物理学の歴史

物理学は、物質とエネルギーを主な研究対象とする科学の一分野です。物理学の発見は、自然科学やテクノロジーのあらゆる分野に応用されています。歴史的に、物理学は 17 世紀の科学革命から生まれ、19 世紀に急速に発展し、20 世紀には一連の発見によって変革しました。今日の物理学は、古典物理学と現代物理学に大まかに分けることができます。

特定のトピックに関する詳細な記事が多数、 「物理学史の概要」から入手できます。

物理学の要素は主に天文学、光学、力学の分野から引き出され、幾何学の研究を通じて方法論的に統合されました。これらの数学分野は古代バビロニア人やアルキメデスやプトレマイオスなどのヘレニズム時代の著述家によって始まりました。一方、古代哲学には「物理学」と呼ばれるものが含まれていました。

自然を合理的に理解しようとする動きは、少なくともギリシアのアルカイック時代（紀元前650～480年）のソクラテス以前の哲学者たちの時代から始まっていた。ミレトスの哲学者タレス（紀元前7～6世紀）は、自然現象に対する様々な超自然的、宗教的、神話的な説明を拒否したことで「科学の父」と呼ばれ、すべての出来事には自然の原因があると主張した。^[1]タレスは紀元前580年にも、水が基本元素であると示唆し、磁石と擦った琥珀の間の引力を実験し、記録に残る最初の宇宙論を定式化するなど、進歩を遂げた。原進化論の提唱者であるアナクシマンドロスはタレスの考えに異議を唱え、水ではなくアペイロンと呼ばれる物質がすべての物質の構成要素であると提唱した。紀元前500年頃、ヘラクレイトスは、宇宙を支配する唯一の基本法則は変化の原理であり、永遠に同じ状態のままでいるものは何もない、と提唱しました。パルメニデスは同時代の学者とともに、宇宙における時間の役割について考察した古代物理学の初期の学者の一人でした。これは現代物理学でも依然として重要な問題となっています。

ギリシャの古典期（紀元前6、5、4世紀）とヘレニズム時代に、自然哲学は徐々に刺激的で論争の多い研究分野へと発展しました。プラトンの弟子であったアリストテレス（ギリシャ語：Ἀριστοτέλης、アリストテレス）（紀元前384年 - 322年）は、物理現象の観察が最終的にそれらを支配する自然法則の発見につながるという概念を提唱しました。^[要出典]アリストテレスの著作は、物理学、形而上学、詩、演劇、音楽、論理学、修辞学、言語学、政治学、政府学、倫理学、生物学、動物学を網羅しています。彼はその研究分野を「物理学」と呼ぶ最初の著作を著しました。紀元前4世紀に、アリストテレスはアリストテレス物理学として知られる体系を確立しました。彼は、運動（および重力）などの概念を四元素説で説明しようとした。アリストテレスは、すべての物質はエーテル、つまり土、水、空気、火の4つの元素の組み合わせで構成されていると信じていた。アリストテレスによれば、これら4つの地球上の元素は相互変換が可能であり、それぞれの自然な場所に向かって移動するため、石は宇宙の中心に向かって下向きに落ちますが、炎は円周に向かって上向きに上昇します。最終的に、アリストテレス物理学はヨーロッパで何世紀にもわたって非常に人気を博し、中世の科学と学問の発展に影響を与えました。それは、ガリレオ・ガリレイとアイザック・ニュートンの時代まで、ヨーロッパの主流の科学的パラダイムであり続けました。

古代ギリシャの初期には、地球が球体であることは周知の事実であった。紀元前240年頃、画期的な実験の結果、エラトステネス（紀元前276年 - 194年）は地球の円周を正確に推定した。アリストテレスの地動説とは対照的に、サモス島のアリスタルコス（ギリシア語：Ἀρίσταρχος、紀元前 310年頃 - 紀元前 230年頃）は、太陽系の太陽中心モデル、すなわち地球ではなく太陽を太陽系の中心に置くモデルを明確に主張した。アリスタルコスの地動説の信奉者であったセレウキアのセレウコスは、地球は自身の地軸の周りを自転し、その地軸は太陽の周りを公転していると主張した。セレウコスが用いた議論は失われたが、プルタルコスはセレウコスが推論によって地動説を証明した最初の人物であると述べた。

紀元前3世紀、古代ギリシャの数学者、シラクサのアルキメデス（ギリシア語: Ἀρχιμήδης、紀元前287年 - 212年）は、一般に古代最高、そして史上最高の数学者の一人と考えられており、流体静力学、静力学の基礎を築き、てこの基礎となる数学を計算しました。古代ギリシャの科学者であるアルキメデスは、大きな物体を最小限の労力で動かすための精巧な滑車システムも開発しました。アルキメデスのねじは現代の流体工学の基礎となっており、彼の戦争機械は第一次ポエニ戦争でローマ軍を食い止めるのに役立ちました。アルキメデスは、アリストテレスの議論と彼の形而上学を徹底的に批判し、数学と自然を切り離すことは不可能であると指摘し、数学理論を実用的な発明に変換することでそれを証明しました。さらに、紀元前250年頃の著書『浮体論』で、アルキメデスは浮力の法則、別名アルキメデスの原理を編み出しました。数学では、アルキメデスは消尽法を用いて無限級数の和で放物線の弧の下の面積を計算し、円周率の驚くほど正確な近似値を示しました。また、自分の名前を冠した螺旋、回転面の体積の公式、非常に大きな数を表す独創的なシステムも定義しました。また、平衡状態と重心の原理も編み出しました。これらのアイデアは、ガリレオやニュートンのような後の学者に影響を与えました。

ヒッパルコス(紀元前 190 年 - 紀元前 120 年) は天文学と数学に重点を置き、洗練された幾何学的手法を使って恒星や惑星の運動を地図に描き、日食が起こる時期まで予測しました。また、当時使用されていた観測機器を改良して、地球から太陽と月までの距離を計算しました。初期の物理学者のもう 1 人はプトレマイオス(紀元前 90 年 - 紀元前 168 年) で、ローマ帝国時代の熱心な思想家でした。プトレマイオスはいくつかの科学論文を著しましたが、そのうち少なくとも 3 つは後のイスラム科学とヨーロッパ科学にとって重要なものでした。最初の論文は現在アルマゲスト(ギリシア語で Ἡ Μεγάλη Σύνταξις、「大論文」、元来は Μαθηματικὴ Σύνταξις、「数学論文」) として知られています。 2 つ目は「地理学」で、ギリシャ・ローマ世界の地理知識を徹底的に解説しています。

古代世界で蓄積された知識の多くは失われました。多くの尊敬すべき思想家の著作でさえ、断片がほとんど残っていません。ヒッパルコスは少なくとも 14 冊の本を著しましたが、直接の著作はほとんど残っていません。アリストテレスの著作として名高い 150 冊のうち、現存するのは 30 冊のみで、そのうちのいくつかは「講義ノートに過ぎない」ものです。^{[誰によると? ]}

古代中国とインドの科学にも重要な物理学と数学の伝統が存在していました。

インド哲学では、マハリシ・カナダが紀元前200年頃に初めて原子論を体系的に展開した人物である^[3]が、一部の著者はより早い紀元前6世紀としている。^{[4] [5]それは、西暦1千年紀に}仏教の原子論者である ダルマキールティとディグナーガによってさらに詳しく展開された。^[6] 紀元前6世紀のインドの哲学者でゴータマ・ブッダと同時代の人であるパクダ・カッカヤナも、物質世界の原子構成についての考えを提唱していた。これらの哲学者は、エーテル以外の元素は物理的に触知でき、したがって物質の極小粒子で構成されていると信じていた。それ以上細分化できない最後の極小粒子はパルマヌと呼ばれた。これらの哲学者は、原子は不滅であり、したがって永遠であると考えていた。仏教徒は、原子は肉眼では見えない微小な物体であり、一瞬のうちに生成され消滅すると考えていた。ヴァイシェーシカ学派の哲学者は、原子は空間内の単なる点であると信じていた。また、運動と加えられた力の関係を描写した最初の哲学者でもあった。インドの原子に関する理論は、個人の経験や実験ではなく論理に基づいていたため、非常に抽象的で哲学と絡み合っている。インドの天文学では、アーリヤバータのアーリヤバーティヤ（紀元499年）が地球の自転を提唱し、ケーララ学派の天文学と数学のニラカンタ・ソーマヤジー（1444年 - 1544年）は、ティコの体系に似た半太陽中心モデルを提唱した。

古代中国における磁気の研究は、紀元前4世紀にまで遡ります。（『魔谷師書』）^[7]この分野の主な貢献者は、博学者で政治家の沈括（1031-1095）で、航海に使われる磁針コンパスを初めて記述し、真北の概念を確立しました。光学においては、沈括は独自にカメラオブスキュラを開発しました。^[8]

7世紀から15世紀にかけて、イスラム世界では科学の進歩が見られました。アリストテレスの作品を含む、インド、アッシリア、ササン朝（ペルシャ）、ギリシャの多くの古典作品がアラビア語に翻訳されました。^[9]重要な貢献をしたのが、アラブ人^[10]またはペルシャ人^{[11]の科学者で、近代}光学の創始者と考えられているイブン・アル＝ハイサム（965年 - 1040年）です。プトレマイオスとアリストテレスは、光は目から発せられて物体を照らすか、物体自体から「形」が発せられると理論づけましたが、アル＝ハイサム（ラテン語名「アルハゼン」として知られる）は、光は物体のさまざまな点から光線となって目に到達すると提唱しました。イブン・アル＝ハイサムとペルシャの科学者アル＝ビールニー（973-1050）の著作は、最終的に西ヨーロッパに伝わり、ロジャー・ベーコンやヴィテロなどの学者によって研究されました。^[12]

イブン・アル＝ハイサムは光学の研究において制御された実験を用いたが、それがプトレマイオスとどの程度異なっていたかは議論の余地がある。^{[13] [14]}ビールーニーやアル＝ハズィニーのようなアラビアの機械工学者は、比重や体積の測定を行う洗練された「重量の科学」を開発した。^[15]

イブン・シーナー（980年 - 1037年）は「アヴィセンナ」としても知られ、ブハラ（現在のウズベキスタン）出身の博学者で、物理学、光学、哲学、医学に多大な貢献をした。彼は『医術の書』 （1020年）で運動理論を発表し、投射物には投射者によって推進力が与えられると主張した。彼は推進力が持続的であり、消散するには空気抵抗などの外力が必要であると考えた。 ^{[16] [17] [18]}イブン・シーナーは「力」と「傾斜」（「マイル」と呼ばれる）を区別し、物体が自然な運動に反対のときにマイルを得ると主張した。彼は、運動の継続は物体に伝達された傾斜に起因し、マイルがなくなるまで物体は運動し続けると結論付けた。この運動の概念は、ニュートンの運動の第一法則である慣性と一致しており、運動している物体は外部からの力が加わらない限り運動を続けると述べている。^[16]アリストテレス派の見解に反対するこの考えは、後にジョン・ビュリダンによって「インペトゥス」と表現されたが、ビュリダンはイブン・シーナーの『治癒の書』に影響を受けたと思われる。^[19]

ヒバト・アッラー・アブール・バラカット・アル・バグダーディー（ 1080年頃–  1165 年頃）は、イブン・スィーナーの投射物運動理論を採用し、修正した。著書「キターブ・アル・ムタバール」の中で、アブール・バラカットは、運動者が被運動者に激しい傾斜（マイルカスリ）を与え、運動物体が運動者から離れるにつれてこの傾斜は減少すると述べた。^{[20]彼はまた、}速度の連続的な増加による連続的な増加の蓄積による落下物体の加速の説明を提唱した。^[21]シュロモ・パインズによれば、アル＝バグダディの運動理論は「アリストテレスの基本力学法則（一定の力は均一な運動を生み出す）の最も古い否定であり、古典力学の基本法則（継続的に加えられた力は加速を生み出す）を漠然と予見したものである」。^[22]ジャン・ビュリダンとザクセンのアルベルトは後にアブル＝バラカットに言及し、落下する物体の加速はその推進力の増加の結果であると説明した。^[20]

ヨーロッパで「アヴェンパチェ」として知られるイブン・バジャ（ 1085年頃- 1138年）は、あらゆる力には必ず反作用の力があると提唱した。イブン・バジャはプトレマイオスの批判者で、アリストテレスが理論化したものに代わる新しい速度理論の創出に取り組んだ。アヴェンパチェが創出した理論は、アヴェンパチェ動力学として知られる後世の哲学者2人によって支持された。これらの哲学者とは、カトリック司祭のトマス・アクィナスとドゥンス・スコトゥスである。^[23]ガリレオは、アヴェンパチェの「与えられた物体の速度はその物体の動力と運動媒体の抵抗の差である」という公式を採用した。^[23] 

バグダッドで亡くなったペルシャの天文学者で数学者のナスィルッディーン・アルトゥースィー（1201年 - 1274年）はトゥースィー夫妻を紹介した人物である。コペルニクスは後にアルトゥースィーとその弟子たちの研究に大きく影響を受けたが、その功績は公表されていない。^[24]

古代の著作への認識は、アラビア語からラテン語への翻訳を通じて西洋に再導入された。それらの再導入は、ユダヤ・イスラムの神学注釈と相まって、トマス・アクィナスなどの中世哲学者に大きな影響を与えた。古代古典哲学者の哲学とキリスト教神学の調和を図ったヨーロッパのスコラ学者たちは、アリストテレスを古代世界で最も偉大な思想家と称した。聖書と直接矛盾しない限り、アリストテレスの物理学はヨーロッパ教会の物理的説明の基礎となった。定量化は中世物理学の中核要素となった。^[25]

アリストテレス物理学に基づき、スコラ物理学は、物体が本来の性質に従って動くと説明した。天体は円を描いて動くと説明されたが、これは完全な円運動が天球の純粋な領域に存在する物体の生来の特性であると考えられていたためである。慣性や運動量の概念の祖先であるインペトゥス理論は、ヨハネス・フィロポノスやジャン・ビュリダンなどの中世の哲学者によって同様の方向で発展した。月の球面より下の運動は不完全であると見なされ、したがって一貫した運動を示すことは期待できなかった。「月下の」領域でのより理想的な運動は人工物によってのみ達成することができ、17世紀以前は、人工的な実験を自然界について学ぶ有効な手段と見なす人は多くなかった。月下の領域での物理的説明は傾向を中心に展開された。石には土の要素が含まれており、地上の物体は、他の方法で妨げられない限り、地球（およびアリストテレスの地動説における宇宙）の中心に向かって直線的に移動する傾向がありました。^[26]

16 世紀から 17 世紀にかけて、ヨーロッパでは科学革命として知られる科学の大きな進歩が起こりました。古い哲学的アプローチに対する不満は以前から始まっており、宗教改革などの社会の変化をもたらしていましたが、科学における革命は、自然哲学者がスコラ哲学のプログラムに対して持続的な攻撃を開始し、力学や天文学などの分野から採用された数学的記述体系が、実際には運動やその他の概念の普遍的に有効な特徴付けを生み出すことができると考えたことから始まりました。

天文学における画期的な進歩は、ポーランドの天文学者ニコラウス・コペルニクス（1473年 - 1543年）によってなされた。1543年、彼は太陽系の太陽中心モデルを強力に支持したが、これは表面上は惑星の運動を示す表をより正確にし、その作成を簡素化する手段としていた。太陽系の太陽中心モデルでは、地球は地球の 銀河系内の他の天体とともに太陽の周りを回るが、ギリシャ・エジプトの天文学者プトレマイオス（紀元後2世紀、上記参照）によれば矛盾している。プトレマイオスのシステムは地球を宇宙の中心に置き、1,400年以上にわたって受け入れられていた。ギリシャの天文学者サモス島のアリスタルコス（紀元前 310年頃 - 紀元前 230年頃）は、地球が太陽の周りを回っていると示唆していたが、コペルニクスの推論によって、この「革命的な」考えは永続的に一般に受け入れられることになった。コペルニクスの理論を述べた著書（ 『天球の回転について』）は、彼が亡くなる直前の1543年に出版され、現在では一般的に近代天文学の始まりを示すものと考えられているように、科学革命の始まりを示すものでもあると考えられています。^{[要出典]コペルニクスの新しい視点と}ティコ・ブラーエによる正確な観察により、ドイツの天文学者ヨハネス・ケプラー（1571年 - 1630年）は、今日でも使用されている 惑星の運動に関する法則を定式化できました。

イタリアの数学者、天文学者、物理学者であるガリレオ・ガリレイ（1564年 - 1642年）は、コペルニクス説の支持者で、数多くの天文学的発見をし、実験を実践し、望遠鏡を改良した。数学者として、ガリレオの時代の大学文化における役割は、法学、医学、神学（哲学と密接に関連）という3つの主要な研究分野に従属するものであった。しかしガリレオは、特に天体観測の数学的分析、特に太陽、地球、月、惑星の相対運動に関するコペルニクスの分析は、宇宙の性質に関する哲学者の発言が誤りであることを示す可能性があることを示していたため、技術分野の記述内容は哲学的な関心に値すると感じていた。ガリレオは機械実験も行い、運動そのものは、それが「自然に」生み出されたものか「人工的に」（つまり意図的に）生み出されたものかに関わらず、数学的に記述できる普遍的に一貫した特性を持っていると主張した。

ガリレオはピサ大学で医学を専攻していたが、すぐに数学と物理学に興味を持つようになった。19歳のとき、ピサ大聖堂の揺れるランプの振動を自分の脈拍数で計測し、振幅に関係なく、揺れごとに振動が同じであることを発見し、振り子の等時性を発見（後に検証）した。すぐに静水圧天秤の発明と固体の重心に関する論文で知られるようになった。ピサ大学で教鞭をとっていたとき（1589年 - 1592年）、運動する物体の法則に関する実験を開始したが、その結果はアリストテレスの定説とあまりにも矛盾したため、強い反発を招いた。物体は重さに比例した速度で落下するわけではないことを発見した。ガリレオがピサの斜塔から重りを落としたという話は真偽のほどは定かではないが、ガリレオは投射物の軌道が放物線になることを発見し、ニュートンの運動法則（慣性の概念など）を予見する結論を導き出したとされている。その中には、現在ガリレオの相対性理論と呼ばれているものがあり、これは三次元幾何学の外で空間と時間の特性について初めて正確に定式化されたものである。^[要出典]

ガリレオは「近代観測天文学の父」^[27]、「近代物理学の父」[28]、「科学の父」^{[28] 、「}近代科学の父」^{[29]と呼ばれてきました。}スティーブン・ホーキングによると、「ガリレオは、おそらく他の誰よりも、近代科学の誕生に貢献した人物です。」^[30]。宗教的正統派が太陽系について地動説またはティコ説を定めていたため、ガリレオの地動説への支持は論争を巻き起こし、異端審問で裁かれました。「異端の疑いが濃厚」とされ、彼は撤回を余儀なくされ、残りの人生を自宅軟禁状態で過ごしました。

ガリレオが観測天文学にもたらした貢献としては、望遠鏡による金星の満ち欠けの確認、1609年の木星の4つの最大の衛星（後に「ガリレオ衛星」と総称される）の発見、太陽黒点の観測と分析などがある。ガリレオは応用科学と技術も追求し、軍用コンパスなどの機器を発明した。木星衛星の発見は1610年に公表され、メディチ家の宮廷数学者および哲学者の地位を得ることができた。そのため、彼はアリストテレス派の哲学者と議論することが期待され、『二つの新科学についての論説と数学的証明』 （ 『二大世界体系についての対話』の出版で逮捕された後、海外で出版）や『試金者』などの著書は多くの読者を獲得した。^{[31] [32]}ガリレオは運動の実験と数学的記述の定式化に興味を持っていたため、実験は自然哲学の不可欠な部分として確立された。この伝統は、ウィリアム・ギルバートやフランシス・ベーコンなどの哲学改革者による「実験史」の収集における非数学的な重点と相まって、ガリレオの死の前後の数年間に、イタリアのエヴァンジェリスタ・トリチェリやアカデミア・デル・チメントの参加者、フランスのマリン・メルセンヌやブレーズ・パスカル、オランダのクリスティアーン・ホイヘンス、イギリスのロバート・フックやロバート・ボイルなど、多くの追随者を引きつけた。

フランスの哲学者ルネ・デカルト(1596-1650) は、当時の実験哲学ネットワークとのつながりが深く、影響力を持っていました。しかし、デカルトはより野心的な計画を持っていました。それはスコラ哲学の伝統を完全に置き換えることに向けられたものでした。感覚を通して解釈される現実に疑問を抱き、デカルトは、知覚されるすべての現象を「微粒子」の目に見えない海の運動に起因するものとすることで、哲学的説明体系を再構築しようとしました。(注目すべきことに、彼は人間の思考と神を自分の体系から除外し、これらを物理的宇宙とは別のものとしました。) この哲学的枠組みを提唱するにあたり、デカルトは、惑星と地上物体の運動のような異なる種類の運動は、根本的に異なるものではなく、普遍的な原理に従う微粒子の運動の無限の連鎖の異なる現れにすぎないと考えました。特に影響力があったのは、宇宙空間における粒子の渦運動の観点からの円運動の説明（デカルトは、スコラ学派の方法論ではないにしても信念に従って、真空は存在し得ないと主張した）と、粒子が物体を押し下げる観点からの重力の説明である。 ^{[33] [34] [35]}

デカルトはガリレオ同様、数学的説明の重要性を確信しており、彼と彼の追随者たちは 17 世紀の数学と幾何学の発展において重要人物であった。運動に関するデカルトの数学的記述では、すべての数学的定式化は直接的な物理的作用の観点から正当化されなければならないとされていたが、これはホイヘンスやドイツの哲学者ゴットフリート・ライプニッツが支持した立場である。ライプニッツはデカルトの伝統に従いながらも、スコラ哲学に代わる独自の哲学を展開し、1714 年の著書『モナドロジー』でその概要を示した。デカルトは「近代哲学の父」と呼ばれ、その後の西洋哲学の多くは彼の著作に対する反応であり、今日まで綿密に研究されている。特に、彼の『第一哲学についての省察』は、ほとんどの大学の哲学科で標準テキストであり続けている。数学におけるデカルトの影響も同様に明らかである。直交座標系は 、代数方程式を二次元座標系の幾何学的図形として表現することを可能にするもので、彼の名にちなんで名付けられました。彼は、代数と幾何学の架け橋であり、微積分と解析の発見に重要な役割を果たした解析幾何学の父とされています。

オランダの物理学者、数学者、天文学者、発明家であるクリスティアーン・ホイヘンス（1629年 - 1695年）は、ガリレオとニュートンの間を行くヨーロッパを代表する科学者でした。ホイヘンスは、ネーデルラント連邦共和国が経済的にも文化的にも繁栄した17世紀のオランダ社会で重要な地位を占めていた貴族の家系の出身でした。ネーデルラントの歴史におけるこの時期（およそ1588年から1702年）は、オランダの科学がヨーロッパで最も高く評価された科学革命の時代である、オランダ黄金時代とも呼ばれています。この頃、ルネ・デカルト、バルーク・スピノザ、ピエール・バイル、アントニー・ファン・レーウェンフック、ジョン・ロック、フーゴー・グロティウスなどの知識人や科学者がネーデルラントに住んでいました。クリスティアーン・ホイヘンスは、このような知的環境の中で育ちました。クリスティアーンの父コンスタンティン・ホイヘンスは、著名な詩人であるだけでなく、オラニエ公の秘書兼外交官でもありました。彼は人脈と知的関心から、ルネ・デカルトやマリン・メルセンヌなど、当時の多くの科学者と知り合い、この人脈のおかげでクリスティアーン・ホイヘンスは彼らの研究を知るようになりました。特にデカルトは、機械論的哲学でホイヘンス自身の研究に大きな影響を与えました。デカルトは後にクリスティアーン・ホイヘンスの幾何学の才能に感銘を受け、メルセンヌも同様でした。メルセンヌはホイヘンスを「新しいアルキメデス」と名付けました (このことからコンスタンティンは息子を「私の小さなアルキメデス」と呼んでいました)。

神童だったホイヘンスは、17歳のときからマリン・メルセンヌと文通を始めた。フェルマー、ブレーズ・パスカル、ジラール・デザルグの著作に出会って、ホイヘンスはギャンブルに興味を持つようになった。ブレーズ・パスカルの勧めで『幸運の遊びにおけるレケニング』を執筆し、フランス・ファン・スホーテンがこれを翻訳して、1657年に『ルード・アレイにおける理論』として出版した。この本は、ギャンブルを科学的に扱った最古の書として知られ、当時としてはギャンブルに対する数学的アプローチを最も首尾一貫して提示した書物であった。2年後、ホイヘンスは著書『遠心力について』（1659年）で、現在では古典力学の標準となっている求心力と遠心力の公式を幾何学的に導出している。同じ頃、時計学の研究により振り子時計が発明された。時計の発明は、ホイヘンスの発明によるもので、時計の精度と精度において飛躍的な進歩を遂げ、ほぼ300年間にわたって最も正確な時計となりました。振り子の仕組みに関する理論的研究は、最終的に彼の最も重要な業績の1つである『振動子論』の出版につながりました。この著作は1673年に出版され、17世紀の力学に関する最も重要な3つの著作の1つとなりました（他の2つは、ガリレオの『二つの新科学についての講演と数学的証明』（1638年）とニュートンの『自然哲学の数学的原理』（1687年）^[36]）。『振動子論』は、物理的な問題（落下する物体の加速運動）を一連のパラメータで理想化し、数学的に分析した最初の近代的な論文であり、応用数学の重要な著作の1つを構成しています。^{[37] [38]この理由から、ホイヘンスは最初の}理論物理学者であり、近代数理物理学の創始者の1人と呼ばれています。^{[39] [40]}ホイヘンスの『振動する時計』は物理学の歴史、特にその著作を高く評価していたアイザック・ニュートンの研究に多大な影響を与えた。例えば、ホイヘンスが『振動する時計』で述べた法則は、ニュートンの最初の2つの運動法則と構造的に同じである。^[41]

ホイヘンスは、著書『振動する時計』の出版から5年後に、光の波動説を述べた。この説は1678年に提唱されたものの、1690年に『光論』で初めて発表された。彼の光の理論は当初、ニュートンの光の粒子説に取って代わられたが、 1821年にオーギュスタン＝ジャン・フレネルがホイヘンスの原理を採用し、光の直線伝播と回折効果を完全に説明した。今日、この原理はホイヘンス＝フレネルの原理として知られている。天文学者として、ホイヘンスは、兄のコンスタンティン・ジュニアと共にレンズを研磨し、天文学研究用の望遠鏡を製作し始めた。彼は、土星の環を「どこにも接しておらず、黄道に対して傾いている、薄く平らな環」と特定した最初の人物であり、屈折望遠鏡を使用して土星の最初の衛星タイタンを発見した。

ホイヘンスは物理学と天文学において数多くの重要な発見をし、独創的な装置を発明しただけでなく、物理現象の記述に数学的な厳密さをもたらした最初の人物でもありました。このことと、ヨーロッパ大陸における科学研究のための制度的枠組みを開発したことから、彼は「ヨーロッパにおける科学の創造」の主導的役割を担った人物と呼ばれています。[ 42 ^]

17 世紀後半から 18 世紀前半にかけて、ケンブリッジ大学の物理学者で数学者のアイザック・ニュートン卿 (1642–1727) が業績を残しました。英国王立協会会員であったニュートンは、自身の力学と天文学における発見をそれ以前の発見と組み合わせて、宇宙の仕組みを記述する単一のシステムを作り上げました。ニュートンは、運動と物体の関係を定式化した 3 つの運動法則と、万有引力の法則を定式化しました。万有引力の法則は、地球上の落下物体だけでなく、惑星やその他の天体の挙動を説明するためにも使用できました。この成果を導き出すために、ニュートンはまったく新しい数学の一分野である微積分学(これもゴットフリート・ライプニッツによって独立に発明された) を発明し、これがその後の物理学のほとんどの分野の発展に不可欠なツールとなりました。ニュートンの発見は『自然哲学の数学的原理』( Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica )にまとめられ、1687 年に出版されたこの本は、力学と天文学の近代時代の幕開けとなりました。

ニュートンは、すべての運動は粒子によって及ぼされる直接の力に関して説明されるべきであるというデカルトの力学的な伝統に反駁することができた。ニュートンは、運動の3つの法則と万有引力の法則を用いて、物体が自然な形状によって決定される経路をたどるという考えを排除し、代わりに、定期的に観察される経路だけでなく、あらゆる物体の将来のすべての運動は、その現在の運動、質量、および物体に作用する力の知識に基づいて数学的に推測できることを実証した。しかし、観察された天体の動きはニュートンの扱いに厳密には従わず、神学にも深い関心を持っていたニュートンは、太陽系の継続的な安定性を確保するために神が介入したと想像した。

ニュートンの原理（数学的処理はそうではない）は大陸の哲学者の間で物議を醸した。彼らは運動と重力に対するニュートンの形而上学的説明の欠如を哲学的に受け入れがたいものと考えた。1700年頃から、大陸とイギリスの哲学的伝統の間に激しい亀裂が生じ始めた。これは、それぞれが独自に発展させた微積分の解析手法の優先権をめぐって、ニュートンとライプニッツの信奉者の間で白熱した継続的な悪意ある個人的論争が煽られたためである。当初、大陸ではデカルト主義とライプニッツ主義の伝統が優勢であった（その結果、イギリスを除くあらゆる場所でライプニッツの微積分記法が優勢となった）。ニュートン自身は重力に対する哲学的理解の欠如に個人的に不安を感じていたが、著作の中では重力の現実性を推論するために哲学的理解は必要ないと主張していた。 18世紀が進むにつれて、大陸の自然哲学者たちは、数学的に記述された運動について存在論的形而上学的説明を放棄するニュートン主義者の姿勢をますます受け入れるようになった。^{[43] [44] [45]}

ニュートンは、機能する最初の反射望遠鏡^{[46]を製作し、}プリズムが白色光を可視スペクトルを形成する多くの色に分解するという観察に基づいて色彩理論を展開し、Opticksで発表した。ニュートンは、光が微粒子で構成されていると説明したが、光の挙動を波の観点から説明する競合する光理論を1690年にクリスティアーン・ホイヘンスが発表した。しかし、機械論的哲学への信念とニュートンの名声が相まって、波動理論は19世紀まで比較的支持されることが少なかった。ニュートンはまた、冷却の経験法則を定式化し、音速を研究し、べき級数を調査し、一般化二項定理を実証し、関数の根を近似する方法を開発した。彼の無限級数に関する研究は、シモン・ステヴィンの小数に触発されたものである。 ^[47]最も重要なことは、ニュートンが地球上の物体と天体の運動は同じ自然法則によって支配されており、その法則は気まぐれでも悪意でもないことを証明したことです。ケプラーの惑星運動の法則と彼自身の万有引力の理論の一貫性を証明することで、ニュートンは地動説に対する最後の疑問も取り除きました。科学革命の間に提示されたすべてのアイデアをまとめることで、ニュートンは数学と科学における現代社会の基盤を効果的に確立しました。

科学革命の時期には、物理​​学の他の分野も注目された。エリザベス1世女王の侍医であったウィリアム・ギルバートは、1600年に磁気に関する重要な著作を出版し、地球自体が巨大な磁石のように振る舞う仕組みを説明した。ロバート・ボイル（1627年 - 1691年）は、密閉された容器内の気体の挙動を研究し、彼の名を冠した気体法則を定式化した。彼はまた、生理学と近代化学の創始にも貢献した。科学革命におけるもう1つの重要な要素は、さまざまな国での学会やアカデミーの勃興である。これらの最も古いものはイタリアとドイツで設立されたが、短命に終わった。より影響力のあったのは、イギリス王立協会（1660年）とフランス科学アカデミー（1666年）である。前者はロンドンの私立機関で、ジョン・ウォリス、ウィリアム・ブランカー、トーマス・シデナム、ジョン・メイヨー、クリストファー・レン（建築だけでなく天文学や解剖学にも貢献した）などの科学者が所属していた。後者はパリの政府機関で、外国人会員としてオランダ人のホイヘンスが所属していた。18世紀には、ベルリン（1700年）とサンクトペテルブルク（1724年）に重要な王立アカデミーが設立された。科学革命中およびその後の科学革命後、協会やアカデミーは科学的成果の発表と議論の主要な機会を提供した。1690年、ジェームズ・ベルヌーイはサイクロイドがトートクローン問題の解であることを示し、翌年の1691年、ヨハン・ベルヌーイは2点から自由に吊るされた鎖が懸垂線、つまり2点固定された鎖で可能な最も低い重心を持つ曲線を形成することを示した。彼は 1696 年に、サイクロイドが最速降下問題の解決策であることを示しました。

エンジンの前身は、ドイツの科学者オットー・フォン・ゲーリケによって設計されました。彼は1650 年に、マクデブルクの半球の実験で実証された真空を作り出す世界初の真空ポンプを設計し製作しました。彼は、アリストテレスの長年の仮説「自然は真空を嫌う」を反証するために真空を作らざるを得ませんでした。その後まもなく、アイルランドの物理学者で化学者のボイルがゲーリケの設計を知り、1656 年にイギリスの科学者ロバート・フックと協力して空気ポンプを製作しました。このポンプを使用して、ボイルとフックは、気体の圧力と体積の相関関係に気付きました。PV = kで、Pは圧力、Vは体積、kは定数です。この関係はボイルの法則として知られています。当時、空気は動かない粒子のシステムであると考えられており、運動する分子のシステムとは解釈されていませんでした。熱運動の概念は 2 世紀後に登場しました。したがって、1660年のボイルの出版物は、空気ばねという機械的な概念について語っています。^[48]その後、温度計が発明されると、温度の特性を定量化できるようになりました。このツールにより、ゲイ＝リュサックは法則を導き出す機会を得ました。これは、すぐに理想気体の法則につながりました。しかし、理想気体の法則が確立される前に、ボイルの仲間のデニス・パパンという人が1679年に骨蒸解釜を製作しました。これは、高圧が発生するまで蒸気を閉じ込める、ぴったりとフィットする蓋が付いた密閉容器です。

その後の設計では、機械が爆発するのを防ぐため、蒸気放出バルブが実装されました。バルブがリズミカルに上下するのを見て、パパンはピストンとシリンダー エンジンのアイデアを思いつきました。しかし、彼は設計を最後までやり遂げませんでした。それでも、1697 年に、パパンの設計に基づいて、技術者のトーマス セイバリーが最初のエンジンを製作しました。これらの初期のエンジンは粗雑で非効率的でしたが、当時の一流の科学者の注目を集めました。そのため、1698 年にセイバリー エンジンが発明されるまでは、馬を使ってバケツに取り付けられた滑車を動かし、イギリスの浸水した塩鉱山から水を汲み上げていました。その後、ニューコメン エンジンや、後にワット エンジンなど、より多くの種類の蒸気エンジンが製作されました。やがて、これらの初期のエンジンが最終的に馬の代わりに使用されるようになりました。このように、各エンジンは、何頭の馬を置き換えたかに応じて、一定量の「馬力」に関連付けられるようになりました。これらの最初のエンジンの主な問題は、速度が遅く扱いにくいため、入力燃料の 2% 未満しか有効な仕事に変換できないことでした。言い換えると、仕事の出力のほんの一部しか生み出さないために、大量の石炭 (または木材) を燃やさなければなりませんでした。そのため、エンジンの力学に関する新しい科学の必要性が生まれました。

18 世紀には、ニュートンによって確立された力学は、より多くの数学者が微積分を学び、その初期の定式化を詳細化するにつれて、数人の科学者によって発展しました。運動の問題に対する数学的分析の適用は、有理力学、または混合数学として知られていました (後に古典力学と呼ばれるようになりました)。

1714年、ブルック・テイラーは、張力と単位長さあたりの質量に基づいて、伸ばされて振動する弦の基本周波数を微分方程式を解くことで導きました。スイスの数学者ダニエル・ベルヌーイ（1700–1782）は、1世紀以上後に開発された気体の運動論を予見して、気体の挙動に関する重要な数学的研究を行い、最初の数理物理学者と呼ばれています。^[49] 1733年、ダニエル・ベルヌーイは、微分方程式を解くことで、吊り下げられた鎖の基本周波数と倍音を導きました。1734年、ベルヌーイは、一端を締め付けられた弾性棒の振動に関する微分方程式を解きました。ベルヌーイの流体力学の扱いと流体の流れの調査は、1738年の著書Hydrodynamicaで紹介されました。

合理的力学は、ニュートンの原理を基礎として、観測された運動の精巧な数学的処理の開発を主に扱い、複雑な計算の扱いやすさの向上と解析的近似の正当な手段の開発を強調した。当時の代表的な教科書は、ヨハン・バティスト・ホルバートによって出版された。世紀の終わりまでには、解析的処理は、神の介入を参照せずにニュートンの法則のみに基づいて太陽系の安定性を検証できるほど厳密であったが、重力の三体問題のような単純なシステムの決定論的処理は依然として扱いにくいものであった。^[50] 1705年にエドモンド・ハレーはハレー彗星の周期を予言し、ウィリアム・ハーシェルは1781年に天王星を発見し、ヘンリー・キャベンディッシュは1798年に万有引力定数を測定して地球の質量を決定した。1783年にジョン・ミッシェルは、一部の物体は光さえも逃れられないほど重いかもしれないと示唆した。

1739年、レオンハルト・オイラーは強制調和振動子の常微分方程式を解き、共鳴現象に気づいた。1742年、コリン・マクローリンは一様に回転する自重回転楕円体を発見した。1742年、ベンジャミン・ロビンスは「砲術の新原理」を出版し、航空​​力学の科学を確立した。テイラーやマクローリンなどの数学者によって続けられた英国の研究は、世紀が進むにつれて大陸の発展に遅れをとるようになった。一方、大陸の科学アカデミーでは、ベルヌーイやオイラー、ジョゼフ＝ルイ・ラグランジュ、ピエール＝シモン・ラプラス、アドリアン＝マリー・ルジャンドルなどの数学者によって研究が盛んになった。 1743年、ジャン・ル・ロン・ダランベールは『力学論』を出版し、加速系や制約系に対する一般化された力の概念を導入し、新しい仮想仕事の考え方を力学問題の解決に応用しました。これは現在ダランベールの原理として知られており、ニュートンの運動の第二法則に対抗するものです。1747年、ピエール・ルイ・モーペルテュイは最小原理を力学に適用しました。1759年、オイラーは長方形のドラムの振動に関する偏微分方程式を解きました。1764年、オイラーは円形のドラムの振動に関する偏微分方程式を調べ、ベッセル関数の解の1つを見つけました。1776年、ジョン・スミートンは、力、仕事、運動量、運動エネルギーに関連し、エネルギー保存則を支持する実験に関する論文を発表しました。 1788年、ラグランジュは『解析力学』で運動方程式を発表し、その中で力学全体が仮想仕事の原理を中心に体系化されました。1789年、アントワーヌ・ラヴォアジエは質量保存の法則を述べました。18世紀に開発された合理的力学は、ラグランジュの『解析力学』とラプラスの『天体力学論』（1799年 - 1825年）の両方で説明されました。

18 世紀には、熱 (「カロリック」)、電気、フロギストン(世紀後半にラボアジエが酸素ガスを発見したことで急速に概念が覆された) などの重さのない「無比重流体」の理論を通じて熱力学が発展した。これらの概念が実際の流体であると仮定すると、その流れは機械装置や化学反応によって追跡できる。この実験の伝統により、ライデン瓶などの新しい種類の実験装置、熱量計などの新しい種類の測定機器、温度計などの古い機器の改良版が開発された。実験からは、グラスゴー大学の実験者ジョセフ ブラックの潜熱の概念や、フィラデルフィアの知識人ベンジャミン フランクリンによる電気流体は過剰と不足の場所の間を流れるという特徴づけ (この概念は後に正電荷と負電荷の観点から再解釈された) など、新しい概念も生まれた。フランクリンは1752年に雷が電気であることも証明した。

18 世紀に受け入れられていた熱の理論では、熱はカロリックと呼ばれる一種の流体であると考えられていました。この理論は後に誤りであることが判明しましたが、ジョセフ ブラック(1728–1799) やヘンリー キャベンディッシュ(1731–1810) など、この理論を信奉する多くの科学者が、現代の理論の発展に役立つ重要な発見をしました。主に化学者によって展開されたこのカロリック理論に対抗していたのは、ニュートンの時代にさかのぼる、熱は物質の粒子の運動によるというあまり受け入れられていない理論でした。この力学理論は、熱と機械的エネルギーの間に直接的な関係があることを発見したランフォード伯爵 (ベンジャミン トンプソン) による大砲掘削実験によって 1798 年に支持されました。

18世紀初頭には、ニュートンの運動原理に似た静電気力と磁力の絶対的な理論を見つけることが重要な成果となることが認識されていたが、そのような理論は実現しなかった。この不可能性は、19世紀初頭にロンドンに新設された王立研究所などの場所で実験の実践がより広範かつ洗練されるにつれて、徐々に消えていった。一方、合理的力学の解析手法が実験現象に適用されるようになり、最も影響力が大きかったのは、1822年に発表されたフランスの数学者ジョセフ・フーリエによる熱の流れの解析的処理である。 ^{[51] [52] [53]} ジョセフ・プリーストリーは1767年に電気の逆二乗則を提唱し、シャルル・オーギュスタン・ド・クーロンは1798年に 静電気の逆二乗則を導入した。

世紀の終わりには、フランス科学アカデミーの会員がこの分野で明確な優位性を獲得していた。^{[45] [54] [55] [56]}同時に、ガリレオとその追随者によって確立された実験の伝統は存続した。王立協会とフランス科学アカデミーは、実験作業の実施と報告の主要な中心地であった。18世紀には、力学、光学、磁気、静電気、化学、生理学の実験は互いに明確に区別されていませんでしたが、説明スキーム、したがって実験デザインに大きな違いが生じていました。たとえば、化学実験者は、抽象的なニュートン力のスキームを化学的所属に強制しようとする試みを拒否し、代わりに化学物質と反応の分離と分類に焦点を当てました。^[57]

1821年、ウィリアム・ハミルトンはハミルトンの特性関数の解析を開始しました。1835年に、彼はハミルトンの標準的な運動方程式を提唱しました。

1813年、ピーター・エワートは論文「運動力の測定について」でエネルギー保存の考えを支持した。1829年、ガスパール・コリオリは仕事（力×距離）と運動エネルギーという用語を、今日の意味合いで導入した。1841年、アマチュア科学者のユリウス・ロベルト・フォン・マイヤーはエネルギー保存に関する論文を書いたが、学術的訓練を受けていなかったため却下された。1847年、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツはエネルギー保存の法則を正式に述べた。

1800年、アレッサンドロ・ボルタが電池（ボルタ電池として知られる）を発明し、電流の研究方法も改善されました。1年後、トーマス・ヤングは光の波動性 と干渉の原理を実証しました。これはオーギュスタン＝ジャン・フレネルの研究によって強力な実験的裏付けを得ました。1820年、ハンス・クリスチャン・エルステッドは、電流が流れる導体がその周囲に磁力を生じることを発見し、エルステッドの発見がフランスに伝わってから1週間以内に、アンドレ＝マリー・アンペールは2つの平行な電流が互いに力を及ぼすことを発見しました。1821年、マイケル・ファラデーは電気で動くモーターを製作し、 1826年、ゲオルク・オームは電気抵抗の法則を発表し、電気回路における電圧、電流、抵抗の関係を表現しました。

1831 年、ファラデー (およびジョセフ・ヘンリーは独立して) は逆の効果、つまり磁気による電位または電流の生成 (電磁誘導として知られています) を発見しました。これら 2 つの発見は、それぞれ電気モーターと発電機の基礎となっています。

19 世紀には、熱と機械的エネルギーの関係が、 1840 年代に熱の機械的等価物を測定したジュリアス・ロバート・フォン・マイヤーとジェームズ・プレスコット・ジュールによって定量的に確立されました。1849 年、ジュールは一連の実験 (外輪実験を含む) の結果を発表しました。この結果では、熱はエネルギーの一形態であることが示され、この事実は 1850 年代に受け入れられました。熱とエネルギーの関係は蒸気機関の発展に重要であり、1824 年にはサディ・カルノーの実験的かつ理論的な研究が発表されました。カルノーは、理想的なエンジンの効率に関する議論の中で、熱力学のいくつかの考えを取り入れました。サディ・カルノーの研究は、 1850 年頃にウィリアム・トムソン(後にケルビン卿として知られる) とルドルフ・クラウジウス によって述べられた、エネルギー保存の法則を言い換えた熱力学第一法則の 定式化の基礎となりました。 1848年に絶対零度の概念を気体からすべての物質に拡張したケルビン卿は、ラザール・カルノー、サディ・カルノー、エミール・クラペイロンの工学理論、およびジェームズ・プレスコット・ジュールの機械的、化学的、熱的、電気的形態の仕事の互換性に関する実験を参考にして、第一法則を定式化しました。

ケルビンとクラウジウスは熱力学の第二法則も述べたが、これはもともと、熱はより冷たい物体からより熱い物体へ自発的に流れるのではないという事実に基づいて定式化された。他の定式化がすぐに続き（たとえば、第二法則はトムソンとピーター・ガスリー・テイトの影響力の大きい著作『自然哲学論文』で詳しく説明されている）、特にケルビンは法則の一般的な意味合いの一部を理解していた。第二法則（気体は運動する分子で構成されるという考え）は、1738年にダニエル・ベルヌーイによって詳細に議論されていたが、人気がなくなり、1857年にクラウジウスによって復活させられた。1850年、イポリット・フィゾーとレオン・フーコーは水中での光速を測定し、空気中よりも遅いことを発見し、光の波動モデルを裏付けた。 1852 年、ジュールとトムソンは急速に膨張するガスが冷却することを実証し、後にジュール・トムソン効果またはジュール・ケルビン効果と名付けられました。ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは1854 年に宇宙の熱的死の考えを提唱しましたが、これはクラウジウスがdQ/T (クラウジウスの定理)の重要性を確立したのと同じ年でした(ただし、彼はまだその量に名前を付けていませんでした)。

1859年、ジェームズ・クラーク・マクスウェルは分子速度の分布法則を発見した。マクスウェルは、電場と磁場は発生源から光と同じ速度で伝播すること、また光は数種類の電磁波のうちの1つであり、他のものとは周波数と波長のみが異なることを示した。1859年、マクスウェルは気体分子の速度分布の数学的解明に成功した。マクスウェルが電磁場について研究した頃には光の波動理論は広く受け入れられており、その後、光の研究と電気と磁気の研究は密接に関連するようになった。1864年、ジェームズ・マクスウェルは電磁場の力学理論に関する論文を発表し、1873年に出版された「マクスウェルの電気と磁気に関する論文」の中で光は電磁気現象であると述べた。この研究は、カール・フリードリヒ・ガウスやヴィルヘルム・ウェーバーなどのドイツの理論家による理論的研究を参考にしたものである。熱を粒子の運動に閉じ込め、ニュートン力学に電磁力を加えることにより、物理的観測に対する極めて強固な理論的基礎が確立されました。

光は「発光エーテル」を介した波状のエネルギー伝達を表すという予測と、ヘルムホルツの弟子ハインリッヒ・ヘルツによる1888年の電磁放射の検出によるその予測の確認は、物理理論にとって大きな勝利であり、この分野に基づくさらに基本的な理論がすぐに開発される可能性を高めた。^{[58] [59] [60] [61]}マクスウェルの理論の実験的確認は、1886年に電波を生成および検出してその特性を検証し、同時にラジオ、テレビ、その他のデバイスへの応用を予見したヘルツによって提供された。 1887年、ハインリッヒ・ヘルツは光電効果を発見した。その後すぐに電磁波の研究が始まり、多くの科学者や発明家がその特性に関する実験を行った。 1890年代半ばから後半にかけて、グリエルモ・マルコーニは電波ベースの無線電信システムを開発した^[62]（ラジオの発明を参照）。

原子論は19世紀初頭に化学者ジョン・ドルトンによって再び提唱され、熱力学の法則を説明するためにクラウジウスとジェームズ・クラーク・マクスウェルによって開発された気体の運動論の仮説の1つとなった。

運動論は、科学に対する革命的なアプローチ、ルートヴィヒ・ボルツマン(1844–1906) とジョサイア・ウィラード・ギブス(1839–1903)の統計力学へとつながりました。統計力学は、システムのミクロ状態の統計を研究し、統計を使用して物理システムの状態を決定します。これらの粒子の特定の組織状態の統計的可能性をそれらの状態のエネルギーと相互に関連付けて、クラウジウスはエネルギーの散逸を、分子構成がますます可能性が高く、ますます無秩序な状態に移行する統計的傾向であると再解釈しました (状態の無秩序を説明するために「エントロピー」という用語を作りました)。熱力学の第 2 法則の統計的解釈と絶対的解釈は、数十年続く論争を引き起こし (「マクスウェルの悪魔」などの議論を生み出しました)、20 世紀初頭に原子の挙動がしっかりと確立されるまで、決定的に解決されたとは考えられませんでした。^{[63] [64]} 1902年にジェームズ・ジーンズは、静的でほぼ均質な媒体内で重力摂動が成長するために必要な長さのスケールを発見した。

1822 年、植物学者ロバート・ブラウンはブラウン運動を発見しました。これは、水中の花粉粒が、液体中の高速で移動する原子や分子の衝突によって運動するというものです。

1834 年、カール ヤコビは均一に回転する自己重力楕円体 (ヤコビ楕円体) を発見しました。

1834年、ジョン・ラッセルはエディンバラ近郊のユニオン運河で減衰しない孤立水波（ソリトン）を観測し、水槽を使って孤立水波の速度が波の振幅と水深にどのように依存するかを研究した。1835年、ガスパール・コリオリは水車の機械効率を理論的に調べ、コリオリ効果を導き出した。1842年、クリスチャン・ドップラーはドップラー効果を提唱した。

1851年、レオン・フーコーは巨大な振り子（フーコーの振り子）を使って地球の自転を示しました。

20 世紀前半には連続体力学において重要な進歩があり、具体的には固体の弾性法則の定式化と流体の ナビエ・ストークス方程式の発見がありました。

19 世紀末には、物理​​学は、マクロな状況を伴う非常に複雑な問題に古典力学で対処できるまでに進化し、熱力学と運動論は十分に確立され、幾何光学と物理光学は電磁波の観点から理解できるようになり、エネルギーと運動量 (および質量) の保存則は広く受け入れられるようになりました。これらの進歩やその他の進歩は非常に大きなものであったため、重要な物理法則はすべて発見され、今後の研究は小さな問題の解決、特に方法と測定の改善に重点が置かれると一般に認められました。

しかし、1900年ごろには古典理論の完全性について深刻な疑問が生じ、たとえばマクスウェル理論の勝利は、すでに現れ始めていた欠陥によって損なわれ、黒体放射のエネルギー分布や光電効果などの特定の物理現象を説明できないことや、理論定式化のいくつかは極限まで推し進めたときにパラドックスを招いたことなどから、疑問が生じた。ヘンドリック・ローレンツ、エミール・コーン、エルンスト・ヴィーヒャート、ヴィルヘルム・ウィーンなどの著名な物理学者は、マクスウェル方程式に何らかの修正を加えることですべての物理法則の基礎が得られると考えていた。古典物理学のこれらの欠点は決して解決されず、新しいアイデアが必要とされた。20世紀初頭、物理学界を揺るがす大革命が起こり、一般に現代物理学と呼ばれる新しい時代が到来した。^[65]

19 世紀には、実験者たちが予期せぬ形態の放射線を検出し始めました。1895年、ヴィルヘルム・レントゲンはX 線を発見してセンセーションを巻き起こしました。1896 年、アンリ・ベクレルは、ある種の物質が自ら放射線を放出することを発見しました。1897 年、JJ トムソンは電子を発見し、マリーとピエール・キュリーが発見した新しい放射性元素は、破壊できないとされる原子と物質の性質についての疑問を提起しました。マリーとピエールは、この物質の特性を説明するために「放射能」という用語を作り、放射性元素のラジウムとポロニウムを分離しました。アーネスト・ラザフォードとフレデリック・ソディは、ベクレルの 2 つの形態の放射線を電子と元素ヘリウムであると特定しました。ラザフォードは 2 種類の放射能を特定して命名し、1911 年に、原子は高密度の正に帯電した原子核とそれを取り囲む負に帯電した電子で構成されていることを示す実験的証拠を解釈しました。しかし、古典理論では、この構造は不安定であるはずだと予測されていた。古典理論では、19世紀後半に現れた他の2つの実験結果もうまく説明できなかった。その1つは、マイケルソン・モーリーの実験 として知られるアルバート・A・マイケルソンとエドワード・W・モーリーによる実証であり、電磁気現象を説明するために、仮想的な光伝導エーテルに関して静止している好ましい参照フレーム は存在しないようだと示された。放射線と放射性崩壊の研究は、1930年代を通じて物理化学研究の主要な焦点であり続けたが、リーゼ・マイトナーとオットー・フリッシュによる核分裂の発見により、後に「原子」エネルギーと呼ばれるようになったものの実用的利用への道が開かれた。

1905 年、当時 26 歳のドイツ人物理学者アルバート アインシュタイン(当時はスイスのベルンで特許事務員) は、時間と空間の測定が、観察者と観察対象の間の動きによってどのように影響を受けるかを示しました。アインシュタインの急進的な相対性理論は科学に革命をもたらしました。アインシュタインは科学に他の多くの重要な貢献をしましたが、相対性理論だけを見ても、史上最大の知的業績の 1 つです。相対性の概念はアインシュタインによって導入されたわけではありませんが、彼は真空中の光速は一定、つまりすべての観察者にとって同じであり、速度の絶対的な上限であることを認識していました。ほとんどの物体は光速よりもはるかに遅い速度で移動するため、これは人の日常生活には影響しません。ただし、光速に近い速度で移動する物体の場合、相対性理論によれば、それらの物体に関連付けられた時計はより遅く進み、地球上の観察者の測定によると物体の長さは短くなります。アインシュタインはまた、質量とエネルギーの等価性を表す方程式E = mc ²を導き出しました。

アインシュタインは、光の速度はすべての慣性座標系で一定であり、電磁気法則は座標系に関係なく有効であると主張した。この主張は、エーテルを物理理論にとって「不必要」なものとし、時間や長さの観測は、観測者が測定対象物に対してどのように動いているかに応じて変化すると主張した（「特殊相対性理論」と呼ばれるようになった）。また、方程式E = mc ²によれば、質量とエネルギーは交換可能な量であるともなった。同年に発表された別の論文では、アインシュタインは、理論物理学者マックス・プランクが 1900 年に黒体放射の分布に関する正確な理論を導き出すために提唱した定数に従って、電磁放射は離散量（「量子」）で伝達されると主張した 。この仮定は、光電効果の奇妙な特性を説明するものであった。

特殊相対性理論は、物理的観察と空間および時間の概念との関係を定式化したものです。この理論は、電磁気学とニュートン力学の矛盾から生まれ、この 2 つの分野に大きな影響を与えました。元々の歴史的な問題は、電磁波を運ぶ「エーテル」とそれに対する運動について議論することに意味があるかどうか、また、マイケルソン・モーリーの実験で試みられて失敗したように、そのような運動を検出できるかどうかでした。アインシュタインは、特殊相対性理論でこれらの疑問とエーテルの概念を打ち砕きました。しかし、彼の基本的な定式化には詳細な電磁気理論は含まれていません。それは、「時間とは何か?」という疑問から生じています。ニュートンは、プリンキピア(1686 年) で、明確な答えを与えています。「絶対的で、真実で、数学的な時間は、それ自体で、そしてその性質から、外部のものとは何の関係もなく均等に流れ、別名で持続と呼ばれます。」この定義は、すべての古典物理学の基本です。

アインシュタインはこれに疑問を投げかけ、それが不完全であることを発見しました。代わりに、各「観察者」は必然的に自分の時間スケールを使用し、相対的に動く 2 人の観察者の場合、彼らの時間スケールは異なります。これは位置測定に関連効果をもたらします。空間と時間は絡み合った概念となり、基本的に観察者に依存します。各観察者は、自分の時空間フレームワークまたは座標系を管理します。絶対的な基準フレームがないため、特定のイベントのすべての観察者は、異なるが同等に有効な (そして調和可能な) 測定を行います。絶対的なものとして残るのは、アインシュタインの相対性仮説に述べられていることです。「物理の基本法則は、互いに対して一定の相対速度を持つ 2 人の観察者に対して同一である。」

特殊相対性理論は物理学に大きな影響を与えました。電磁気学の理論を再考するところから始まり、古いガリレイ対称性に代わる、現在ではポアンカレ対称性と呼ばれる新しい対称性の自然法則を発見しました。

特殊相対論は、力学 にもう一つの長期的な影響を及ぼした。当初は「質量とエネルギーの統一」とされたが、相対論的力学によって、粒子または粒子系の不変（観測者に依存しない）特性である静止質量と、系のエネルギーおよび運動量とが明確に区別されたことが明らかになった。後者の 2 つは、あらゆる状況で別々に保存されるが、異なる観測者に対しては不変ではない。粒子物理学における質量という用語は意味の変化を経て、20 世紀後半以降は、静止（または不変）質量のみを表すようになった。

1916 年までに、アインシュタインはこれをさらに一般化し、不均一な加速を含むすべての運動状態を扱うことができ、これが一般相対性理論となりました。この理論で、アインシュタインは、空間のあらゆる点における重力の影響を説明する、時空の曲率という新しい概念も規定しました。実際、時空の曲率は、ニュートンの万有引力の法則に完全に取って代わりました。アインシュタインによると、通常の意味での重力は、空間の幾何学によって引き起こされる一種の錯覚です。質量の存在は、質量の近くの時空の曲率を引き起こし、この曲率が、自由に移動するすべての物体がたどる時空の経路を決定します。また、この理論から、光は重力の影響を受けるはずであると予測されました。これらはすべて実験的に検証されました。相対性理論のこの側面は、太陽の周りで光が曲がる現象を説明し、ブラックホールや宇宙マイクロ波背景放射の特性を予測しました 。これは、古典的な定常状態仮説に根本的な異常性を与える発見です。相対性理論、光電効果、黒体放射に関する研究により、アインシュタインは 1921 年にノーベル賞を受賞しました。

アインシュタインの相対性理論と光透過の量子化特性、およびニールス・ボーアの原子モデルが徐々に受け入れられるにつれて、解決した問題と同じだけ多くの問題が生み出され、新しい基本原理に基づいて物理学を再構築する本格的な取り組みにつながりました。1910 年代に相対性理論を加速参照フレームのケースに拡張し (「一般相対性理論」)、アインシュタインは加速の慣性力と重力の力の等価性を仮定し、空間は曲がっていてサイズが有限であるという結論に至り、重力レンズ効果や重力場における時間の歪みなどの現象を予測しました。

相対性理論は、マイケルソンとモーリーによって実証された電磁気現象の矛盾を解決しましたが、2番目の理論的問題は、黒体から放出される電磁放射の分布の説明でした。実験では、波長が短く、スペクトルの紫外線端に向かうにつれて、エネルギーはゼロに近づくことが示されましたが、古典理論ではエネルギーは無限大になるはずであると予測されていました。紫外線カタストロフィーとして知られるこの明白な矛盾は、新しい量子力学理論によって解決されました。量子力学は、原子と亜原子系の理論です。20世紀の最初の約30年間は、理論の構想と発展の時代を表しています。量子理論の基本的な考え方は、1900年にマックス・プランク（1858-1947）によって導入され、プランクは、エネルギーの量化された性質の発見により、1918年にノーベル物理学賞を受賞しました。量子論（以前は、原子の量子化された世界と「古典的な」世界の連続性との間の大規模な「対応」に依存していた）は、コンプトン効果によって光が運動量を持ち、粒子から散乱できることが確立され、ルイ・ド・ブロイが、電磁波が粒子のように振舞うのとほぼ同じように、物質は波として振舞うと見ることができると主張したときに受け入れられました（波動粒子二重性）。

1905年、アインシュタインは量子論を用いて光電効果を説明し、1913年にはデンマークの物理学者ニールス・ボーアが同じ定数を用いてラザフォードの原子の安定性と水素ガスが発する光の周波数を説明した。原子の量子化理論は、1920年代に本格的な量子力学に取って代わられた。ヴェルナー・ハイゼンベルク、マックス・ボルン、パスクアル・ジョーダンが1925年に行列形式で定式化した「古典」力学ではなく「量子」力学の新しい原理は、離散的な「状態」間の確率的関係に基づき、因果関係の可能性を否定した。量子力学はハイゼンベルク、ヴォルフガング・パウリ、パウル・ディラック、エルヴィン・シュレーディンガーによって広範囲に展開され、シュレーディンガーは1926年に波に基づく同等の理論を確立した。しかし、ハイゼンベルクの1927年の「不確定性原理」（位置と運動量を正確に同時に測定することは不可能であることを示す）と量子力学の「コペンハーゲン解釈」（ボーアの故郷の都市にちなんで名付けられた）は根本的な因果関係の可能性を否定し続けた。アインシュタインなどの反対者は比喩的に「神は宇宙でサイコロを振らない」と主張した。^[66]新しい量子力学は、原子レベルの現象の調査と説明に不可欠なツールとなった。また、1920年代には、インドの科学者サティエンドラ・ナート・ボースによる光子と量子力学に関する研究が、ボーズ・アインシュタイン統計、つまりボーズ・アインシュタイン凝縮の理論の基礎となった。

スピン統計定理は、量子力学におけるあらゆる粒子はボソン（統計的にはボーズ・アインシュタイン）かフェルミオン（統計的にはフェルミ・ディラック）のいずれかである可能性があることを証明しました。その後、光子が電磁気力を伝達するのと同様に、 すべての基本ボソンが力を伝達することが分かりました。

フェルミオンは「電子や核子のような」粒子であり、物質の通常の構成要素です。フェルミ・ディラック統計は、後に天体物理学（縮退物質を参照）から半導体設計まで、さまざまな用途に利用されるようになりました。

哲学的な傾向を持つ人々が宇宙の根本的な性質について議論を続ける中、 1928年にポール・ディラックが相対論的量子論を定式化したのを皮切りに、量子論が次々と生み出された。しかし、電磁気学理論を完全に量子化する試みは、無限のエネルギーを生み出す理論的定式化によって1930年代を通じて阻まれた。この状況は、第二次世界大戦が終わってジュリアン・シュウィンガー、リチャード・ファインマン、朝永振一郎が独立に繰り込みの手法を提唱し、堅牢な量子電磁力学（QED）を確立するまで、十分に解決されたとは考えられていなかった。^[67]

一方、量子世界に固有の不確実性を支配する法則に従って存在が許される短寿命の「仮想」粒子の交換によって規制される「交換力」による場の量子化というアイデアの台頭とともに、新しい基本粒子理論が急増した。特に、湯川秀樹は、原子核の正電荷は、電子と陽子の中間の質量を持つ粒子によって媒介される強力だが短距離の力によってまとまっていると提唱した。この粒子「パイオン」は、第二次世界大戦後に発見された一連の粒子の一部として 1947 年に特定された。当初、このような粒子は宇宙線によって放出された電離放射線として発見されたが、次第に新しく強力な粒子加速器で生成されるようになった。^[68]

素粒子物理学以外では、当時の重要な進歩は次の通りでした。

• レーザーの発明（1964年ノーベル物理学賞）
• 超伝導の理論的および実験的研究、特にヴィタリー・ギンツブルグとレフ・ランダウによる超伝導の量子理論の発明（1962年ノーベル物理学賞）と、その後のクーパー対によるその説明（1972年ノーベル物理学賞）。クーパー対は準粒子の初期の例でした。

アインシュタインは、自然界の基本的な相互作用はすべて単一の理論で説明できると考えました。統一場理論は、複数の相互作用を「統合」しようとする数多くの試みでした。そのような理論 (および一般的な場の理論) の多くの定式化の 1 つが、対称性の考え方を一般化したゲージ理論です。最終的に、標準モデル(以下を参照) は、強い相互作用、弱い相互作用、および電磁相互作用の統一に成功しました。重力を他のものと 統一しようとする試みはすべて失敗しました。

呉建雄の実験で弱い相互作用のパリティが破れたとき、その後一連の発見が生まれた。^[70]散乱と崩壊によるこれらの粒子の相互作用は、新しい基本的な量子理論の鍵となった。マレー・ゲルマンとユヴァル・ネーマンは、ゲルマンが「八重の道」と呼んだものから始めて、特定の性質に従ってこれらの新しい粒子を分類することにより、ある程度の秩序をもたらした。クォークモデルはさらに発展し、最初は強い核力を説明するには不十分であるように見え、 S行列などの競合する理論が一時的に登場したが、1970年代の量子色力学の確立により、基本粒子と交換粒子のセットが完成し、ゲージ不変性の数学に基づく「標準モデル」の確立が可能になり、重力以外のすべての力をうまく説明し、その応用分野では今でも一般的に受け入れられている。^[66]

ヤン＝ミルズ理論に基づく標準モデル^[71]は、電弱相互作用理論と量子色力学をゲージ群SU(3)×SU(2)×U(1)で表される構造にまとめています。標準モデルにおける電磁相互作用と弱相互作用の統一の定式化は、アブドゥス・サラム、スティーブン・ワインバーグ、そしてシェルドン・グラショーによるものです。電弱理論は後に実験的に確認され（中性弱電流の観測により）、^{[72] [73] [74] [75]}、1979年のノーベル物理学賞の受賞につながりました。^[76]

1970 年代以降、基礎粒子物理学は初期宇宙の宇宙論、特にアインシュタインの一般相対性理論の結果として提唱されたビッグバン理論に関する洞察を提供してきました。しかし、1990 年代以降、天文学的観測によって、銀河の安定性 (「暗黒物質」) や宇宙の膨張の見かけ上の加速(「暗黒エネルギー」) に関する新しい説明の必要性など、新たな課題も提示されるようになりました。

加速器は、様々な衝突エネルギーで予想される粒子相互作用を検出することで標準モデルのほとんどの側面を確認しましたが、一般相対性理論と標準モデルを調和させる理論はまだ見つかっていません。ただし、多くの理論家は超対称性理論と弦理論が有望な道であると信じていました。しかし、2008年に稼働を開始した大型ハドロン衝突型加速器は、超対称性理論と弦理論を支持する証拠を何も見つけることができませんでした。^[77]

宇宙論は、1915 年にアインシュタインの一般相対性理論が発表されて以来、真剣な研究課題となったと言えますが、科学の主流となったのは「一般相対性理論の黄金時代」と呼ばれる時代まで待たなければなりませんでした。

約 10 年後、いわゆる「大論争」の最中、ハッブルとスライファーは1920 年代に銀河星雲からのドップラースペクトルの赤方偏移を測定し、宇宙の膨張を発見しました。ルメートルとガモフは、アインシュタインの一般相対性理論を使用して、ビッグバン理論として知られる理論を定式化しました。これに対抗する定常状態理論は、ホイル、ゴールド、ナルリカー、ボンディによって考案されました。

宇宙マイクロ波背景放射は1960 年代にペンジアスとウィルソンによって検証され、この発見は定常状態のシナリオを犠牲にしてビッグバンを支持するものとなった。その後の研究はスムートら (1989) をはじめとする貢献者によって行われ、宇宙背景放射探査機(CoBE) とウィルキンソンマイクロ波異方性探査機(WMAP) 衛星のデータを使用してこれらの観測が改良された。1980 年代 (COBE 測定の同じ 10 年間) には、アラン・グースによるインフレーション理論の提唱もあった。

最近、暗黒物質と暗黒エネルギーの問題が宇宙論の議題のトップに浮上しました。

2012年7月4日、欧州原子核研究機構（CERN）の大型ハドロン衝突型加速器（LHC）で働く物理学者たちは、ヒッグス粒子に非常によく似た新しい素粒子を発見したと発表した。これは、素粒子が質量を持つ理由、そして宇宙の多様性と生命の存在を理解する鍵となる可能性がある。^[78]今のところ、一部の物理学者はこれを「ヒッグスのような」粒子と呼んでいる。^[78] カリフォルニア大学サンタバーバラ校のジョー・インカンデラ氏は、「これは、クォークの発見にまで遡る過去30～40年間の私たちの分野における新現象の中で、最終的には最大の観測の1つになるかもしれない」と述べた。^[78]シカゴ大学の宇宙学者で物理学センターの理事長である マイケル・ターナー氏は次のように述べた。

「これは素粒子物理学にとって大きな瞬間であり、岐路に立つ瞬間です。これが最高潮となるのか、それとも私たちが提起した本当に大きな疑問を解決する方向を指し示す多くの発見の最初のものとなるのか？」

— マイケル・ターナー、シカゴ大学^[78]

ピーター・ヒッグスは、3つの独立したグループで研究していた6人の物理学者の1人で、1964年にヒッグス場（「宇宙の糖蜜」）の概念を発明した。他の物理学者は、ロンドン大学インペリアル・カレッジのトム・キブル、ロチェスター大学のカール・ハーゲン、ブラウン大学のジェラルド・グラルニク、ブリュッセル自由大学のフランソワ・アングレールとロバート・ブロートである。^[78]

ヒッグス場はこれまで観測されたことはないが、宇宙理論や弦理論において重要な役割を果たしている。アインシュタイン物理学の奇妙な説明によれば、特定の条件下では、ヒッグス場は反重力力を及ぼすエネルギーで満たされる可能性がある。このような場は、宇宙初期のインフレーションと呼ばれる巨大な膨張の源として提案されており、現在宇宙の膨張を加速させていると思われるダークエネルギーの秘密である可能性もある。^[78]

19 世紀には高度な分析技術が利用しやすくなり、さらに精緻化されるにつれて、物理学は、運動とエネルギーの普遍原理や物質の根本的な性質の探求と同等かそれ以上に、それらの技術によって定義されるようになりました。音響学、地球物理学、天体物理学、空気力学、プラズマ物理学、低温物理学、固体物理学などの分野が、光学、流体力学、電磁気学、力学とともに物理学の研究領域となりました。20 世紀には、物理​​学は電気工学、航空宇宙工学、材料工学などの分野とも密接に結びつき、物理学者は学術的な場だけでなく、政府や産業の研究所でも働くようになりました。第二次世界大戦後、物理学者の数は劇的に増加し、米国が中心となりましたが、ここ数十年では、物理学はこれまでの歴史でかつてないほど国際的な研究対象となっています。

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• ブックワルド、ジェド・Z.、ロバート・フォックス編『オックスフォード物理学史ハンドブック』（2014年）976ページ、抜粋
• バイアーズ、ニーナ、ウィリアムズ、ゲイリー（2006年）。『影から抜け出して：20世紀物理学への女性貢献』ケンブリッジ大学出版局。ISBN 0-521-82197-5。
• クロッパー、ウィリアム H. (2004)。『偉大な物理学者: ガリレオからホーキングまでの主要な物理学者の生涯と時代』オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-517324-4。
• ディア、ピーター（2001年）。『科学の革命：1500～1700年のヨーロッパの知識とその野望』プリンストン：プリンストン大学出版局。ISBN 0-691-08859-4. OCLC  46622656.。
• ガモフ、ジョージ（1988年）。『ガリレオからアインシュタインまでの偉大な物理学者』ドーバー出版。ISBN 0-486-25767-3。
• ハイルブロン、ジョン L. (2005)。『オックスフォード物理学と天文学の歴史ガイド』オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-517198-5。
• ナイ、メアリー・ジョー（1996年）。『ビッグサイエンス以前：1800年から1940年までの現代化学と物理学の追求』ニューヨーク：トウェイン。ISBN 0-8057-9512-X. OCLC  185866968.。
• セグレ、エミリオ（1984年）。落下物体から電波まで：古典物理学者とその発見。ニューヨーク：WHフリーマン。ISBN 0-7167-1482-5. OCLC  9943504.。
• セグレ、エミリオ（1980年）。『X線からクォークまで：現代の物理学者とその発見』サンフランシスコ：WHフリーマン。ISBN 0-7167-1147-8. OCLC  237246197.。
• シモニー、カーロリ (1978)。物理学の文化史。ボカラトン: AK Peters/CRC Press (2012 年出版)。ISBN 978-1568813295。。
• ウィーバー、ジェファーソン H. (編) (1987)。物理学の世界。サイモン＆シュスター。ISBN 0-671-49931-9。 {{cite book}}:|author=総称名があります (ヘルプ)物理学者によって書かれた 56 の記事の選択。Lloyd Motzと Dale McAdoo による解説と注釈。
• デ・ハース、ポール、「物理学の歴史的論文（20世紀）」

• ニュートン プロジェクトからの「アイザック ニュートンとその思想に関する選集」。