ガリレイの主張について

質問

お世話になっております。

ガリレイの「地球は非常に速く西から東へ回転している」説に、アリストテレスからの太陽中心説を信じる人々が、「それが本当なら、地上から垂直に打ち上げた大砲の玉は地球の動きに取り残されて、大きく西にずれた地点に落下するだろう。」と反論。

これに対して更にガリレイは、「発射された玉が大砲の筒の中を上昇する間に大砲の筒自体が東へ移動するとすれば、玉は垂直方向と、筒が移動する向きを合成した斜めの向きに移動するから、西側に取り残されることはない。」と反論したという。

この話は、高校数学Ｂのコラムにあったものです。このコラムでの主旨は、ベクトルの定式化がなされていない当時に、ガリレイがベクトルの加法の概念を示唆する考えを既に持っていた、ということで、そのことは十分わかります。

それ以上にガリレイの反論の内容が理解しにくいです。
実際彼の反論した内容は現代の科学では事実として認知されているのでしょうか。
地上に置いてある大砲も、地上を移動しているのですか？

回答No.2

Wr5 · ベストアンサー

>走っている電車の中で跳べば、それが車輌と車輌を繋ぐドアのそばなら、ドアにぶち当たるかも知れませんね。

電車の中で真上にジャンプして取り残されるのですか？
であれば、ありえない機動をする戦闘機も楽々ですね。
慣性の法則を無視できるのですから。
代わりに、ロケットの打ち上げが北極点・南極点から打ち上げようと赤道直下から打ち上げようと必要な燃料は変わらない。ということになります。
# 実際は赤道直下から東向きに打ち上げた方が効率がいい。

>地上に置いてある大砲も、地上を移動しているのですか？

地上に置いてある大砲も、地面と一緒に回っています。
周りの空気も一緒に移動しています。
# 無風状態で地面との相対速度は0です。

さもないと、赤道上でジャンプしただけで吹っ飛んでいけます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83%E3%81%AE%E8%87%AA%E8%BB%A2
約1,674.4km/hで。
歩くときには慎重に歩かないと、一瞬でも体が浮くような歩き方をすると着地位置がとんでもないことになってしまいます。
走るなんて以ての外ですね。

お礼

う～む……私はまだアリストテレス的な考え方になっているのかも知れません…No.1様のせっかくのご回答も逆に受け取っていたようです。

物理をしっかり学んでみようと思います。

回答No.6

thegenus

そう簡単にベクトルを示唆する考えを持っていたかどうかを決めない方がいいと思います。ガリレオは物は円運動する限り動き続けるというような世界観を持っていたのではないでしょうか。事実を抽出する観測行為とその観測者の世界観が正しい事は別です。ガリレオは彼の関心のある運動について上手く説明しただけです。物は円運動し続けるという原理を立てて。

本題ですが、まずアリストテレス流との議論は何を目的としていたかを忘れてはいけないと思います。大地が動いているか（地球が回転しているか）が議論の目的です。

「大地が動いていたら玉が元の位置に落ちずにずれるだろう。元の位置に落ちるのだから大地は動いていない」
これに対するガリレオの反論は理解しにくい内容です。（なまじガリレオよりも科学知識があるせいで自分の地頭で考えようとしなくなります）

対話というくらいですから、科学法則を適用して説得しているのではなくて、三段論法みたいに弁論術で説得しているのです。教科書の知識ではなくて地頭勝負です。

おそらくガリレオは筒から真っ直ぐに玉が飛び出す事を再認識させたかったのでしょう。それは誰でも認められますよね。
そして、動いていないように見える「筒だって」実は「動いているんですよ」と持っていったのです。
地球が動いていれば筒も動いている。筒が取り残されないのだから同じ速さでもある。対話相手にそう仮定してもらったのです。その東に動いている筒の中を真っ直ぐ走る玉だって「実は」東に動いていますよね。もちろん筒と同じ速さで。納得できるでしょう。
結局、みんな東に動きつづけているから（同心円状を並走しているから）玉が元の位置に落ちてくるのです。以上。

よくわかりませんが、ガリレオの知名度を教科書の完成度に利用しようとして、数学の教科書にガリレオを載せた奴は節操がないと思います。力学ではなく、単にベクトル計算を学ぶためなら、ガリレオである必要はないのです。数学教師がガリレオを客引きパンダに使った挙句の果てに、ガリレオはベクトルの加法を理解していた？と疑問符がつくなんて合理的じゃないでしょう。数学者が無駄をしてはいけませんよね（笑）

お礼

深いですね。
物理をしっかり学んでみようと思います。

回答No.5

kamobedanjoh

地球は太陽の周りを公転しながら自転しています。
自転の速度は、緯度によって変わります。
従って、地球上から空間に放たれた物体は、全て地上にあった時点での、公転と自転の初速度を持っています。
身近にある全ては、自己とほぼ同じ地球自転速度で運動していますから、相対的には静止して見えます。
気象学では、地球を静止状態と仮定して気圧配置を天気図に描き、大気の運動を推定して予想天気図を作ります。その際、気圧や温度の分布から大気の流れを想定しますが、地球自転の影響を考慮して大気に働く力を仮定します。仮定の仮定とは不自然ではありますが、生活感覚中心から、物理現象としての慣性の力を考慮しての修正をしているわけです。気象学では、これを『コリオリの力』と言います。
高・低気圧や台風の進路予想、上空や地上・海上の風向風速予想なども、こうして推測された予想天気図に基づいて行われます。その場合、地球の公転は、正確には楕円運動ですが、ほぼ円運動として解析しても誤差は微々たるものなので、気象学以外でも多くの場合無視されています。
天気予報では、主として気団（高気圧）の現在位置（地球上の緯度）を考慮して、気圧傾度力をコリオリの力で補正しています。コリオリの力は、ミサイルの弾道計算にも用いられています。
ガリレオは小規模な実験しか出来ず、極めて初歩的な運動の法則しか理解していませんでしたから、物体の垂直投げ上げ後の運動を直線往復運動と理解しました。ニュートンは地球の重心を焦点とする楕円運動であるとの解説を含めて、近代的な『ニュートン力学』を提唱しました。
因みに、宇宙空間へ放出したロケットの運動経路は、少なくとも太陽系内の全ての天体の重力を考慮しなければ、決定出来ません。

回答No.4

htms42

新幹線という高速で滑らかに動く乗り物があります。
昔の人が経験できなかった乗り物です。
等速度で進行中の新幹線の中でボールを落としてみて下さい。
足元に落ちるでしょう。
隣の座席の人に投げることも普通にできます。
新幹線の速さは秒速６０ｍほどです。

昔だと船のマストの上から物体を落下させるということになるでしょう。
これは多分「新科学対話」に載っていると思います。

お礼

あぁなるほど。

意識したことなかったですね。その本、機会があれば図書館に探しに行こうと思います。ご回答ありがとうございました。

回答No.3

中村 拓男（@tknakamuri）

>地上に置いてある大砲も、地上を移動しているのですか？

もちろんです。地面と同じ速さで地面と一緒に移動しています。

お礼

あぁなるほど！ 「一緒に」というのが分かり易いですね。
とすると、大砲の玉には垂直方向の力と東向きの力が加わるから、斜めに進む、というベクトル的な理解が出来ますね！

回答No.1

Tacosan

走っている電車の中で飛んでみたことはありませんか?

お礼

無いです。残念ながら。

おっしゃりたいことはよくわかります。走っている電車の中で跳べば、それが車輌と車輌を繋ぐドアのそばなら、ドアにぶち当たるかも知れませんね。

ただ、筒が一緒に東へ移動してるとは……