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物理 ＞１章　物理学とは何か [#t3d91ab6]

物理学の本（Text books of physics)

• Wikibooks （高等学校理科 物理Ⅰ） :http://ja.wikibooks.org/wiki/高等学校理科_物理I　
• Wikibooks （高等学校理科 物理Ⅱ） :http://ja.wikibooks.org/wiki/高等学校理科_物理II

(注）上記2冊の本は、編集半ばであり重要でも記載のない項目が相当ある。

• Wikibooks （High School Physics) :http://en.wikibooks.org/wiki/High_School_Physics　in English　

物理学とは何か（What is physics）

• ウィキペディア(物理学) :http://ja.wikipedia.org/wiki/物理学 の序文と概論を参照のこと
• wikibooks(High School Physics/Introduction to physics):http://en.wikibooks.org/wiki/High_School_Physics/Introduction_to_physics in English
  

（注）上記ウィキペディアでは
「物理学とは、自然界の現象の力学的理解と原子論的理解の二つからなる」としているが、
「自然界の（主に無機的）現象を量的に把握し、観察と実験により、その現象を支配する基本法則をあきらかにすること」
という見方もできる。

物理学の特徴(Features of physics)

自然という書物は、数学という言葉で書かれている（ガリレオ・ガリレイの言葉）。

• ウィキペディア(物理学) :http://ja.wikipedia.org/wiki/物理学#.E7.89.A9.E7.90.86.E5.AD.A6.E3.81.A8.E6.95.B0.E5.AD.A6中の「物理と数学」の項目を参照　　
  

（注）自然界の現象を量的にとらえると、その法則が数式を利用して正確・簡潔に記述できるため、冒頭のガリレオによる有名な言葉が残された。

近代物理学の誕生の概観

天体の運動

天動説

古代、地球は宇宙の中心にあり、その周りを太陽や星星が回転すると考えられた。

• ウィキペディア(天動説) :http://ja.wikipedia.org/wiki/天動説

　天動説のほころびと地動説　

• ウィキペディア(地動説) :http://ja.wikipedia.org/wiki/地動説

火星の不思議な運動；大きな逆行の謎

• ウィキペディア(順行・逆行):http://ja.wikipedia.org/wiki/順行・逆行

ケプラーの挑戦

ケプラーは、ティコ・ブラーエの約２０年分の観測データ（太陽と惑星の緯度、経度とその日時）をもとに火星の運行の謎の解明に取り組んだ。多くの失敗の末、遂にユークリッド幾何学を利用してデータ解析し軌道を求める天才的方法を思いつき、火星の運動を解明した。さらに他の惑星のデータも解析し、惑星の運動法則を纏めた。

　惑星運動に関するケプラーの法則　

• ウィキペディア(ケプラーの法則):http://ja.wikipedia.org/wiki/ケプラーの法則

地上の物体の運動

古代の運動の認識

物体が落ちたり、煙が上っていくのを見たり、人間や馬車が荷物をひいたり、てこを使って重いものを持ち上げる等の多くの経験や観察から、古代にも、力と運動にかんする理論が発生した。

アリストテレス（ギリシア・BC384～322頃）の運動論

運動には２種ある。
自然運動；物体にはそれぞれ固有の居場所が決まっており、強制力が働いていなければ、その位置に向けて動いていく（例えば石は地球の中心が居場所なので下に落ちていく。重いものほど早く落ちる）。
強制運動；自然運動が妨げられ止まっている物体を動かすには力が必要。力の大きさに比例して物体は早く動き、力を加えるのをやめれば止まる。

　ガリレオによる地上の物体の運動法則の発見と数学　

ガリレオは、アリストテレスの運動論に疑問をもった。 ====落体の運動法則 ====
物体が落下するとき、その速さがどのように変化するかを、具体的に明らかにしようとした。このように考えたのはガリレオが初めてであった。実験の結果、速度は落下時間に比例して増大するという事実を発見し、落下物体の位置が時間の２次関数で表せることを突き止めた。　
この探求にさいして、時々刻々増加する速度を扱うことになり、瞬間速度の概念も考案し、微分学の端著を開いた。
また、物体の落下の速さは重さによらず一定であることを明らかにした。　

==== 慣性の法則　====　 アリストテレスの唱えた強制運動論（力を加えなければ運動は止まる）にも疑問を持ち、
振り子運動の考察から、物体は力を加えなければ、同じ速さで運動し続けると言う、慣性法則を発見ました。

投射体の運動

この2つの法則と組み合わせて投射体の運動も明らかにしました。

ガリレオの相対性原理 　

一定の速度で移動している船のうえで、物体を落としても、船に乗っている人がみれば、真下におちる。
静止している地上での落下運動とおなじこと。
これを落下の運動法則と慣性法則から、論証し、実験で確かめた。
これより力学は、一定の速度で動いている観測系で観測するかぎり、同一であるという仮説を唱え、地動説を擁護した。

ニュートン力学の誕生；天体と地上の物体の運動の統一　

・ニュートンは、地上の物体の運動も、惑星(天体の物体）の運動も、 同じ法則にしたがっていると考えた。
・先人の発見した運動の法則のなかから根本的なものを選びだし、
自ら発見した運動法則を付け加えて、運動の３法則に纏めた。
・さらにケプラーの法則と運動の３法則から物体間に働く万有引力の法則を得た。
・多くの地上の物体の運動と天体の運行を、これら４つの法則から厳密に導き、本にした。

• ウィキペディア(自然哲学の数学的諸原理):http://ja.wikipedia.org/wiki/自然哲学の数学的諸原理

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