第4章　専門2分野を選び、12週間で仕上げる

固体物理学の公式範囲と問題例は、原子配列から結晶構造へ、結晶構造からX線回折像へ、電子状態から電気的性質へ、格子振動から比熱や熱伝導へ、という四つの関係に整理できます。

材料の力学では、はり全体にどんな応力とたわみが生じるかという大きな縮尺と、転位がどう動き、何がその動きを妨げるかという原子に近い縮尺を行き来します。片方だけを構造力学、片方だけを材料学として切り捨てません。

回折図形から結晶面を考える作業と、はりの荷重図から応力式を立てる作業は対象が異なりますが、図の条件を記号へ置き換える点では似ています。本書は、この変換を別枠で訓練すると両分野の改善に役立つ可能性があると推定します。

固体物理ではFCCの格子図を描いて回折条件を一つ説明し、材料力学では単純支持はりの力・せん断力・曲げモーメントを図にします。15分後に、式立て、計算、言葉での説明をそれぞれ0〜2点で自己評価します。

流動では運動量が、伝熱ではエネルギーが、装置の中をどのように運ばれるかを考えます。管の太さ、流速、粘度、温度差、熱伝導率などを使い、圧力損失や熱移動量を求めるのが中心です。

測った反応が遅いとき、分子が反応する速度そのものが遅い場合と、反応物が触媒表面や粒子内部へ届くのが遅い場合があります。公式範囲は速度論だけでなく、物質移動を伴う不均一反応と固体触媒反応まで含みます。

対象領域を囲み、入る量、出る量、内部で生まれる量、蓄積する量を並べる順序は、流体・熱・化学種の収支に共通して使えると本書は推定します。ただし、各分野で使う物性値、境界条件、構成式は同じではありません。

円管、熱交換器、反応槽のどれでも、まず計算対象を線で囲み、定常か非定常か、物性一定か、完全混合か、熱損失を無視するかを書きます。その後に収支式を立てると、公式の選び間違いを原因まで戻って直せます。

本番では4問から2問を選ぶため、準備時間が限られる場合、主力2分野と予備1分野を作る方が配分しやすい可能性があります。一方、試験当日の難易度変化に備え、最初から2分野以外を一切見ない方法には選択余地を失う危険があります。

確認した一次資料には、専門4分野の難易度順位、分野別平均点、選択者数、採点調整、特定の2分野が合格しやすいという情報はありません。研究室ごとに受験分野を指定する記載も確認できません。

各分野の問題例に同じ時間だけ取り組み、①必要な法則を選べた設問数、②最後まで計算できた設問数、③理由を日本語で説明できた設問数を記録します。履修単位数ではなく、現在の再現力を主力選びへ加えます。

結晶成長なら固体物理と流動伝熱、ナノ粒子合成なら反応工学と流動伝熱、金属積層造形なら材料力学と固体物理が関係しやすいと推定できます。しかし、その関係は受験科目と研究室を固定する大学公式ルールではありません。

数学、物理化学、専門4分野の公式問題例へ短時間ずつ取り組み、未学習、忘却、立式不能、計算ミス、説明不足を区別します。専門は好みだけで決めず、実際に手を動かした結果を残します。

数学と物理化学は双方必答なので、専門候補の選択と並行して毎週扱います。定義を読み直す日、例題の導出を再現する日、時間を測って解く日を分け、解説を読んだだけの状態を完成とみなしません。

主力候補は、公式名を覚えるだけでなく、前提、支配式、途中式、単位、極限の順に解答を再構成します。予備1分野は週一回の短い演習で維持し、4週目と8週目の記録を比べて候補を入れ替えます。

基礎は180分で数学と物理化学を連続して解き、専門は120分で2問を選んで解きます。開始後に問題を読む時間、科目を切り替える時刻、見直し時間を先に決め、解けるのに時間切れになる原因を分離します。

誤答を知識不足、式立て、計算、説明、時間の五原因へ分けて直します。最終週には持物、集合場所、口頭試問時刻、専攻サイトとメールの更新を読み、学習計画と当日手続を別のチェック欄で終えます。