満員電車で「つんのめってしまう」のは、「私たちの欲望のせい」にしていい「じつに正当な理由」
あっと驚く面白さ。誰でも理解できる爽快さ。 アメリカの大学で長く物理学の人気教授として活躍してきた山田克哉さんの「白熱講義」から生まれた、ブルーバックスを代表する人気企画「からくりシリーズ」。 そのシリーズ最新刊である『『重力のからくり』がベストセラーとなっています。 「弱すぎる重力」はなぜ、宇宙を支配する力になりえたのか？ 万有引力のふしぎを徹底的に解き明かす同書の読みどころを厳選してお送りします！ *本記事は、『重力のからくり 相対論と量子論はなぜ「相容れない」のか』の内容から、再編集・再構成してお送りします。
「慣性」とはなにか
前回の記事で、質量についてお話ししました。 ところが、物理学においては、質量は簡単には定義されていないのです。ここで、「慣性質量」というものを紹介します。慣性質量を知るには、まず「慣性」について知らねばなりません。 物質も物体も、「同じ運動状態を永久に保とうとする性質」をもっています。以降は「物体」を例に話を進めますが、「物質」についても事情は同じです。 「同じ運動状態を永久に保とうとする性質」とはなんでしょうか？ 具体的にいえば、「同じ速度と同じ方向を維持したまま、同じ運動を永久に保とうとする性質」です。このような運動を「等速直線運動」といいます。 あらゆる物体は、いったん動き出したら、当初の運動方向と運動速度を永久に保ちたいという“欲望”をもっており、この欲望が物体のもつ「慣性」というものです。すなわち、等速直線運動を永久に保ちたいという欲望です。 したがって物体が最も好む運動は、この等速直線運動です。
急ブレーキがかかった車内で「つんのめる」理由
身近な例で確認してみましょう。 一定速度で走っている車、すなわち等速直線運動をしている自動車や電車が急停車すると、車内にいる人は必ず前方につんのめりますね。なぜでしょうか。 その理由は、速度が急に落ちるのはあくまで車体だけであり、車内にいる人は車が速度を落とす前の速度を永久に保持しようとするからです。急停車するために踏み込まれたブレーキの効果が直接かかるのは車体のみで、車内にいる人には直接的にはブレーキは効きません。 人体は、人体自身がもつ慣性=「同じ運動方向と運動速度を永久に保ちたいという欲望」によってブレーキがかかる前の速度を保とうとします。その結果、車の速度が急に落ちると前方につんのめるのです。 先ほど「あらゆる物体」といったように、慣性をもつのは人間だけではありません。 車体の床に直接固定されていない物、たとえば、足元に落ちていた空き缶やテニスボール等は、車の速度が急に落ちると、それまで車体に対して静止していたのが前方に転げ出します。速度が落ちるのは車体であって、空き缶やテニスボールではないからです。空き缶やテニスボールは自らの慣性=欲望にしたがって、もとの運動=等速直線運動を続行しようとします。 あらゆる物体がもつ慣性の影響について、別の例でも確認しておきましょう。
