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重力（万有引力）はなぜ生じるのでしょうか？
できれば文型の素人にもわかるように教えて頂けると嬉しいです＾－＾） 高校段階では重力については「そういう力が存在する」ということで、それをもう一段詳しく説明するとどのようにして生じている力なのか？ などの説明は無かったように思います。 実験で存在することが証明されているということなのだろうと思いますが、その力の構造というか源は何なのでしょうか？
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高校の物理でやるようなニュートン力学によれば、 重力がどうゆう式に従って働くか示すことが できます。 また、大学でやるようなアインシュタインの 相対性理論では、リーマン幾何学と 呼ばれる幾何学に出てくる、曲率、つまり 空間のゆがみを表す式で重力を表現できる ことがわかります。 しかしこれらは説明のためのモデル、たとえ話 ようなもので重力の本質を表現していません。 ＞実験で存在することが証明されているということなのだろうと思いますが、 証明されていません。 重力という力が存在するかどうかについては、 究極のところでまだ議論が分かれています。 究極のところとうのは、例えば高校や 大学の授業で、力は存在しないかも しれななどと説明しませんが、本当に 存在していると証明できるのかと専門家に 聞けば、困ってしまうはずだということです。 物体の運動や落下という現象については、 記録に残るところだと紀元前４００年くらい の古代ギリシャからあるのですが、 運動や落下の説明に、物体の外部に力が 存在するなどという説明はされておらず、 全ては物質そのものの性質として説明 されていました。 草木が伸びていくのは、空から引力が 働いて引っ張られていくからではなく、 成長という性質があるからですね。 同じように物体は地面に近づこうとする 性質があるとして、落下を考えていたんです。 この考えと違った解釈を考えたのが、 １７世紀のイギリスのアイザック・ニュートン で、運動には力という外的要因があるとして、 力の分類や名前付けをしたんです。 重力とか遠心力とかの分類や命名は ニュートンの思想がそのまま残ったもので、 同時代のイギリス王立学会会長ロバート・ フックはもう少し違ったネーミングを していました。 今の日本の教育は、このニュートンの 思想に基づいているので、力の存在 なしに物理現象を理解しようとするのは、 理系の人間でもかなり難しいことです。 因みにほぼ同時代のフランスの 数学者にして哲学者として有名な ルネ・デカルトはニュートンの言う 重力の存在に否定的でした。 ＞その力の構造というか源は何なのでしょうか？ 何かの振動が根源だろう、というところで 多くの人の意見は一致すると思いますが、 何の振動なのか全く不明です。 現代哲学で言う現象論など少し 分かると理解しやすいはずなんですが、 今人間がやっている測定や観測という方法では、 現象を捉えているだけで、実体とか本質を 捕らえることができないんです。 物を見ると言う単純な観測行為を考えても、 物から跳ね返ってくる光を捕らえているだけ です。 ですから光さえくれば、そこに何か があるように人間は感じてしまうので、 これを利用したのが、テレビ画面と言って いいと思います。 物なら直接手で触れればいいと思うかも しれませんが、触れても直接原子の中心である 原子核やその周りをまわっている電子に触れて いるわけではなく、（今の物理学の解釈で 言うと）クーロン力という電気的な力くる 斥力で、手の原子と物体の原子は遠ざけられて いて、互いに宙に浮いたような状態なんです。 人間が何かが存在していると感じる、 あるいは測定できるのと、実際にそこに ものが存在しているというのは必ずしも 一致しないんです。テレビの画面のように。 重力も、物の重さという形で測定 できますが、無重力のところで、 誰かがヒモでそのものを引っ張って いても同じように引力して測定できてしまう ことも考えられるわけです。 本当は重力など存在せず、ものには 人間の見えないところに必ず手が ついていて、それで床を引っ張るので、 物には重さがあるように感じている という説明もあるかもしれません。 重力のように、外的な力の存在なしに、 ものの性質として説明する古代ギリシャの 考え方として、現在でも残っている のは、高校の物理でいうと慣性の法則と呼ばれるものです。 「止まっているものは外的要因がなければ いつまでも止まっていようとする。動いて いるものはそのまま運動し続けようとうす。」 この慣性の法則、物体にそうゆう性質があると 説明されているだけで、重力のような外的 要因の説明がなく、どうしてそうなるのですか？ と物理の先生に聞いても答えがありません。
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- gura_
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>実験で存在することが証明されているということなのだろうと思いますが、その力の構造というか源は何なのでしょうか？ ボールを持っていて、手を離すと通常ボールは下に落ちていきますね。これは万人が認めることだと思います。(存在の証明?) このとき、「下に引く力が働いてボールが下に動いたのだ」と天才は考えました。 さらに天才は、その力がどのような法則関係にあるかを調べました。その関係を「万有引力の法則」と名づけました。↓ http://db.gakken.co.jp/jiten/ha/506690.htm その法則関係を使うと、天体の運動を極めて明快に説明、計算できて、日食や月食の予測や、月や火星にロケットを打ち込むことも出来ます。 ただし、関係式からも解かるようにこの力は極めて弱い力ですから、ペットボトルの近くにあるピンポン球との間に働く程度では、測定出来ない値になりません。地球レベルの大きさが必要ということになります。 自然法則で、よく「なぜなぜだから何々である」あるという言い方をしますが、正確には、「現象の因果関係を説明する」に過ぎません。 電子があるといってもそれ自体を手にとって見たことがあるわけでなく、間接的に表現できているに過ぎませんが、電子というものを考えることで、PCを使ってインターネットを駆使したりすることが出来ています。 つまり、基本的にその源を説明するのでなく、現象の因果関係を説明しているに過ぎません。 最初の話に戻りますが、仮に「手を離すとボールは下に落ちていくことが一般的な現象でなく、空に向かって飛んでいくのが一般的な現象である」と言うことであれば先の話は全てご破算になるという訳で、別の説明が必要ということです。
お礼
回答ありがとうございます＾－＾） 現象の原因をどんどん探っていけるならば終わりが無いし、それに枝分かれしていって最初の現象自体との因果関係も失われていくでしょうから「根本的な原因」と考えると哲学的な話になってしまうのだろうと思えます。ただ自分としては「重力」という言葉はよく聞く言葉なので、もう一段か二段、その因果関係が知りたい気持ちでした。
- TALLY-HO
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詳しい説明は専門の人に譲るとして、素人の私でも イメージできた例えを紹介します。 なんていうか、高質量の物があると空間が歪むんだそうです。 １，布団を敷きます（できれば２枚重ねとか） ２，その上に、水入りのペットボトルとか重い物を乗せます ３，ペットボトルの近くにピンポン球でも置いてみましょう どうですか？ペットボトル（高質量の物体）に向かって ピンポン球が近づいていきますよね？これが重力らしいです。 実際は３次元ですので上の例えでは不十分ですが、大体こんな ふうなんだ～って事を感じてもらえれば嬉しいです。
お礼
回答ありがとうございます＾－＾） ペットボトルを置いたことによって布団の表面が歪むことが空間の歪みを表しているということですよね。なんとなくワープの説明（漫画ですけど＾－＾；）で同様の話を聞いたことがあるように思えます。 イメージとして非常に捉えやすくなりました。
お礼
非常に丁寧に回答を頂いてありがとうございました＾－＾） 重力の存在が実際に証明されているわけではないということはびっくりしましたが、よくわかりました。慣性の法則についても改めて考えてみるとなぜなんだろう？？？という疑問が湧きます。