【問題】信号待ちのトラックと小型車。青になって「小型車が先に発進したのはなぜか」わかりますか？……エンジンの性能は関係ありません
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。
「力」とはなにか
前回の記事で、物体が「等速直線運動を永久に保ちたい」という“欲望”の度合いが、その物体のもつ慣性質量であることはわかりました。 しかし、いかに慣性質量の大きい物体であっても、外部から「力」を加えつづけると、その「力」の強弱にはまったく関係なく、「力」が加わった瞬間から等速直線運動を維持できなくなります。 前回の記事中で、何度もしつこく「外部からの邪魔立てが存在しないかぎり」と断り書きを入れてきたのも、そのためです。 では、運動方向と同じ向きに外部から「力」を加えつづけられた物体には、どのような変化が起こるでしょうか？ 時間とともに速度が増加し、どんどん速く動くようになります。速度が変化するのですから、それはもう「等速」ではありません。速度が時間とともにどんどん大きくなる現象は、ご存じのように「加速」とよばれています。 物体が加速する原因は、その物体に加えられた「力」です。 したがって、物体を連続的に加速させる(速度を連続的に増加させる)ためには、その物体に対して連続的に力を加えつづけなければなりません。力を加えるのをやめてしまったら、もはやその物体は加速されることなく、力を加えるのをやめた時点での速度を保ったまま、慣性にしたがって動きつづけます(ここでは、物体と接触している面とのあいだに摩擦がまったくないものと仮定しています)。 ここでいう「力」は、次のように表現することができます。 〈力(force)とは、物体を加速させる要因である。力なくして加速あらず！〉
