ニュートンの万有引力の法則は中国の明代の本か​​ら盗作されたのでしょうか？

最近、いくつかのオンラインプラットフォームに、面白い「科学史に関するポピュラーサイエンス」や「ショートビデオに関するポピュラーサイエンス」が多数登場しています。例えば、広く注目を集めている次のような発言があります。

万有引力の法則はニュートンによって発見されたのではない。実際、ニュートンは、中国明代の『奇器図説』という本から、王正という中国人によって発見された万有引力の理論を盗んだのです。

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時間だけ見ると、意味があるように思えます。ニュートンは、清朝の康熙帝の治世26年である1687年に、著書『自然哲学の数学的原理』の中で万有引力の理論を発表しました。王徴の『奇器図説』は明代の天啓7年（1627年）に出版された。明代に出版された本に、ニュートンが 60 年後に出版することになる科学的原理がすでに含まれているとしたら、後者が前者を盗作したというのは当然の結論であると思われます。

すごいですね。この「不思議な器具の図解説明」が何について書かれているのか、そしてニュートンが発見した万有引力の法則について、詳しく見てみましょう。

この本のタイトルは、明代の学者がヨーロッパの科学知識を学んだことを指摘している。

まず、「Qi Qi Tu Shuo」はこの本の完全な名前ではないことを明確にする必要があります。前面には宣教師から学んだ知識を意味する「Far West」という言葉もあります。中国における西方の土地と文化に対する認識には、さまざまな距離を表すために「西域」「西天」「地中海」などのさまざまな名称が含まれています。マテオ・リッチなどの宣教師が中国に来たとき、彼らは「極西」、「タイ」、「大西洋」などの用語を作り出した。これらの名詞は、実際には私たちが長い時間をかけて徐々に世界を理解していくプロセスを反映しています[1]。

『西域奇器図説』は、ドイツ人宣教師鄧玉漢が口述し、王徴が文章と絵を描き、1627年に揚州で出版された。これは我が国でヨーロッパの近代機械工学と力学を紹介した最初の本である。 『極西の奇妙な楽器の図説』[2]にあるいわゆる「重力の法則の説明」は、実際にはこの文章を解釈したネットユーザーによる誤読である。

第 1 巻、17 ページ: 「最も重いものは地球です。地球は空の下にあり、中心にあるはずです。」

第 1 巻、19 ページ: 「すべての物体は、地球の中心に向かってまっすぐ下がろうとします。重力の性質は下に向かうことであり、地球の中心がその起源です。したがって、磁石が鉄を引き寄せ、鉄が石に向かう傾向があるのと同じです。石が上か下か、左か右かに関係なく、鉄はそこへ向かいます。これがその性質です。」

私たちは皆、ニュートン物理学の教育を受けているので、この段落を読むと、これが高校の物理学の教科書であると感じるのは当然です。実際にはそうではありません。ここで話されているのは「万有引力」ではありません。知乎ネットユーザーが指摘したように、「力」という言葉はまったく出てこない。

前の段落では、「地球の中心が中心である」というのはアリストテレスの天動説であり、地球の中心は宇宙の中心でもあるため、地球が丸くなければならない理由を説明しました。つまり、いわゆる「下」は地球の中心の方向であり、上は頭の方向です。地球は球体なので、世界中の人々は実際に地球の中心を向いて立っています。

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後半の段落では、アリストテレスの「四元素説」について論じています。これは「自然」を強調したアリストテレスの物理学です。元素の性質は 2 つのカテゴリに分けられます。土と水の元素の性質は下方向に移動し、空気と火の元素の性質は下方向に移動します (エーテルは空で円を描いて移動します)。つまり、土や水のような重い物体が丸い地球を構成しているのです。 「力」の不在と「自然」の強調は、アリストテレスの物理学の特徴である[3]。

私たちはニュートン物理学を学んだので、今ではこれを理解しやすく単純であることがわかります。ニュートンは万有引力の法則を利用して、アリストテレスの見解のどれが正しくてどれが間違っているか、またどこが間違っているかを教えてくれました。ニュートン以前には、多くの人々がアリストテレスの主張を理解できなかった。地球の反対側の人々にとって、それは「逆さま」ではないだろうか？じゃあ向こう側には誰もいないってことか？この問題は、ヨーロッパの学術思想史上有名な「対蹠問題」です。

ヨーロッパの航海者が赤道と大西洋を横断し新世界を発見した大航海時代になって初めて、人々は地球の反対側にも確かに人々がいることに気づきました。

科学者はかつて磁気を利用して太陽系を説明していた

後者については、イギリス女王エリザベス1世の王室医師であったウィリアム・ギルバート（1544-1603）が磁石を研究した後に、磁気との類似性を考えたものである。ドイツの天文学者ヨハネス・ケプラー（1571-1630）はギルバートの意見に同意し、これを利用して、地球が丸い理由と太陽の周りを回っている理由を物理的な観点から説明しようとしました。彼らは徐光啓や王正と同時代人であった。厳密に言えば、この類推は実際には間違っています。結局のところ、重力と磁気の特性（後に確認された）は非常に異なります。重力は互いに引き合うだけですが、磁力は反対のものを引き寄せ、同じものを反発します。起源も異なります。過去に起こったこの誤解は、科学が漸進的な発展と試行錯誤のプロセスであることを示しています。いかなる理論も一夜にして達成され、変わらないものではありません。
そのため、これらの文章に関して、一部のネットユーザーは言葉を文字通りに受け取り、「地球の中心に向かって集まる」ことは重力を指していると誤解した。これは実は科学史に対する無知から生じた誤解です。

彼らが同じ現象（地球は丸い）と同じ話題（なぜ地球は丸いのか）について議論していたために、誤解が生じました。アリストテレスは地球が丸いと信じていました。この結論には一定の科学的根拠があるものの、この結論がどのようにして正しく導き出されたのかについては、彼はあまり説明していませんでした。彼の前提のいくつかは現在では間違っていると考えられているため、それは「定性的な」記述であるとしか言えません。

ニュートンの万有引力の法則は物理学の新しい時代をもたらした

この問題を定量的に解決するには、ケプラー、ガリレオ、ニュートンという 2 人の偉人の助けが必要です。ケプラーは、惑星が太陽の周りを楕円軌道で回っていることを指摘し、古代ギリシャの「完全な円軌道」という概念を完全に排除しました。ガリレオは物理学に数学的定量分析を導入する先駆者となり、運動と力の関係を研究し始め、運動の過程を研究できるようになりました。

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ニュートンは、運動学の3つの法則、万有引力の法則、そして今日の大学生が学ばなければならない数学である微積分を体系化し、発展させました。より複雑な数学的基礎に基づくこれらの力学的原理の発見により、「ニュートン力学」という名前が生まれました[4]。ニュートンが最初に解決した問題は、イギリスの天文学者ハレーが出したものでした。 1684 年、ハレーはニュートンに、当時は解決されていなかった問題を提示しました。それは、惑星が太陽からの重力の影響を受け、その重力が距離の 2 乗に反比例する場合、その軌道はどのようなものになるか、という問題です。ニュートンはためらうことなく、軌道が楕円形であることを証明したと答えた。

この会話から、ハレーはニュートンに理論を出版するよう圧力をかけ、その結果、1687年に3巻からなる『自然哲学の数学的原理』が出版されました。これにより、ハレーはお気に入りの彗星の軌道を計算し、2061年に次に戻ってくる有名なハレー彗星の再来を予測することができました。

言い換えれば、万有引力の理論は、数十語や数百語で完全に説明することはできません。力と速度の大きさと方向が常に変化する楕円軌道の物理的プロセスを解くには、ニュートン（アリストテレス、ギルバート、ケプラーを超える）、運動の 3 つの法則（ガリレオを超える）、微積分（古代ギリシャの数学を超える）によってまとめられた物体の特性と機能に根ざしている必要があります。

万有引力の理論は、なぜ地球は丸いのか、なぜ太陽系がこのようになっているのかという、アリストテレスやコペルニクス以来の大きな問題を解決しました。ニュートン力学は、宇宙と私たちの日常世界に対する根本的な理解を一新しました。今日では、物理学以外の事柄について話すときでも、「力」という概念がよく使われますが、これらはすべてニュートン力学の大きな影響を示しています。

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王増は1644年、李自成が北京を征服した年に亡くなったため、ニュートン力学を学ぶことができなかった。ニュートンは当時まだ2歳でした。しかし、もし彼が後の世代にタイムトラベルすることができれば、もっと一生懸命勉強するだろうと思います。結局のところ、彼は「南の徐光啓、北の王」であり、西洋の学問知識を広める上で最も影響力のあった明代の二人の学者のうちの一人だった。

子孫として、私たちはニュートンの美しさを王正に押し付ける必要はありませんが、彼の広い心と謙虚で学ぶことに長けた精神、それこそが本当の自信であると考えます。これに基づいてのみ、私たちは革新を続け、前進していくことができます。偽りの「過去の栄光」に浸り、現実とのギャップを忘れれば、未来も失うことになる。

参考文献

[1] 呉孟雪『ヨーロッパ人の目から見た明清時代の中国』序文、中華書院、2000年

[2] 『西域奇楽器図録 最新図解付』中華図書社、2016年

[3] アリストテレス『物理学』、商業出版社、世界学術古典シリーズの中国語訳、1982年初版。

[4] 呉怡怡『コペルニクスからニュートンへ：地動説の確立』上海人民出版社、2013年初版。

企画・制作

著者: 孫正凡、天文学博士、科学人気作家

レビュー丨孫一飛 河北医科大学医学教育史研究室長

企画丨Xu Lai

編集者: リン・リン、バイ・リー