重力を発見したのは誰ですか？

Send

4つの基本的な力が宇宙内のすべての相互作用を支配します。それらは弱い核力、強い核力、電磁気学、そして重力です。これらのうち、重力はおそらく最も神秘的です。この物理法則が太陽系、銀河、スーパークラスターを支配するマクロスケールでどのように機能するかはしばらくの間理解されてきましたが、それが他の3つの基本的な力とどのように相互作用するかは謎のままです。

当然のことながら、人間は太古の昔からこの力を基本的に理解してきました。そして、重力に対する私たちの現代の理解に関して言えば、信用はその特性を解読した一人の男、そしてそれがすべての大小を支配する方法–サーアイザックニュートンに負っています。この17世紀のイギリスの物理学者と数学者のおかげで、宇宙に対する私たちの理解とそれを管理する法律は永遠に変わります。

私たちは皆、リンゴの木の下に座って頭に落ちる男性の象徴的なイメージに精通していますが、ニュートンの重力理論は、何世紀にもわたる蓄積された知識に基づいた、何年にもわたる研究の集大成でもありました。彼は彼のマグナムオーパスでこれらの理論を提示し、 Philosophiae Naturalis Principia Mathematica （「自然哲学の数学原理」）、これは1687年に最初に発表されました。

この巻では、ニュートンは、ヨハネスケプラーの惑星運動の法則と彼自身の重力の数学的記述から派生した、運動の3つの法則として知られるようになるものを示しました。これらの法律は、古典力学の基礎を築き、20世紀とアインシュタインの相対性理論の出現まで、何世紀にもわたって挑戦されないままでした。

17世紀までの物理学：

17世紀は科学にとって非常に縁起の良い時代であり、数学、物理学、天文学、生物学、化学の分野で大きな進歩が起こりました。当時の最大の進展には、ニコラウスコペルニクスによる太陽系の太陽中心モデルの開発、望遠鏡による先駆的研究、ガリレオガリレイによる観測天文学、現代光学の発展などがあります。

ヨハネスケプラーが惑星運動の法則を開発したのもこの時期でした。 1609年と1619年の間に定式化されたこれらの法律は、太陽の周りの当時知られている惑星（水星、金星、地球、火星、木星、土星）の動きを説明していました。彼らはこう述べた：

惑星は太陽を中心に楕円形で動き、太陽を1つの焦点に
太陽と惑星を結ぶ線は、等しい時間に等しい面積を掃引します。
惑星の軌道周期の2乗は、太陽からの平均距離の3乗（3乗）に比例します（言い換えれば、楕円の「半長軸」の）、最小と最小の合計の半分太陽からの最大距離）。

これらの法律は、コペルニクスのヘリオセントリックモデルによって提起された残りの数学的問題を解決し、それが宇宙の正しいモデルであるという疑いをすべて取り除きました。これらから、サーアイザックニュートンは重力と惑星の軌道への影響を検討し始めました。

ニュートンの3つの法則：

1678年、ニュートンは、過労と仲間の天文学者ロバートフックとの対立により、完全に神経衰弱しました。その後数年間、彼は他の科学者とのやり取りを、彼らが始めた場所を除いて撤回し、力学と天文学への関心を新たにしました。 1680〜81年の冬に、ジョンフラムスティード（イングランドの天文学者ロイヤル）と連絡を取った彗星の出現も天文学への関心を新たにしました。

ケプラーの運動の法則を確認した後、ニュートンは楕円形の惑星軌道が半径ベクトルの2乗に反比例する求心力から生じるという数学的証明を開発しました。ニュートンはこれらの結果をエドモンドハリー（「ヘイリーズコメット」の発見者）と王立協会に伝えました。 ジャイラムのデモツ体。

1684年に出版されたこの地域には、ニュートンがマグナムオーパスを形成するために拡大する種が含まれていました。 Philosophiae Naturalis Principia Mathematica。 1687年7月に発表されたこの論文には、ニュートンの3つの運動法則が含まれており、次のように述べられています。

慣性参照フレームで表示した場合、オブジェクトは、外力が作用しない限り、静止したままであるか、一定速度で動き続けます。
オブジェクトに加わる外力（F）のベクトルの合計は、質量（m）そのオブジェクトの加速度ベクトル（a）を掛けたオブジェクトの。数学的形式では、これは次のように表されます。F =メートルa
1つのボディが2つ目のボディに力を加えると、2つ目のボディは同時に、大きさが等しく方向が逆の力を第1ボディに加えます。

一緒に、これらの法則は、オブジェクト、オブジェクトに作用する力、および結果として生じるモーションの間の関係を記述し、古典力学の基礎を築きました。法律はまた、ニュートンが各惑星の質量、極での地球の平坦化、赤道でのふくらみ、および太陽と月の引力が地球の潮汐をどのように作成するかを計算することを許可しました。

同じ研究で、ニュートンは「最初と最後の比率」を使用した幾何学解析のような微積分のような方法を示し、空気中の音速（ボイルの法則に基づく）を計算し、分点の行列を説明しました（月の地球への引力の結果）、月の動きの不規則性の重力研究を開始し、彗星の軌道を決定するための理論を提供しました。

ニュートンと「アップル事件」：

リンゴが頭に落ちた結果としての普遍的な重力の理論を考え出すニュートンの物語は、大衆文化の定番になりました。そして、物語は外典であり、ニュートンは彼の理論を決して考案しなかったとしばしば主張されたが、ニュートン自身は何度も物語を語り、事件が彼に刺激を与えたと主張した。

さらに、英国の聖職者、古物学者、王立協会のメンバーであるウィリアム・ストークリーの著述は、物語を裏付けています。しかし、頭の上のニュートンを打つリンゴのコミカルな表現ではなく、ストークリーは彼の中で述べました アイザックニュートンの生涯の回想録 （1752）リンゴの落下を見ながら重力の性質を熟考することをニュートンが説明した会話。

「…私たちは庭に入り、リンゴの木の陰でシーアを飲みました。彼と私の自分だけ。他の話の中で彼は私に言った、彼は以前と同じ状況にあった。以前は重力の概念が彼の頭に浮かんだのと同じだった。「なぜあのリンゴはいつも地面に対して垂直に下がるのだろう」と彼は思った。りんごの転倒などで…」

ロイヤルミント（最終的には姪と結婚した）のニュートンの助手であるジョンコンデュイットは、ニュートンの人生についての彼自身の説明でこの話を聞くことも説明しました。コンデュットによると、事件は1666年にニュートンがリンカンシャーで母親に会うために旅行していたときに起こりました。庭を曲がりくねっている間、彼は重力の影響が地球の向こう側にどのように広がったかを考え、リンゴの落下と月の軌道の原因となりました。

同様に、ヴォルテールは彼に書いた 叙事詩のエッセイ （1727）そのニュートンは彼の庭を歩いてリンゴが木から落ちるのを見ながら重力システムを最初に考えました。これは、1660年代のニュートンのメモと一致しています。これは、地球の重力が逆二乗の割合で月にどのように広がるかという考えに取り組んでいたことを示しています。

しかし、彼の理論を完全に発展させるには、彼に数学の証明を提供できるようになるまでにさらに20年かかるでしょう。 プリンシピア。それが完了すると、オブジェクトを地面に落下させるのと同じ力が他の軌道運動の原因であると彼は推測しました。したがって、彼はそれを「万有引力」と名付けました。

さまざまな木が、ニュートンが説明する「the」リンゴの木であると主張されています。グランサム王立学校は、学校が元の木を購入し、それを根こそぎにし、数年後に校長の庭に運んだと主張しています。しかし、ウールストープマナー（ニュートンが育った場所）を信頼しているナショナルトラストは、ツリーがまだ彼らの庭にあると主張しています。元のツリーの子孫が、ケンブリッジのトリニティカレッジの正門の外で、ニュートンがそこで勉強したときに住んでいた部屋の下に成長しているのを見ることができます。

ニュートンの研究は科学に大きな影響を与え、その原則はその後200年間は正教会のままでした。それはまた、現代天文学の主力となった宇宙重力の概念を知らせ、20世紀までは改訂されませんでした–量子力学とアインシュタインの一般相対性理論の発見。

スペースマガジンでは、重力に関する興味深い記事を数多く書いています。アイザックニュートン卿は誰でしたか、ガリレオガリレイは誰でしたか？重力の力とは何ですか？重力定数とは何ですか？

天文学キャストは、主題についていくつかの2つの良いエピソードを持っています。エピソード37：重力レンズ効果、およびエピソード102：重力

出典：