47. 古典力学的世界観の形成 (2）

ニュートンは、こうした科学革命の先人たちの考えを総合しました。すなわち、1687年に発表した『自然哲学の数学的諸原理』いわゆる『プリンキピア』において、（絶対時間・絶対空間を前提として、以下のニュートンの運動の3法則に従う世界観を提唱しました。ここで言う「物体」とは「質点」（質量を持った点としての存在）です。

・ニュートンの運動の第1の法則…ガリレイの「慣性の法則」

外力が加えられなければ物体はその運動状態を継続する。すなわち、静止し続ける物体は静止し続け、運動し続ける物体は運動し続ける。

pは、質量・空間・時間という物理学の最も基本的な物理量からなる物理量で、「運動量」と呼ばれる。これを時間で微分したものがゼロであるということは、時間に対して、運動量が一定となるということであり、つまり、運動量が保存されるということであるから、これは「運動量保存の法則」を表す。

・ニュートンの運動の第2の法則…ニュートンの「運動方程式」

物体の運動量の変化は外力の方向に作用し、その大きさに比例する。

物理学で物体の運動状態を表す数式のことを「運動方程式」と呼ぶが、単に運動方程式という場合は、このニュートンの運動方程式（略して「ニュートン方程式」）を指すことが多い。

・ニュートンの運動の第3の法則…「作用反作用の法則」

物体Aから物体Bに作用を及ぼした場合、その力の大きさに等しく、反対向きの力が物体Bから物体Aに働く。

ケプラーが天体の力学を示したのに対して、これらは地上の力学を示したと言えました。さらに、ニュートンは万有引力の法則によって、天体の力学と地上の力学を統合しました。

・ニュートンの万有引力の法則

2つの物体が引き合う力は両方の質量の積に比例し、距離の2乗に反比例する。

図1　ニュートンによる天上界と地上界の力学の統合

さて、ニュートンが発明した物理量の中でとりわけ際だっていたのは、やはり「運動量」（より正確には「並進運動量」（線型運動量））でしょう。

運動量は、前述した通り、

すなわち、大雑把には、「運動量＝質量・速度」と書けます。このように、質量と速度という物質固有の物理量とそうでない物理量と言う性質の全く異なる物理量の積によって、新しい物理量を作るという発想は、それ以前にはなかったことです。これは画期的な発明でした。しかも、この「運動量」という物理量は物体の運動状態を表すのに、最も基本的な物理量となりました。