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出典検索?: "重力を説明する古典力学的理論"
重力を説明する古典力学的理論(じゅうりょくをせつめいするこてんりきがくてきりろん、英語: mechanical theories or explanations of gravitation)では、天体の運行を支配する力の起源である重力を古典力学の理論で説明しようとして提案された、16世紀から19世紀の科学者たちの理論について概説する。これらのエーテルを仮定する理論は現代では支持されておらず、重力は一般相対性理論により説明される。
渦動説詳細は「渦動説」を参照
ルネ・デカルトは、物体の運動というのは他の物体と直接に接触しないかぎり変わることはない、と考えていた。またデカルトは、ある段階から真空の存在を否定するようになり、宇宙は延長(=おおむね物質のようなもの)で満たされている、とした。渦動説は著書『哲学原理』(1644年)や『世界論』などで展開された。天体の公転や自転の運動は宇宙にみたされている物質(エーテル)の回転によって引き起こされ、太陽系の惑星は同一のほぼ平面を同じ方向で公転し、重力は流体の渦の中に置かれた例えば木片が渦の中心に引き込まれるアナロジーで説明した。
デカルトの考え方を受けて、ホイヘンスは1669年から1690年の間に、渦動説をより精密に検討した。これは重力を数学的に扱った最初の例となった。ホイヘンスはエーテルの粒子は渦のまわりをのぞいてランダムな方向に運動していて渦の周囲にはエーテル粒子の濃い部分ができ、この粒子の濃い部分が薄い部分に対して力を及ぼすというモデルを考えた。ホイヘンスはまた重力が物質の質量に比例することを説明するために、物質はエーテル粒子が侵入できる充分なすきまがあると考えた。落下する物体に重力が働き続けるためにエーテルは物体よりも速く動かなければならない。この頃ニュートンは万有引力の法則を築いていたが、ホイヘンスはその公式化には賛意をしめしながら、ニュートンのモデルに力学的説明のないことに異議を示した[注釈 1]。渦動説はニュートンのモデルが説明する天体の運動の法則、重力が距離の2乗に反比例することや、ケプラーの第3法則を説明できるものではなかった。
掩蔽説
空間にすべての方向に運動する粒子があり、2つの物体間では相手の物体に対する方向への粒子の流れを掩蔽するので、結果として2つの物体間に引力が発生するというモデルである。1690年に ニコラス・ファシオ・デ・デュリエールが唱え、1748年にジョルジュ=ルイ・ルサージュ (Georges-Louis Le Sage) が論じ、19世紀になっても, ケルビン卿(1872年)、マクスウェル(1875年)、ヘンドリック・ローレンツ(1900年)やアンリ・ポアンカレ(1908年)らによって論じられた。
この理論に対して加えられる批判は粒子の流れの掩蔽が起こるためには、粒子を物体がいくらか吸収しなければならないことで、これは物体の温度の上昇を伴うと考えられる。さらに運動する物体間の重力を説明するためには粒子の速度は光速をこえなければならない。粒子の速度を光速だと仮定すると吸収による温度の上昇はさらに増すことになる。 重力の起源を物体に流れ込む流体による力と考える考え方である。ニュートンは後に、重力の起源について「わたしは仮説をつくらない」として説明しないことを宣言するが、1675年には物質の表面に集積する1種の流体としての重力エーテルを考え、その流れが距離の2乗の逆数に比例する引力を生じるとした。ニュートンに続いて1853年にベルンハルト・リーマンが重力エーテルを非圧縮性の流体とし物質はその流体を吸い込んで、別の場所か別の次元に運ばれるとした。さらに1888年にはイワン・オシポビッチ・ヤルコフスキーがエネルギーの問題を解決するために、吸収されたエーテルは新しい物質に変化すると考えた。 この理論に対して加えられる批判はルサージュの重力理論と同じく、エネルギーの保存則に反するし、力の伝達速度の問題も解決していない。エネルギーから物質の生ずるメカニズムも知られていない。 ニュートンは1717年にも、静的で密度の異なるエーテルのモデルを提案した。静的なエーテルによる浮力のアナロジーで、物体の重力の性質を説明しようとした。重力が距離の二乗に反比例することを説明するために、エーテルの密度は天体に近づくにつれて小さくなるとした。物体に近づくに従ってエーテルの密度がうすくなる理由については説明は与えられなかった。ニュートンは後に、有名な「わたしは仮説をつくらない」(Hypotheses non fingo)という宣言をして重力の力学的な説明を放棄し、たぶん友人のニコラス・ファシオ・デ・デュリエールやデビッド・グレゴリー この理論に対して加えられる批判は密度が不均一になる理由が説明されない他、エーテルが鋼の3000倍の剛性を持たなければならなくなることを、マクスウェルが指摘した。
流体説
静的なエーテル