｢リンゴの落下から万有引力を発見｣実は間違い？ ニュートンの逸話に隠された｢なるほど物理学｣

学校で習う物理学ではよく、重力という言葉を、この地球上の物体の間に働く力に限定して使うことがあります。しかし、理論物理学で重力といったときには、往々にして万有引力のことを意味していることも多いです。

月は「落ち続けている」の真相

ここで、ニュートンが万有引力を発見したときの話に戻ります。

「リンゴが木から地面に落ちるのも、月が地球の周囲を回るのも、同じ万有引力が原因であると見抜いた」とは、一体どういうことでしょうか。

まず、地面から空中に向かって、斜め上の方向へボールを投げるのをイメージしてみてください。ガリレオが発見したように、ボールは放物線を描いて地面に向かって落下していきます。

ここでもし、万有引力が働いていないとすると、ボールは落ちずに斜め上の方向に直進し続けるはずです。しかし、万有引力により、ある点を頂点に下降し始めます。

では、次に、月の運動について考えます。

もしも地球からの万有引力がなければ、月は慣性の法則に従い、運動の速度と方向を保ったまま、地球の周囲に留まることなく、まっすぐに飛び去ってしまうはずです。

しかし、万有引力によって地球に引っ張られているため、月は進行方向を変えられてしまいます。つまり、慣性の法則に従った直進の経路と、実際の円運動の軌跡との差の分だけ、月は常に落下し続けていると考えることができます。

（イラスト：『なぜ重力は存在するのか 世界の「解像度」を上げる物理学超入門』より）