ニュートン(読み)にゅーとん(英語表記)Sir Isaac Newton

日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

ニュートン(Sir Isaac Newton)
にゅーとん
Sir Isaac Newton
(1642―1727)

イギリスの物理学者、数学者、天文学者。いわゆる自然哲学者であるが、膨大な神学や錬金術の論稿・遺稿もあり、神学者とか最後の錬金術師とよばれることもある。[井原 聰]

生涯

イングランド東部、リンカーンシャーのウールスソープに生まれ、12歳まで近隣の学校に学ぶ。母の知人の薬剤師クラーク家に寄宿してグランサムのグラマー・スクールに学び、1661年6月ケンブリッジのトリニティ・カレッジに入学。1665年1月バチェラー・オブ・アーツの学位を得た。1667年マイナー・フェロー、1668年3月メジャー・フェローとなり、7月マスター・オブ・アーツの学位を取得した。ケンブリッジ時代のニュートンは「厭世(えんせい)的」と評される。それは、海外貿易や商業が盛んになり、大学の役割が変化し始めた時代に、旧態依然とした年功序列的な学内人事が横行し、退廃的生活に陥る教師や学生も少なくない大学に対するピューリタン的反動ともいえよう。
 1669年、師のバローIsaac Barrow(1630―1677)を継いでルカス教授となり、光学を講義。1668年、1671年に反射望遠鏡を製作し、1672年王立協会会員となる。1686年、国王が大学の規定を侵害して、ベネディクト派の神父アルバン・フランシスAlbin Francisに学位を授与させ、ケンブリッジ支配の突破口にしようとしたとき、これに抵抗する大学の全権委員の一人として活躍、結果は国王の敗北となった。1688年、フランシス事件での断固とした姿勢を買われ大学代表の国会議員に選出され、1年間ロンドンに滞在。この間、ロックやピープスSamuel Pepys(1633―1703)ら、また政府高官とも知り合った。その後、ケンブリッジからの転進を図って就職運動を行うが、トーリー党が盛んな時代にホイッグ党のニュートンに適当な職はなく失敗、また『プリンキピア』出版(1687)後の虚脱感や反三位(さんみ)一体説の論文執筆(1690)をめぐる緊張などから、1693年にはうつ状態に陥った。
 1696年4月、大蔵大臣を務める教え子で友人のモンタギューCharles Montagu(1661―1715)の世話で造幣局監事に就任、1699年造幣局長官となる。贋(にせ)金作りを取り締まり、ハリーやロックらとともにモンタギューの貨幣改鋳事業を助けた。1700年には貨幣重量に厳しい正確さを求め、1717年には政府に助言して、1ギニー金貨が銀21シリングと決定され、これによってイギリスは実質的に金本位制となった。ニュートンはイギリス貨幣制度史上にも名を残した。1701年10月ルカス教授職、トリニティ・カレッジのフェロー職を辞任。同年ケンブリッジ大学選出国会議員。1703年王立協会会長に選出され、生涯その地位にあった。1705年ナイトに叙せられ、1710年グリニジ天文台監察委員長に就任。一生独身で、多くの栄誉に輝き、1727年、ロンドン郊外ケンジントンで病没。遺体はウェストミンスター寺院に葬られた。信仰のうえでは国教とは立場を異にし、ユニテリアンとしてひそかな信仰をもっていた。[井原 聰]

科学上の業績

科学上の業績は、三大発見といわれる、光のスペクトル、万有引力、微積分(流率法)のほか、グランサム時代に寄宿していた薬剤師やその仕事場などから化学や錬金術に興味をもち、この分野の実験を続け、種々の合金をつくったり、熱の冷却法則(1701)など広範な分野の研究を行った。[井原 聰]
光学
1663年ごろケプラーやデカルトの『屈折光学』を学び、レンズ、プリズム、鏡、望遠鏡、顕微鏡など光学研究用の器材を収集。1665~1666年にはレンズの研磨法、非球面ガラスの製作など光学実験の基礎的技術を習得したと思われる。1666年、最初のプリズム実験を行う。これは望遠鏡改良の基礎研究で、既知の球面収差の除去を目ざして非球面ガラスを自作し、さらに色収差が像のぼけの原因であることを発見し、その原因究明のため光の屈折によって生ずる光の分散を研究。その結果、白色光(太陽光)は屈折率が異なる単色光の複合からなると結論し、そのため色収差の除去は原理的に不可能という誤った断定をし、屈折式望遠鏡の改良には限界があるとした。そこでグレゴリーJames Gregory(1638―1675)やカセグレンLaurent Cassegrain(1629ころ―1693)らの着想した反射望遠鏡を自作、1668年に長さ6インチ(約15センチメートル)、倍率約40倍の第1号を完成させた(現存せず)。1671年、さらに改良した口径2インチ(約5センチメートル)、38倍の第2号を完成して王立協会に提出した(同協会に現存)。さらに細隙(さいげき)による光の回折、薄膜による光の干渉現象の研究を展開。これらの研究は1672~1675年フックとの激しい論争をよんだ。ニュートン・リングとして知られる干渉縞(じま)実験では、明部と暗部の同心円状の環を精密に測定してフィッツ(発作)の理論を展開、図らずも光の周期性を反映した理論となった。また屈折率と物質の密度の研究から化学的組成を類推することも行った。
 こうした光学的現象の解明や問題提起とともに、光学実験技術の確立という点でも評価される。代表的論文・著書として『光学講義』(1669~1672年ルカス講義、1728年刊)、「光と色の新理論」(1672)、「光と色の理論」(1675)、『光学』Opticks(1704)などがある。
 18世紀末の光の粒子論、19世紀前半に確立する波動論の立場からニュートンを粒子論者とする見方もある。確かに光の直進性から波であることを否定しているが、ほかでは粒子論的説明に固執していない。むしろ光の本性を事実に基づき解明するため、定量的方法の手掛りをつかもうとしている。視線と光線を区別したデカルトの研究のうえに、幾何学から光を客観的な実在物としてその本性を解明する物理光学的段階に前進させたことに彼の研究の特徴がある。[井原 聰]
数学
数学研究は光学研究とほぼ同時代に開始され、1665年、無限小の概念に基づく微分法を発見、夏には流率法の概念を確立し、1666年流率法に関する「10月論文」を仕上げた。1669年「無限級数の方程式による解析について」をバローに示し、1671年「流率法と無限級数」を著した。この論文が発表されるのは、彼の最愛の弟子ともいえるファシオNicolas Fatio de Duillier(1664―1753)が1699年にライプニッツの微分法をニュートンからの剽窃(ひょうせつ)であると非難したのちの、1704年の『光学』の付録「求積論」に至ってのことである。1705年以後、ベルリン科学アカデミー初代会長ライプニッツと王立協会会長ニュートンとの優先権論争がその威信をかけた形で行われ、1716年ライプニッツの死で論争は終わった。ニュートンはケンブリッジの学生時代デカルトの『哲学原理』やスホーテンFrans van Schooten(1615―1660)の数学のテキスト、オートレッドWilliam Oughtred(1574―1660)、ウォリスJohn Wallis(1616―1703)さらにはフェルマーの数学書や論文集に数学を学び、二項定理の研究から無限級数の研究に進み、流率法を着想したとみられる。[井原 聰]
力学
この分野の基本的構想が生まれたのはロンドンにペストが流行した1665~1668年、通算約2年間故郷に避難した期間である。リンゴの実の落下を見て重力の法則を発見したという話は、故郷の農場でのこととされるが真偽はさだかでない。この話の出所はニュートンの伝記作家スチュクリーWilliam Stukeley(1687―1765)にニュートンが語ったことからといわれ、また一説には『プリンキピア』をフランスに紹介したボルテールともいわれる。
 ニュートンの動力学研究は1664年ごろデカルトの『哲学原理』、ガリレイの『新科学対話』などの研究から開始された。1661年ぐらいまでにデカルト、ホイヘンス、レン、フックらによって確立された弾性衝突論の成果にたって、非弾性衝突の理論的研究を進め、ついで球に内接する多角形の各頂点で反発されていく運動の極限として円運動を取り上げ、遠心力の理解へと進み、これとケプラーの第三法則とを結合して逆二乗則の導出に成功したと考えられる。
 ニュートンは力学研究の成果を発表しないでいたが、光学論争後にフックが王立協会書記として「とくに遊星の天体運動を、接線の方向に沿った直線運動と中心体に向かう吸引運動との複合とみる見解について、貴見をお漏らしくださるなら光栄の至りに存じます」と、投稿を求めた。1687年それまでの研究をまとめ、ハリーの尽力で有名な大著『プリンキピア』Philosophiae Naturalis Principia Mathematica(『自然哲学の数学的原理』)を出版した。
 マニュファクチュアの全時代を通じて技術上の主要な課題は機械的課題であった。たとえば水上輸送の領域では、船舶の積載量、速度、安定航行、操舵(そうだ)性能、運河網・水門の整備などの課題は、浮力をはじめ抵抗媒質中での物体の運動法則や潮汐(ちょうせき)現象の解明を必要とし、流体の流出、水の圧力と流出速度との関係など流体静力学・動力学的研究を促した。鉱山業の領域では深い坑底からの揚水、巻き揚げ、換気、鉱石粉砕機械などでは各種滑車、輪軸、てこ、くさび、螺旋(らせん)など単純な力学的機械の解明が求められ、ふいごやポンプは流体動力学上の課題を提起していた。水車や風車など自然力の利用は力学的現象を対象化し、人間の筋肉力と等価の関係を、つまり人間労働を仕事の量で定量し、自然の諸力と比較しうる可能性を開くものであった。軍事的領域では砲弾や火器が、物体の自由落下、放物体の運動、作用・反作用、衝突問題を、機械や土木建築用資材は材料力学上の問題を提起しており、レオナルド・ダ・ビンチの時代以後、こうした課題に対する研究成果が蓄積されていた。これらを総集するものとして天体と地上の力学の統一的体系化が可能となった時代、それがニュートンの力学の出現を準備したのである。とはいえニュートンは神の一撃を許し教会との妥協を図ることで彼の拠(よ)ってたつ社会を擁護する立場も鮮明である。この時代の支配的なイデオロギーに深く影響されていることも見落としてはならない。[井原 聰]
『河辺六男編『世界の名著31 ニュートン』(1979・中央公論社) ▽吉仲正和著『ニュートン力学の誕生』(1982・サイエンス社) ▽S・I・ヴァヴィロフ著、三田博雄訳『アイザク・ニュートン』新装版(1985・東京図書) ▽ゲッセン著、秋間実他訳『ニュートン力学の形成』(1986・法政大学出版局) ▽島尾永康著『ニュートン』(岩波新書)』

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