물리학의 분류와 장래

옛날부터 알려진 많은 현상이 감각적(感覺的)으로 분류되어 있다는 것에 대응해 물리학을 역학 ·열학 ·광학 ·전자기학으로 분류하고 이것에 원자물리학 ·핵물리학을 합친 것이 물리학의 분과로서 통용되는 경우가 많다. 그러나 양자역학과 통계역학을 기초로 하여 물질의 개별적인 특징을 원자 ·분자 수준에서 파악할 수 있게 되자 이러한 분류보다는 물체의 거시적 운동상태를 다루는 거시적 물리학과, 양자역학 ·통계역학을 기초로 하는 미시적 물리학, ·을 대상으로 하는 넓은 의미에서의 핵물리학(또는 고에너지물리학)으로 나누는 것이 합당하게 되었다.

양자역학은 이러한 의미에서 현재 가장 높은 보편성을 가진 이론체계이지만, 거기에는 논리적으로 그 밖의 다른 이론과는 이질적인 것이 들어 있다. 즉 양자역학에서의 측정은 측정 결과에 대해 확률적 예측밖에 얻어지지 않고 어떤 물리량의 짝에 대하여 상보성(相補性) 또는 불확정성(不確定性)의 관계가 성립한다는 것이다. 이와 같은 이론은 결정론적인 인과성을 전제로 하는 갈릴레이 ·뉴턴의 역학과는 완전히 이질적일 뿐만 아니라, 특수상대성이론이나 일반상대성이론과도 다른 것으로, 이상의 이론에서는 관측자와 독립적으로 물리적 실재가 확정되지만, 양자역학에서는 독립적 관측자는 존재하지 않고, 대상과 관측자의 (干涉)이 일반적으로 가능하다.

이러한 의미에서 뉴턴역학과 상대성이론을 포함한 것을 고전역학, 양자역학을 기초로 한 이론을 현대물리학이라고도 한다. 물리학에서는 일반적으로 상이한 이론체계의 이행관계(移行關係)에서 보편상수가 중요한 구실을 갖고 있다. 예를 들면, 상대성역학과 뉴턴역학의 대응 ·이행관계에서는 광속 c가, 양자역학과 뉴턴역학과의 관계에서는 h가 양자(兩者)의 결절점(結節點)으로서의 구실을 한다. 이러한 의미에서는 장래의 과제로서의 고에너지물리학(소립자물리학)이 상대론적 양자역학으로만 정식화(定式化)되는 것이 아니고 새로운 보편상수의 도입을 필요로 하는 단계의 이론체계로서 발생할 것이 예상된다.

또 양자론적 물질과학의 발전에 의하여 물질과학의 전통적 구분인 화학과 물리를 구별하는 근거는 엷어지고 오히려 생물적 ·유기적(有機的)인 운동에 대하여 원자 ·분자의 단계에서 얻어진 법칙이 어떠한 유효성을 발휘하는가, 만일 거기에 이질적인 운동형태가 예상된다고 하면 그것이 어떠한 형식으로 특징지어지고, 물리법칙과 어떠한 관계에 있는가 하는 것이 물리학의 장래의 과제로서 예측된다. 그와 같은 의미에서의 생물물리학은 고에너지물리학과 함께 발전이 기대되고 있는 분야이다.