トークの中身:リンゴと月の落ちる量・地球の半径の60倍⑮。
このページは、ニュートンの3つの発見のうち2つ目(万有引力と運動の3法則)です。1つ目は「光の分解」、3つ目は「微積分」のページにあります。
ケプラーはデータで「楕円だ」と突き止め、ガリレオは地上の「落ちる」を測った。でも天と地は、別々の話のままだった。
ニュートンは、天の楕円と地上の落下を、どうやって1本の法則につないだのか?
ケプラーは楕円にたどり着く章で、こう書いています。「この問題を考え計算するうちに、ほとんど気が狂いそうになった。なぜ惑星が楕円の軌道を選ぶのか、見つけられなかった。ああ、なんて滑稽な私! 直径の上を行き来する動きも、楕円への道になりうるのに。……物理の原理から導かれ、経験とも一致する推論によれば、惑星の軌道として残る図形は、完全な楕円しかない」(『新天文学』。英訳からの意訳で、ラテン語の原文とは照らし合わせていない㉛)。迷い抜いて、最後は自分の手で答えを出した話は →「ケプラーのページ」で。
WHEN | 時代背景王が逃げ出したイングランド、お触れの江戸
『プリンキピア』が出た翌年、イングランドでは王が国を逃れ、新しい王と女王が議会に迎えられました(名誉革命)⑤。ニュートンも大学の代表として、その議会に座ります⑤。同じころの江戸では、将軍綱吉が「生き物を憐れめ」というお触れを出し始めていました㉙。
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ニュートンの力学が日本語になるのは、100年以上あとのこと。いま私たちが当たり前に使う「重力」という言葉は、そのとき志筑忠雄が作った訳語なんです㉘。
では、天と地をつないだ男は、どんな人生を歩んだのか?
WHO | 挑戦者農家の少年から、造幣局の長官へ
父は彼が生まれる前に亡くなり、母は再婚して家を出ました。少年は祖父母のもとで育ちます①。大学では、本を読んで独学で数学を身につけました①。光・重力・微積分の種がそろったのは、ペストで大学が閉まった2年弱です①。後半生は、議員、造幣局の長官、王立協会の会長と、研究室の外の世界でも大きな存在になっていきます①⑤。
主な成果 転落・対立の節目
- ウールスソープ 1643〜1661
- 16430歳生まれる。父は誕生前に死去①
- 1645ごろ2歳母が再婚し、祖父母に預けられる①
- 1655ごろ12歳グランサムの寄宿学校へ①
- ケンブリッジ 1661〜1696
- 166118歳トリニティ・カレッジに入学①
- 166421歳デカルトやウォリスの本で、数学を独学①
- 1665〜6722〜24歳ペストで大学が閉鎖。実家で過ごす(驚異の年)①成果
- 166825歳鏡を使う反射望遠鏡を自作②成果
- 166926歳ルーカス教授職に就く①
- 167229歳王立協会フェローに。光の論文を発表②成果
- 168744歳『プリンキピア』を出版①④成果
- 168946歳名誉革命のあとの議会に、大学の代表として選ばれる⑤
- 169350歳心身の不調。友人に疑いをぶつける手紙を書き、のちに詫びる⑥転落
- ロンドン 1696〜1727
- 169653歳造幣局の監事に(1699年に長官)①
- 170360歳王立協会の会長に(亡くなるまで)①
- 170461歳『光学』を出版①成果
- 170562歳アン女王からナイト爵を授かる①
- 171269歳ライプニッツとの微積分の争いが頂点に①対立
- 172784歳3月、ロンドンで死去①③
では、40代のニュートンは、1冊の本で何を示したのか?
WHAT | 達成した事起こし天と地を1冊でつないだ3つの成果
第1法則(慣性)
力が働かなければ、止まった物は止まったまま、動く物はまっすぐ同じ速さで動き続ける⑫。ガッサンディやデカルトも近い考えを書いていた⑬。
動き続けるには、力が要る(アリストテレス)⑫第2法則
運動の変化は、加えた力に比例し、力の向きに起こる⑬。力が効くのは「速さ」ではなく「速さの変わり方」。
速さは、力に比例する⑫万有引力
距離の2乗で弱まる力で太陽が惑星を引くなら、軌道は楕円になる④⑬。リンゴを落とす力と、月を回す力は同じもの⑮⑯。
天の動きと地上の動きは、別のルール(第3法則「押せば同じだけ押し返される」は、HOW の質疑応答で)
でも、この3つの始まりは、1666年の「かなりよく合った」という、すっきりしない計算でした。その場にいたら、あなたならどう動く?
CROSSROADS | 分かれ道月とリンゴが「かなりよく合った」。あなたがその場にいたら、どう動く?
ペストで大学が閉まり、実家にいた1666年。重力が月の軌道まで届くのではと考え、月を軌道に保つのに要る力と、地表でリンゴを落とす力を比べてみた。結果は「かなりよく合った」⑯。でも、ぴったりではない。しかも当時の常識では、天の動きと地上の動きは別のルールだった。タップして、その先を見てください。
Aこれまでの常識を、そのまま受け取るタップして、その先へ
行動 天と地は別のルール。数字が近いのは、たまたまだと考える
B「かなりよく合った」で十分として、言い切るタップして、その先へ
行動 天と地は同じ法則で動く、とすぐに発表する
C合わない部分を生む前提を疑い、確かめられるまで保留する★ ニュートンが選んだ道タップして、その先へ
行動 計算のどこに無理があるかを探す。遠くの月なら、地球を1つの点とみなしても問題は小さい。でもリンゴは、大きな球である地球の表面のすぐそばにある。そこでも同じ「距離の2乗」が正確に成り立つのか?
史実(のちの本人の説明では)ニュートンは1686年6月20日のハレーへの手紙で、「去年見つけたある証明より前は、距離の2乗の比が、地球の表面ほど低い所までは正確に成り立たないのでは、と疑っていた」と書いています㉜㉝。ただしこれは、フックとの争いの最中に、自分の仕事の順番を説明するために書かれた1文です。その疑いをどう片づけたかは HOW で
※ ニュートンは C を選び、1684年にハレーが訪ねてきたときには、楕円を計算で出せるところまで来ていました④。A も B も、その場では筋の通った動き方です。ただ、「かなり」と「ぴったり」のすき間を問いに変えたのが C でした。
HOW | 泥沼の攻略法もしもニュートンが、『プリンキピア』を学会発表したら
ここからは、ニュートン本人の発表スライド――という設定でどうぞ。中身は『プリンキピア』の解説⑬、月の計算⑮⑯、第3巻命題6の振り子の実験㉓、ハレーとの経緯④だけで組んでいます。
― 質疑応答 ―
質疑応答の中身:ガリレオの慣性⑪、第1法則の先例⑬、第3法則の例⑭、ボレリ・ブリオーと証明(1686年の手紙)㉜。
天と地はつながった。でも、それを作った人の周りは、争いだらけだった。
DARK SIDE | 失敗と苦悩の記録いろんな人と、戦い続けた後半生
- 1672最初の光の論文に、フックがすぐ批判を送る(①のページ)②
- 16801月フックの手紙に「引力は距離の2乗に反比例する」。証明は無い㉑
- 16865月『プリンキピア』第1巻が王立協会に出されると、フックが「距離の2乗の考えは、わたしから得たものだ」と言い出す。5月22日、ハレーが手紙で知らせる。同じ手紙は、フック自身も「そこから描かれる曲線の証明は、すべてニュートンのもの」と認めている、と伝えた㉑㉜
- 16866月ニュートンは怒り、第3巻(天体の巻)を出さないとまで書く。追伸では、距離の2乗の比にはボレリやブリオーにも主張がある、と反論した。ハレーがなだめ、思いとどまらせる㉒㉜㊱
- 1687第1巻の注に、距離の2乗で弱まる力が天体に当てはまることは「レン、フック、ハレーもそれぞれ気づいていた」と書いて出版(Motte 訳 1729年の文言による㊱)。費用は主にハレーが出した④㉜
- 16939月心身の不調。友人のピープスとロックに、疑いをぶつける手紙を書く。「この12か月、よく食べられず眠れず、以前の心の落ち着きもない」。数週間後、何を書いたか覚えていないと詫びた⑥
- 1699ごろ〜ライプニッツと、微積分はどちらが先かの争いが始まる(③のページ)①㉚
- 1703ニュートン、王立協会の会長に。亡くなるまで務める①
- 1712王立天文台長フラムスティードの、まだ仕上がっていない観測記録400部を、ハレーの編集で本人の承認なく出版。ニュートンも後押しした㉞
- 1715フラムスティードは、ニュートンに「不当に、いや裏切るように」扱われたと書く㉞
- 1716フラムスティードはそのうち300部を手に入れ、グリニッジ・パークのたき火で燃やした㉞
- 1712ライプニッツとの争いで、王立協会の報告。中身はニュートン自身が書いた㉚
- 1726友人ストゥークリーに、庭でリンゴが落ちるのを見て考え始めた、と語る⑧
- 17273月ロンドンで死去。84歳①③
言われていることリンゴが頭に当たって、万有引力をひらめいた。
記録に残ること頭に当たった話は、ニュートン本人も、話を記録したストゥークリーも語っておらず、後世の付け足しです⑧。残っているのは、晩年に「庭でリンゴが落ちるのを見て考え始めた」と語ったこと⑧。そして『プリンキピア』に書かれた、月とリンゴの落ち方を比べた計算です⑮。
フックとは光で、重力で。ライプニッツとは微積分で。フラムスティードとは星の記録で。天と地を1本の法則でまとめた人は、人とのあいだでは、最後まで争いをやめられませんでした。フックとの争いも、中身は「誰が先に考えたか」で、証明がニュートンのものだということはフック自身も認めていました㉜。それでもニュートンは、天体の巻ごと引っ込めようとした。間に入って本を世に出させたのは、ハレーでした。
それでも、この法則は何がそんなにすごかったのか?
WHY | なぜそれが凄かったのか答え:力を「速さ」から「変化」に置き換えたら、楕円が自然に出てきた
力を「速さを保つもの」から「動きを変えるもの」に置き換え、距離の2乗で弱まる1つの力を仮定したからです。すると、惑星の楕円も、月の落ち方も、リンゴの落下も、同じ計算から出てきました。ケプラーがデータで見つけ、磁気の力という自分なりの仕組みで説明した楕円に、リンゴを落とすのと同じ1つの力と運動の法則から、「その形になるのが自然だ」という理由を与えたんです。おまけに、ガリレオが測った「重い物も軽い物も同じに落ちる」にも、理由がつきました。
ガリレオのときと同じで、「重いほど速い」「押せば進む」は、毎日の感覚にぴったり合います。その感覚を疑い、力は「変化」に効くのだと置き直す。すると、天と地とガリレオの斜面が、1本の糸でつながった。常識を1か所だけ置き換えたら、別々だった謎が一度に解けたわけです。
― いまの私たちへ ―
別々に見える現象を、同じ物差しで測る
落ちるリンゴと回る月を、「1秒に落ちる量」という同じ物差しで比べた。
ニュートン:◎分からないことは「分からない」と書いて、分かったことを使う
1713年の第2版に「重力の理由はまだ導けていない。仮説はつくらない」と書き⑬、法則だけを使えるようにした。その法則で、ハレーは彗星が1758年に戻ると予言し、当たった⑳。
ニュートン:◎「営業部の数字」と「サポート部の数字」。別々の会議で、別々の物差しで見ていませんか。同じ物差し(たとえば、お客さん1人あたりの何か)に直すと、じつは同じ1つの原因で動いていた、ということがあります。そして、なぜそうなるのか分からないときは、分からないと書いたうえで、確かに効くと分かったことを使えばいい。ニュートンの法則も、そうやって使われてきたんです。
- 分かったこと:天も地も、同じ法則で動く。ケプラーの楕円は、距離の2乗で弱まる力から自然に出てくる形だった。
- でも、分かったら次の謎が生まれた:その力は、なぜ離れた物に届くのか?(遠隔作用)
じつはニュートン自身が、ベントリーへの手紙に「物体が何の仲立ちもなく、真空を隔てて離れた物体に働くというのは、私にはあまりに不合理だ」と書いています⑰。法則は使えるのに、仕組みは分からない。この謎は、200年以上残りました。
しかも、水星の通り道には、ニュートンの重力ではどうしても説明できないずれがあると、1859年にルヴェリエが報告します(100年で38秒角。1882年にニューカムが43秒角に見積もり直しました)⑲。1915年、アインシュタインの一般相対性理論は、重力を「離れた物どうしが引き合う力」ではなく、「質量のある物が時空をゆがめ、その中を物が進むこと」として描き直しました⑱。そしてこの43秒角を、ぴったり言い当てたんです⑲。
「なぜ届くのか」の問いは、次の人に託されました。
出典
本文の小さな丸数字は、下の番号に対応します。①〜⑦は3ページ共通です。トーク・スライド・質疑応答は出典の事実をもとにした再構成で、本人の発言の引用ではありません。
- ① Stanford Encyclopedia of Philosophy「Isaac Newton」https://plato.stanford.edu/entries/newton/(確認日 2026-09-28・2026-10-08)
- ② Royal Society Publishing「Newton shows the light: a commentary on Newton (1672)」https://royalsocietypublishing.org/rsta/article/373/2039/20140213/114844/Newton-shows-the-light-a-commentary-on-Newton-1672(確認日 2026-09-28)
- ③ The Renaissance Mathematicus「Calendrical confusion or just when did Newton die?」https://thonyc.wordpress.com/2015/03/20/calendrical-confusion-or-just-when-did-newton-die/(確認日 2026-09-30)
- ④ American Physical Society「Sir Isaac Newton's Principia」https://www.aps.org/apsnews/2000/07/isaac-newton-principia(確認日 2026-09-28)
- ⑤ The Newton Project「Newton: The Making of a Politician」https://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/contexts/CNTX00002 / Encyclopaedia Britannica「Glorious Revolution summary」https://www.britannica.com/summary/Glorious-Revolution(確認日 2026-10-08)
- ⑥ The Newton Project「Chapter XVII」(ブルースターの伝記。1693年の不調)https://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/texts/normalized/OTHE00078(確認日 2026-10-08)
- ⑦ Stanford Encyclopedia of Philosophy「William Whewell」https://plato.stanford.edu/entries/whewell/(確認日 2026-10-08)
- ⑧ Scientific American「What's the Real Story with Newton and the Apple?」https://www.scientificamerican.com/blog/observations/whats-the-real-story-with-newton-and-the-apple-see-for-yourself/(確認日 2026-09-28)
- ⑨ Stanford Encyclopedia of Philosophy「Johannes Kepler」https://plato.stanford.edu/entries/kepler/(確認日 2026-10-08)
- ⑩ Wikipedia「Astronomia nova」https://en.wikipedia.org/wiki/Astronomia_nova(参考。確認日 2026-10-08)
- ⑪ Stanford Encyclopedia of Philosophy「Galileo Galilei」https://plato.stanford.edu/entries/galileo/(確認日 2026-10-08)
- ⑫ Wikipedia「Newton's laws of motion」https://en.wikipedia.org/wiki/Newton's_laws_of_motion /「History of classical mechanics」https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_classical_mechanics(参考。確認日 2026-10-08)
- ⑬ Stanford Encyclopedia of Philosophy「Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica」https://plato.stanford.edu/entries/newton-principia/(確認日 2026-10-08)
- ⑭ University of Toronto, Physics「Newton's Laws」https://www8.physics.utoronto.ca/~jharlow/teaching/everyday06/reading01.htm(第3法則の英訳。確認日 2026-10-08)
- ⑮ Ohio State University, Astronomy 161「Lecture 18: The Apple and the Moon」https://www.astronomy.ohio-state.edu/pogge.1/Ast161/Au06/Unit4/gravity.html(確認日 2026-10-08)
- ⑯ University of Oregon(D. Soper)「Newton and the Moon's Orbit」https://pages.uoregon.edu/soper/Orbits/newtonandmoon.html(ニュートンの覚え書きの引用。確認日 2026-10-08)
- ⑰ The Newton Project「Original letter from Isaac Newton to Richard Bentley」https://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/texts/normalized/THEM00258(1692/3年2月25日。確認日 2026-10-08)
- ⑱ University of Pittsburgh(J. D. Norton)「General Relativity」https://sites.pitt.edu/~jdnorton/teaching/HPS_0410/chapters/general_relativity/(確認日 2026-10-08)
- ⑲ Lawrence Berkeley National Laboratory「Precession of the perihelion of Mercury」https://aether.lbl.gov/www/classes/p10/gr/PrecessionperihelionMercury.htm(確認日 2026-10-08)
- ⑳ NASA Science「1P/Halley」https://science.nasa.gov/solar-system/comets/1p-halley/(確認日 2026-10-08)
- ㉑ Wikipedia「Hooke–Newton inverse square law controversy」https://en.wikipedia.org/wiki/Hooke%E2%80%93Newton_inverse_square_law_controversy(参考。確認日 2026-10-08)
- ㉒ The Renaissance Mathematicus「The man who inverted and squared gravity」https://thonyc.wordpress.com/2011/09/28/the-man-who-inverted-and-squared-gravity/(参考。確認日 2026-10-08)
- ㉓ 『プリンキピア』第3巻 命題6 の英訳本文(MIT「The Net Advance of Physics Retro」に引用)https://web.mit.edu/redingtn/www/netadv/SP20130429.html / Potter「Some experiments on the proportionality of mass and weight」Proc. Royal Society A(1923)https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1923.0130(素材の一覧。確認日 2026-10-08)
- ㉔ The Physics Classroom「Free Fall and Air Resistance」https://www.physicsclassroom.com/class/newtlaws/Lesson-3/Free-Fall-and-Air-Resistance(確認日 2026-10-08)
- ㉕ American Physical Society「June 16, 1657: Christiaan Huygens Patents the First Pendulum Clock」https://www.aps.org/apsnews/2017/06/huygens-patents-first-pendulum-clock(確認日 2026-10-08)
- ㉖ Physics LibreTexts(Georgi『The Physics of Waves』)「1.2 Small Oscillations and Linearity」https://phys.libretexts.org/Bookshelves/Waves_and_Acoustics/The_Physics_of_Waves_(Goergi)/01:_Harmonic_Oscillation/1.02:_1.2_Small_Oscillations_and_Linearity(確認日 2026-10-08)
- ㉗ Wikipedia「Newton (unit)」https://en.wikipedia.org/wiki/Newton_(unit)(参考。確認日 2026-10-08)
- ㉘ 国立天文台「暦象新書」https://www.nao.ac.jp/gallery/weekly/2016/20161129-rekisyo.html(確認日 2026-10-08)
- ㉙ コトバンク「生類憐みの令」https://kotobank.jp/word/%E7%94%9F%E9%A1%9E%E6%86%90%E3%81%BF%E3%81%AE%E4%BB%A4-79995(確認日 2026-10-08)
- ㉚ Wikipedia「Leibniz–Newton calculus controversy」https://en.wikipedia.org/wiki/Leibniz%E2%80%93Newton_calculus_controversy(参考・要確認。確認日 2026-09-28・2026-10-08)
- ㉛ Wikiquote「Johannes Kepler」(『新天文学』の一節。英訳は John Freely『Before Galileo』2012年による)https://en.wikiquote.org/wiki/Johannes_Kepler / Wikipedia「Astronomia nova」(別訳「なんと愚かな鳥だったのか」)(参考。ケプラーの原稿と同じ注記:英訳からの意訳・原文と未照合。確認日 2026-10-08)
- ㉜ The Newton Project「Chapter XII」(ブルースター『ニュートン伝』1855年。1686年5月22日のハレーの手紙、6月20日のニュートンの手紙、第1巻の注を引用)https://www.newtonproject.ox.ac.uk/view/texts/normalized/OTHE00128 / 書誌:Turnbull 編『The Correspondence of Isaac Newton』第2巻(1960)285・288番(確認日 2026-10-08)
- ㉝ MathPages「Newton's Proposition LXXI」(1686年6月20日の手紙の引用と、1685年の球の定理)https://mathpages.com/home/kmath139/kmath139.htm(参考。確認日 2026-10-08)
- ㉞ Royal Museums Greenwich「Who was John Flamsteed, the first Astronomer Royal?」https://www.rmg.co.uk/stories/space-astronomy/who-was-john-flamsteed-first-astronomer-royal(確認日 2026-10-08)
- ㉟ MacTutor「Johannes Kepler (1571 - 1630)」https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Kepler/ / MacTutor 年代順索引(Albert Einstein 1879 - 1955)https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/chronological/(生没年。確認日 2026-10-08)
- ㊱ Wikisource「The Mathematical Principles of Natural Philosophy (1729)/Book 1/Section 2」(Motte 訳。命題4の注)https://en.wikisource.org/wiki/The_Mathematical_Principles_of_Natural_Philosophy_(1729)/Book_1/Section_2 / Wikisource「Dictionary of National Biography, 1885-1900/Halley, Edmund」(第3巻を出さないという脅しをハレーが防いだ)https://en.wikisource.org/wiki/Dictionary_of_National_Biography,_1885-1900/Halley,_Edmund(確認日 2026-10-08)
ニュートンの万有引力についてよくある質問
ニュートンは万有引力で何をした?
地上で物が落ちる力と、月や惑星が軌道を回る力が同じものだと示しました。距離の2乗で弱まる力を仮定すると、ケプラーが観測で見つけた楕円の軌道が計算で出てくること、月とリンゴの落ちる量がほぼ3600分の1で合うことを、1687年の『プリンキピア』にまとめています。
運動の3法則とは?
第1法則は、力が働かなければ物は止まったまま、またはまっすぐ同じ速さで動き続けること。第2法則は、運動の変化が加えた力に比例すること(のちに F=ma と書かれる)。第3法則は、押せば同じだけ押し返されることです。それまでの「動き続けるには力が要る」という考えを、「力は動きを変えるもの」に置き換えました。重い物も軽い物も同じに落ちる理由も、この法則と万有引力で説明できます。
ニュートンの万有引力から何を学べる?
別々に見える現象を同じ物差しで測ること、そして分からないことは分からないと書いて、分かったことを使うことです。ニュートンはリンゴと月を「1秒に落ちる量」で比べて1本の法則にまとめ、重力がなぜ働くのかは説明できないと認めたうえで、法則を使えるようにしました。
このクエストから得た武器を装備する
「別々に見える現象を、同じ物差しで測る」。
あなたの仕事で、別々の会議・別々の物差しで見ている数字はありますか? どんな同じ物差しに直せますか?