「運動 (物理学)」の版間の差分

編集の要約なし
(章立てのまとまってない記事に無理矢理に章を入れるべきではない)
 
{{古典力学}}
[[Image:Leaving Yongsan Station.jpg|300px|thumb|right|運動は位置の変化を伴う]]
物理学における'''運動'''(うんどう、{{lang-en-short|motion}})とは、[[物体]]の[[基準系|参照系]]との位置関係が変化することと定義されである。<!--、これはある参照系にいる観察者によって測定される。--><!--現象と測定を混同している。[[17世紀]]の末に[[アイザック・ニュートン]]は[[プリンキピア]]の中で、[[古典力学]]の不確定性原理、前提となる[[運動の法則]]について記述した。ニュートンの古典力学による、運動している物体の軌跡や受けている力の計算は、[[物理学観察効果]]が高速の現象観察でき混同するようるまではとて上手くいっていた。の-->
 
地球の表面では、常に重力が働いていること、ベアリングなど、それなりに使い物になる摩擦をわずかにする技術や工学の発展は中世より後であったこと、空気抵抗の存在などから、いわゆる「[[アリストテレス]]力学」と呼ばれるそれのような、極めて思弁的哲学的なある種の独特な科学的論理に基づく「運動」観すら古代にはあった。
しかし高速運動になると、古典力学の方程式では正しい値を計算できない。これらの問題を解決する手段として、[[アンリ・ポアンカレ]]と[[アルバート・アインシュタイン]]が考えた運動の基礎的な現象に関するアイデアはニュートン力学に代わるものだった。ニュートンの運動の法則が、方程式の中で[[空間]]や[[時間]]を絶対的なものとしているのに対して、[[特殊相対性理論]]と呼ばれるポアンカレとアインシュタインのモデルでは、空間や時間を任意のゼロ点とした。特殊相対性理論では[[光速]]に近い極めて高速の現象も扱えることから、特殊相対性理論は([[重力]]を無視するとすれば)物体の運動を正確に記述できるモデルとして受け入れられている。しかし現実には、特殊相対性理論よりもニュートンの運動の方程式の方がずっと単純で計算しやすいため、物理学や工学で今でも用いられている。
 
その後時代が過ぎるにつれ、そのような「神学」からの離脱に成功した哲学や、やがては科学により、また[[ヨハネス・ケプラー|ケプラー]]や[[ガリレオ・ガリレイ|ガリレイ]]や[[アイザック・ニュートン|ニュートン]]といった人々により、相対速度([[ガリレイ変換]])・慣性([[運動の第1法則]])・質量と加速度と力の関係([[運動の第2法則]])・作用と反作用([[運動の第3法則]])といった力学の(運動の)基本原理がうちたてられていった。後述する相対論的力学に対して、[[ニュートン力学]]という(なお、[[古典力学]]という語は相対論までをも含み、[[量子力学]]に対する語である)。
ニュートンのモデルでは、運動は時間に対する空間の変化率で定義されているため、運動が[[力 (物理学)|力]]の概念よりも先に立つように、空間や時間の概念は運動よりも優先する。言い換えると、空間や時間の特性が運動、力の本性や特性を決定する。
 
しかし、ニュートンには『[[光学 (アイザック・ニュートン)|光学]]』という著書もあるように、その当時から既に物理学の対象であった光の速さは、人類には謎であった。[[ニュートン力学]]の基本的な考え方とされる「[[絶対時間と絶対空間]]」についても、むしろ仮定であったと見る向きもある。やがて光速が測定され、[[ジェームズ・クラーク・マクスウェル|マクスウェル]]によって示された電磁方程式により<ref>余談だがマクスウェルにはこれとは全く違う分野の、[[マクスウェル・ベティの相反作用の定理]]という、力学への貢献もある。</ref>電磁波の速度がわかると、それが光速と一致すること、そして、どんな場合でもその速度が同じ、という、それまでの物理学における考え方からはどうしても奇妙な現象をどう説明するか、に悩まされることになった。
特殊相対性理論では、運動は空間軸と時間軸からの角度のようなものだと考えられる。特殊相対性理論や[[ユークリッド空間]]では、相対的な運動のみが観測でき、絶対的な運動は意味を持たない。
 
(詳細は[[特殊相対性理論]]の記事を参照)各種の測定結果という事実をなんとかして説明する理論はあれこれと提案されはしたが、時間も空間も相対的である、という驚くべき転回により全てを説明したのは[[アルベルト・アインシュタイン|アインシュタイン]]だった。ニュートン力学における運動は、3次元ユークリッド空間内における位置と、時刻、という独立した2要素で指定できるものと言えるが、相対論的には運動は、時間と空間が互いに関連した[[ミンコフスキー空間|ミンコフスキー時空]]における線のようなものとなる。アインシュタインによるこれに続く、加速度による見掛けの重力と万有引力による重力を同じもの([[等価原理]])とした[[一般相対性理論]]により、[[古典力学]]は完成を見た。<!--
ある物体は、別の物体との距離が変化する時に運動していると言える。物体が運動しているか否かは観測者の視点に依存する。例えばバスに乗っている女性は、彼女の座っている椅子から見ると移動していないが、バスが通り過ぎるビルから見ると移動している。参照系は物体が動いているかどうかを比較するのに用いられる。物体は、参照系に対する位置を変化させている時に運動していると言えるのである。観測者から見ると、参照系は静止しているとみなせる。
 
ニュートンのモデルでは、運動は時間に対する空間の変化率で定義されている{{要出典範囲|ため、運動が[[力 (物理学)|力]]の概念よりも先に立つように、空間や時間の概念は運動よりも優先する。言い換えると、空間や時間の特性が運動、力の本性や特性を決定する。}}
 
特殊相対性理論では、運動は空間軸と時間軸からの角度のようなものだと考えられる。特殊相対性理論や[[ユークリッド空間]]では、相対的な運動のみが観測でき、絶対的な運動は意味を持たない。(意味とは何のことか?)
 
ある物体は、別の物体との距離が変化する時に運動していると言える。物体が運動しているか否かは観測者の視点に依存する。例えばバスに乗っている女性は、彼女の座っている椅子から見ると移動していないが、バスが通り過ぎるビルから見ると移動している。参照系は物体が動いているかどうかを比較するのに用いられる。物体は、参照系に対する位置を変化させている時に運動していると言えるのである。観測者から見ると、参照系は静止しているとみなせる。(←おかしい。互いが対等な立場にあるのはそのどちらもが[[慣性系]]である場合に限られる。加速している系と慣性系は交換可能ではない)
 
-->
 
<references/>
 
{{デフォルトソート:うんとう}}