古典力学
F
=
d
d
t
(
m
v
)
{\displaystyle {\boldsymbol {F}}={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}(m{\boldsymbol {v}})}
運動の第2法則
歴史 （英語版 ）
絶対時間 （ぜったいじかん、英 : absolute time ）と絶対空間 （ぜったいくうかん、英 : absolute space ）はアイザック・ニュートン が『自然哲学の数学的諸原理 』（Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica 古典力学 が発展するための理論的基盤となった[ 1] 客観的実在 の一部である[ 2]
絶対的な・真の・数理的な時間とは、外部と一切かかわりなく、おのずとその本質に基づいて一律に流れていくものである。これをデュレーション（英 : duration ）という別名で呼ぶ。相対的な・見かけ上の・日常的な時間とは、運動 の観察を通じて得られる、デュレーションの実用的かつ外的な物差し（正確であれ、不正確であれ）である。一般に用いられているのは真の時間ではなくこちらである。 ...
ニュートンの言葉によれば、絶対時間はいかなる観察者とも無関係に存在し、宇宙 のいかなる場所でも一定の早さで進んでいく。相対時間と異なり、絶対時間は知覚できるものではなく、数理的に理解するものだとニュートンは信じていた。ニュートンによれば、人間が知覚 できるのは相対時間だけで、それは知覚可能な物体 （月や太陽など）の運動を測定することと同義である。我々は物体が動くのを見て時間の経過を知るのである。
再びニュートンを引用する。
絶対空間とは、外部と一切かかわりなく、本質として不変不動を保つものである。相対空間とは絶対空間の中を動く一つの座標軸 もしくは物差しである。われわれの知覚は諸物体に対する位置として相対空間を作り上げる。そして図々しくもそれを不動の空間とみなすのである。 ... 絶対運動とはある絶対座標から他への物体の移動、相対運動とはある相対座標から他への移動である。
この考え方が意味しているのは、絶対空間と絶対時間は物理的な事象に規定されるものではなく、物理現象が起きる舞台の背景幕やセットだということである。したがって、あらゆる物体には絶対空間を基準とするただ一つの絶対的な運動状態が与えられる。物体は絶対静止状態にあるか、もしくはある絶対速度で運動しているかのどちらかである[ 3] 回転 球体の赤道が膨らんでいれば、それが絶対空間中のある軸を中心として自転していることが察せられる。何もない場所に置かれた二体の球体をつなぐひもに張力 がはたらいていれば、それらが重心 を中心として絶対回転を行っていることが察せられる。
ただし湯川秀樹 は、ニュートンは自然の空間や時間が本当は均一ではない、と睨んでいたからこそ、あえて自らの体系の中で仮想されている空間や時間を「絶対空間」や「絶対時間」と呼んだのだ、といったことを指摘している（出典:『湯川秀樹著作集』岩波書店）。
古典力学 では今でも絶対時間と絶対空間が使われているが、Walter NollやClifford Truesdellなどによる現代的な連続体力学 の定式化においては、弾性率 の線型代数 にとどまらず、非線型な場の理論 に対して位相幾何学 および関数解析学 が用いられている[ 4] [ 5]
共通重心 の周りを周回する二体の物体。物体がひもでつながれているとすると（互いの重力は考えない）、ひもに張力がはたらくのは、二体が絶対空間を基準として回転しているときである（ニュートンの説明 ）。あるいは二体が宇宙そのものを基準として回転しているためである（マッハの説明 ）。あるいはまた、現代風の考え方では二体がある慣性系 を基準として回転しているためである。 絶対空間の概念はニュートンの時代から現代にいたるまで厳しい批判にさらされてきた。たとえばライプニッツ の見解では、空間は物体間の相対位置という以上の意味を持たず、時間は物体間の相対的な動きという以上の意味を持たなかった[ 6] ジョージ・バークリー の考え方によれば、なにもない宇宙にただ一つ存在する球体は基準点がないため回転を考えることができない。また、一対の球体が互いの周りを回転することは可能でも、共通重心の周りの回転は考えられない[ 7] エルンスト・マッハ によって新しい形で提起された。マッハの原理 （en: Mach's principle ）が主張するところでは、力学とは詰まるところ物体間の相対運動に尽き、質量 さえそのような相対運動の一つの表出にすぎない。たとえば、何もない宇宙にたった一個の粒子が存在しているのであれば、それは質量を持たないと考えられる。マッハによれば、ニュートンの例は単に球体と宇宙全体との間の相対回転のことを言っているのである[ 8]
「空間」の中で運動する物体は運動の方向と速度を不変に保つ 、とわれわれが言うとき、暗に「宇宙全体」と言っているのであり、それ以上でもそれ以下でもない。チュフォリニ とホイーラー による引用: Gravitation and Inertia , p. 387
現代的に見れば、絶対空間と絶対時間を認めないこれらの立場は、空間と時間を操作的 に定義する試みととらえてよい。このような視点は特殊相対論 によって明確になった。
ニュートン力学 の枠内で考える場合でも、現代的な観点では絶対空間は必ずしも必要ではない。代わりに採用されるのは慣性系 、すなわち性質の良い基準系 の集合 である。これらはそれぞれ互いに対して等速で運動する。一つの慣性系から別の慣性系に移るとき、物理法則はガリレイの相対性原理 に従って変換される。それが絶対空間への反証につながることをMilutin Blagojevićは以下のようにまとめた[ 9]
絶対空間の存在は古典力学の論理と矛盾する。ガリレイの相対性原理によれば、慣性系の中から特別なものを選び出すことはできないのだから。
絶対空間が慣性力 を説明するわけではない。どの慣性系を基準とする加速度 であっても慣性力をもたらすのだから。
絶対空間は加速への抵抗を付与するという形で物理的実体に影響を与えるが、逆に影響を受けることがない。
ニュートン自身も慣性系の役割を認識していた[ 10]
与えられた空間における物体の運動は、その空間が静止していようが、等速で直線上を動いていようが変わることはない。
実用上は、恒星 （天球 上で相対運動を行っていないように見える天体 ）を基準として等速度運動 を行っている基準系を慣性系と見なすことが多い[ 11] en:Inertial frame of reference でさらに論じられている。
1903年にバートランド・ラッセル は著書『The Principles of Mathematics [ 12] 非ユークリッド幾何学 と同じく、正統的な体系に劣らず興味深いことだろう」
特殊相対性理論の登場まで、物理理論では空間と時間の概念は切り離されていた。特殊相対性理論はこれらを結び付け、どちらも観測者の運動状態に依存することを示した。絶対時間と絶対空間という考え方はアインシュタイン の理論において特殊相対性理論 の時空 に置き換えられ、さらに一般相対性理論 のダイナミックに曲がる時空に置き換えられた。
相対性理論では絶対的な同時性 というものが存在しないため、絶対時間の存在を認めない。絶対的な同時性とは、異なる空間位置で起きた二つ以上の事象が同時だったことを、宇宙のどの観察者からも納得できる形で実験的に証明することを指す。相対性理論は情報伝達速度の上限が光速度 だということを前提にしており、その一つの帰結として、異なる場所での同時性は必ず観察者によって相対的になる[ 13]
^ Mughal, Muhammad Aurang Zeb. 2009. Time, absolute . Birx, H. James (ed.), Encyclopedia of Time: Science, Philosophy, Theology, and Culture , Vol. 3. Thousand Oaks, CA: Sage, pp. 1254-1255.
^ In Philosophiae Naturalis Principia Mathematica See the Principia on line at Andrew Motte Translation
^ Space and Time: Inertial Frames (Stanford Encyclopedia of Philosophy) ^ C. Truesdell (1977) A First Course in Rational Continuum Mechanics , Academic Press ISBN 0-12-701301-6
^ C. Truesdell and W. Noll (1977) The Non-Linear Field Theories of Mechanics , Springer-Verlag Berlin Heidelberg ISBN 978-3-540-02779-9
^ Rafael Ferraro (2007). Einstein's Space-Time: An Introduction to Special and General Relativity ISBN 978-0-387-69946-2 . https://books.google.com/books?id=wa3CskhHaIgC&pg=PA1&dq=time+%22absolute+space%22 ^ Paul Davies; John Gribbin (2007). The Matter Myth: Dramatic Discoveries that Challenge Our Understanding of Physical Reality ISBN 0-7432-9091-7 . https://books.google.com/books?id=vlmEIGiZ0g4C&pg=PA70&dq=universe+Milky++rotation#PPA70,M1 ^ Ernst Mach; as quoted by Ignazio Ciufolini; John Archibald Wheeler (1995). Gravitation and Inertia ISBN 0-691-03323-4 . https://books.google.com/books?id=UYIs1ndbi38C&pg=RA1-PA386&dq=centrifugal+Einstein+rotating+globes#PRA1-PA387,M1
^ Milutin Blagojević (2002). Gravitation and Gauge Symmetries ISBN 0-7503-0767-6 . https://books.google.com/books?id=N8JDSi_eNbwC&pg=PA5&dq=inertial+frame+%22absolute+space%22#PPA5,M1 ^ Isaac Newton: Principia , Corollary V, p. 88 in Andrew Motte translation. See the Principia on line at Andrew Motte Translation
^ C Møller (1976). The Theory of Relativity ISBN 0-19-560539-X . http://worldcat.org/oclc/220221617&referer=brief_results ^ 徳岡辰雄 (1980), “有理力学とは何か” , 日本物理学会誌 (社団法人日本物理学会) 35 (3): 210–218, https://doi.org/10.11316/butsuri1946.35.210 ^ Rafael Ferraro (2007). ISBN 978-0-387-69946-2 . https://books.google.com/books?id=wa3CskhHaIgC&pg=PA1&dq=time+%22absolute+space%22#PPA59,M1
主要概念 単位と規格
時計 編年 ・ 歴史宗教 ・ 神話 哲学 人間の経験と 分野別の時間
関連項目
