《たとえ話》で直観的に分かる物理の考え方-005-

《たとえ話》で直観的に分かる物理の考え方

6号

このメールマガジンはＰＣ版「楽しい《たとえ話》で直観的に分かる物理の考え方」を携帯でも読めるようにしたものです。長文ですので画面メモをして読むことをお勧めします。

こんにちは、予備校講師の田原です。

春期講習会が始まり、毎日、力学の話をしています。このメルマガで書いているような《たとえ話》も、実際に、授業で使っています。聞いたことがあるよ！という顔をしている人がいたら、これを読んでいる人かもしれませんね。
　
物理Web講座は、５月スタートにします。

今週から読み始めたみなさん。バックナンバーを見てくださいね。第1号から話が続いているので、順番に見ると分かりやすいと思います。

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では、第6号のスタートです！

■真理の決め方

紀元前4世紀から16世紀まで、西欧での自然に対する常識は、アリストテレス自然哲学でした。

そこでは、感覚によって真理が決められていました。

簡単に言えば、

「キミが見たものが、真理だ！」

ということです。

16世紀におこったのは、真理の決め方の変更でした。

「見たものが真理だ！」から、「真理は、見ているものの背後に隠れている」に転換しました。

そうなると、隠れている真理を理性の力で見抜かなければならないのです。

ガリレオ・ガリレイが、慣性の法則を見つけた前提には、この真理の決め方の変更があります。

この変更があって、現在の物理学が誕生しました。

今回は、この真理の決め方の変更についてのたとえ話です。

では、たとえ話モードへ突入！

★「等速直線運動なんて見たことがありません」★

アリアリ君とガリガリ君は、物体の運動について調べていました。

アリアリ君は、自分が実際に体験したことを信じるタイプの人です。

一方、ガリガリ君は、体験について、疑いの目をもっています。

二人は、高さ2メートルほどの立方体の形をした、木製の箱を地面に置き、それを押し動かす実験をして、力と運動の関係を調べました。

ガリガリ君が一人で押したときよりも、アリアリ君も手伝って、2人で押したときのほうが、箱は、ほぼ2倍の速さで動きました。

二人は、同じものを見ました。

ここで、まず、アリアリ君に、力と運動の関係について何が分かったかを聞いてみましょう？

（？）：力と運動はどのような関係にあると思いますか？

（アリ）：ものが動く速さは、加えた力に比例するよ。一人で押したときよりも、二人で押したときのほうが速く動いたからね。君も見たでしょ。何回も確かめたから、本当だよ。

（？）：じゃあ、力がはたらいていないときは、物体はどのような運動をするのですか？

（アリ）：箱を押す人数が０人なら、箱は止まっているに決まっているよ。キミだって、水平な地面においた箱が勝手に動き出したらびっくりするでしょ。だから、当然、力がはたらいていないとき、物体は静止しているはずだよ。

（？）：じゃあ次に、ガリガリ君に聞きますね。ガリガリ君はどう思いますか？

（ガリ）：もうちょっと考えさせてください。

（アリ）：ガリガリ君、何を考えることがあるの？　真理とは考えるものではなくて、見るものだよ。今日、見たことが運動の真理だよ。ガリガリ君だって、２人で押したら、速さが２倍になったのを見たじゃないか。それ以外に、何を考えることがあるんだろう。

（ガリ）：‥‥‥‥。

翌日は、とても寒い日でした。

地面は凍りつき、ツルツルの状態でした。

ガリガリ君は、前日､アリアリ君がやったのと同じことを、そのツルツルの地面の上でやってみました。

一人で押したのにもかかわらず、箱は、前日２人で押したときよりも速く動きました。
そして、押すのを止めても、急には止まらずに、５メートルほど進んでからやっと止まりました。

ガリガリ君は、箱を動かすのを止めて、その場で考え込みました。

しばらくすると、ガリガリ君は「分かった！」という顔をして微笑みました。

ここで、ガリガリ君に、力と運動の関係について、昨日した質問を、もう一度してみましょう？

（？）：ガリガリ君は、力と運動はどのような関係にあると思いますか？

（ガリ）：それは、分からないよ。同じ力で押しても、地面がツルツルかどうかで、速さが違うんだ。今日より、もっとツルツルだったらどうなってしまうのか考えていたんだけど、どう考えたらよいか分からなかった。でも、単純に「物体の速さが力に比例する！」とは言えないことが分かったよ。

（？）：では、力がはたらいていないときは、物体はどのような運動をするのですか？

（ガリ）：それを今、考えていたんだ。箱を押すのを止めても急には止まらずに、５メートル進んでから止まったのがとても気になるんだ。もし、もっとツルツルだったら、どうなっってしまうのかをずっと考えていたんだ。

（？）：もっとツルツルだったら、どうなるのですか？

（ガリ）：少なくとも、５メートルよりも遠くまで進むと思う。１０メートルとか１５メートルとか‥。そして、もっともっとツルツルだったら‥‥

（？）：もっともっとツルツルだったらどうなるのですか？

（ガリ）：止まらないと思うんだ。もし、速さが遅くなるのならいつかは止まってしまうだろうし、地面が水平だったら、まさか、速くなることは無いだろうから、物体が止まらないで動きつづけるためには、速度が一定であり続けなくてはならないと思うんだ。

（？）：ということは、結局、力がはたらいていないときは、物体はどのような運動をするのですか？

（ガリ）：一定の速さで、まっすぐ進みつづける運動をするはずだと思うんだ。

★たとえ話終了★

ガリガリ君とアリアリ君は、同じ現象を見ました。

でも、そこから導いた結論は異なりました。

アリアリ君が現象を肉眼で見たのに対して、ガリガリ君は、その現象の背後にある「限りなく滑らかな水平面での運動」を理性の目で透かして見たのです。

そうして、力のはたらいていない物体の運動が、等速直線運動をするという結論を得ました。

でも、ガリガリ君の肉眼の目は、一度も、等速直線運動を見たことはありません。彼は、肉眼の目よりも、理性の目を信用して真理を決めることにしたのです。

このようなことが、アリストテレス自然哲学（アリアリ君）の常識を、ガリレオ・ガリレイ（ガリガリ君）が破ったときにおこったのです。

物理は、自然現象を実験などを通して理解してく学問ですが、そのときに、アリアリ君の常識ではなく、ガリガリ君の考え方に基づいています。

これを理解していないために、物理につまづいてしまう人は、実は、結構多いのです。

最後に、もう一度、ガリガリ君に、次の質問をしてみましょう。

（？）：では、ガリガリ君。キミは、力をどういうものだと思うんだい？

（ガリ）：力がはたらかないときには、物体は等速直線運動をするのだから、力がはたらくと、物体の運動は等速直線運動からずれると思うんだ。だから、力っていうのは、「物体の運動を等速直線運動からずれさせるもの」だと思う。ただ、そのずれをどう表したらいいかが分からないんだ。

（？）：ガリガリ君、ありがとう。よく分かったよ。

■編集後記

最近、「jigブラウザ」というものがあることを知りました。

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携帯からネットを見る環境がだんだん整ってきていますね。

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良いものが見つかれば、ここで紹介しますね。

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