となる分野を学習します。たとえば、機械工学では「振動工学」「制御工学」「システム工学」などの科目があり、機械加工や設計の基本についても学びます。電気工学では、「電磁気学」「電子回路理論」などを扱います。
さらに、現代物理の最先端領域を学ぶ「宇宙物理学」「生命物理学」「物性物理学」「数理物理学」「固体物理学」といった科目もあります。これらの発展科目は、専攻分野に直接つながるため、将来の目的や進路にあわせて選択履修するのが一般的です。
基礎物理では「熱力学」「量子力学」、それを工学に応用する科目には「材料力学」「流体力学」などがあります。また、数学や化学、情報科学などの理学知識、機械工学、電気工学といった工業技術の基礎となる分野を学習します。たとえば、機械工学では「振動工学」「制御工学」「システム工学」などの科目があり、機械加工や設計の基本についても学びます。電気工学では、「電磁気学」「電子回路理論」などを扱います。
さらに、現代物理の最先端領域を学ぶ「宇宙物理学」「生命物理学」「物性物理学」「数理物理学」「固体物理学」といった科目もあります。これらの発展科目は、専攻分野に直接つながるため、将来の目的や進路にあわせて選択履修するのが一般的です。
専攻に分かれて最先端研究に取り組み、技術開発のセンスを磨く
この分野は、物理を基盤とするあらゆる工学技術の最先端領域を研究する学問であり、大学の履修科目でも、電気・電子、物質から情報通信、さらに宇宙や生命現象まで、幅広い工学ジャンルをカバーしています。専門課程では、「物性・デバイス(物理・化学系)」「エレクトロニクス(機械・電気系)」「情報」といった領域別のコースに分かれて、高度な専門科目を学習します。ただし、これらの分類は便宜的なもので、それぞれの研究ジャンルは互いに融合しています。
応用物理学の研究では、偶然に見つけた物質の性質、新しいアプローチによる計算法、物質の計測・評価技法などから、新しい技術の芽を育てることが大事です。基礎研究と応用技術が双方向に影響を与えあっているので、大学では、新しい科学的な発見を技術に応用できる工学的なセンスと発想力、実力を養うことがもっとも重要となります。
応用物理学の研究では、偶然に見つけた物質の性質、新しいアプローチによる計算法、物質の計測・評価技法などから、新しい技術の芽を育てることが大事です。基礎研究と応用技術が双方向に影響を与えあっているので、大学では、新しい科学的な発見を技術に応用できる工学的なセンスと発想力、実力を養うことがもっとも重要となります。
【文章 大学教育研究所】
応用物理学の分野の設置学科一覧
- ・ 応用物理学科(1)
- ・ 物理工学科(5)
- ・ 物理システム工学科(1)
- ・ 数理工学科(2)
- ・ 応用数理工学科(1)
- ・ 知能物理工学科(1)
- ・ 計数工学科(1)
- ・ 物質科学工学科(1)
- ・ 量子・物質工学科(1)
※学科名の後の()内は設置学科数