物理学者物語：第１話 なぜ物は落ちるのか？｜ニュートンは語る 　

新シリーズ「物理学者物語」は、よく名の知られた９人の物理学者のモノローグで物理の世界を巡ります。ニュートン、ファラデー／マクスウェル、プランク、アインシュタイン（特殊相対論）、ボーア、シュレディンガー、ハイゼンベルク、アインシュタイン（一般相対論）、ファインマンの順になります。一緒に最後までお楽しみください。

全体の構成

第Ⅰ部　ニュートン　第１話ー第６話
第Ⅱ部　ファラデー／マクスウェル　6話　第７話ー第１２話
第Ⅲ部　プランク　3話　第１３話ー第１５話
第Ⅳ部　アインシュタイン（特殊相対論）5話　第１６話ー第２０話
第Ⅴ部　ボーア　4話　第２１話ー第２４話
第Ⅵ部　シュレディンガー　7話　第２５話ー第３１話
第Ⅶ部　ハイゼンベルク　5話　第３２話ー第３６話
第Ⅷ部　アインシュタイン（一般相対論）5話　第３７話ー第４１話
第Ⅸ部　ファインマン　6話　第４２話ー第４７話

第１話 なぜ物は落ちるのか？｜ニュートンは語る

石を手から離す。すると、落ちる。
あまりにも当たり前のことなので、私たちはほとんど疑問に思いません。
しかし、物理学者にとっては、「当たり前」は出発点です。なぜ落ちるのか。なぜ上には落ちないのか。そして、なぜ落ちる速さは変化するのか。
ニュートンは、そんな素朴な疑問から、自然界を支配する法則へ近づいていきました。今回の物語は、後世の知識をすべて持ったニュートンではありません。まだ答えを知らないニュートンが、黒板に一つずつ式を書きながら考えていく――その思考を、史実をもとに再構成したモノローグです。読者のみなさんも、どうか一緒に考えてみてください。
ではまずニュートンを紹介します。
アイザック・ニュートンは、17世紀から18世紀にかけて活躍したイギリスの物理学者・数学者です。物体の運動を説明する「運動の三法則」と、あらゆる物体が引き合う「万有引力の法則」を発見し、現代物理学の基礎を築きました。また、微積分学の発展や光の研究にも大きく貢献しています。自然界の仕組みを数学によって説明したニュートンは、科学史上最も偉大な科学者の一人として知られています。

私は、ニュートン。
私は、何度も同じことを考えている。
なぜ、物は落ちるのだろう？
手にした石を放す。
すると石は、必ず下へ向かう。
誰も石を押しているようには見えない。
それなのに、石は動き始める。
これは奇妙なことではないだろうか。
もちろん、昔から多くの人が説明を試みてきた。
物には、それぞれ「自然な場所」があり、重い物は地面へ向かって落ちる――そんな考え方もあった。
しかし、それでは私は満足できない。
「落ちる」という現象を言い換えただけではないか。
なぜ下なのだ？
そして、なぜ一定の速さで落ちるのではなく、だんだん速くなるのだ？

まず、現象そのものを整理してみよう。
物体を落とす。
最初は静止している。
しかし、少し時間がたつと速度を持つ。
さらに時間がたてば、もっと速くなる。つまり、

$$v \neq \text{一定}$$

だ。速度が変化している。ならば、ここに「加速」がある。

では、何がその加速を生み出している？
私はここで、一つの考え方を置いてみる。
力が働いているのではないか。
物体の運動状態を変える何か。
それを「力」と呼ぶことにしよう。
もし力がなければ、物体はどうなる？
むしろ、そちらを考えたほうがよいかもしれない。
物体が動いているとき、それを止めるのにも何かが必要ではないか。
では、動き続けることのほうが自然なのか？

面白い。「落ちる」という現象を考えていたはずなのに、私は今、
力とは何か。という、もっと大きな問題にぶつかっている。
そこで次に考えたい。
落下する物体の速度の変化を、数学で表せないだろうか。
地上付近では、落下する物体にはほぼ一定の加速度がある。
それを g と書けば、

$$v=gt$$

と表せる。さらに、落下した距離は、

$$s=\frac{1}{2}gt^2$$

となる。数字は美しい。
観測された運動を、たった一つの量 g で表せる。

だが、まだ肝心なところが残っている。
この g は、いったい何なのだ？
地球の近くにいるから、物は落ちる。
ならば、その原因は地球にあるのではないか？
地球が物体を引いている。
そう考えたらどうだろう。
もちろん、これはまだ仮説にすぎない。
しかし、仮説なら試すことができる。
もし本当に地球が物体を引いているなら、その作用は石だけに働くのだろうか？
木にも？
鉄にも？
水にも？
人間にも？
すべての物体に共通するのではないか？

さらに私は考える。
地球上だけに、この力が存在するのだろうか？
空を見上げる。
月がある。
月は空に浮かんでいるように見える。
だが、本当に「落ちていない」のだろうか。
もしかすると月も、地球に向かって落ち続けているのではないか？
ただし、同時に横向きにも進んでいる。
だから地球にぶつからず、地球の周りを回り続けている。
……もしそうなら。
地上で石を落とすことと、空で月が動くことが、同じ原因から説明できるかもしれない。

これは、まだ答えではない。
むしろ、始まりだ。
私は黒板に一つだけ、大きく書いてみる。

$$\boxed{\text{地球が物体を引いているのだろうか？}}$$

そして、その下にもう一つ。

$$\boxed{\text{その力は、月にも働いているのか？}}$$

もし、この二つが同じ一つの法則で説明できるなら――
地上と天上は、別々の世界ではなくなる。
私はまだ、その法則を知らない。
だが、どうやら追いかける価値はありそうだ。

次回予告　第2話　「動いている物体は、なぜ止まる？」

落ちる石を考えていた私は、ふと別の疑問に気づく。
では、横向きに投げた物体はどうだ？
なぜ物体は、そのまま永遠に動かないのだろう？
本当に「止まること」が自然なのか？
それとも――私たちは、動く物体について、根本的に何かを勘違いしているのではないか？

次回の話はこちら

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
こう爺ワールドのご紹介
監督：こう爺
お話とプロンプト：ChatGPT
画像と動画：Flow (Nano Banana 2)
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊