ホラー真空（物理学）

哲学と初期の物理学において、horror vacui（ラテン語： 真空の恐怖）またはplenism（/ ˈ p l iː n ɪ z əm /）は、スピノザ^[1]などによって一般的に「自然は真空を嫌う」と表現され、アリストテレスに起因する仮説であるが、後にエピクロスとルクレティウスの原子論によって批判され、自然には真空は存在しないというものである。なぜなら、より密度の高い周囲の物質連続体が、発生した空隙の希少性を直ちに埋めてしまうからである^{[2] 。}

アリストテレスもより抽象的な意味での虚空に反対した。虚空は単なる無であり、師プラトンに従えば、虚空が存在するとは正しく言えない。^[要出典] さらに、虚空は特徴がない限り、感覚で遭遇することも、その仮定が追加の説明力を与えることもできない。アレクサンドリアのヘロンは紀元1世紀にこの理論に異議を唱えたが、人工的に真空を作ろうとする彼の試み​​は失敗した。^{[3]この理論は、17世紀の}流体力学の文脈でトーマス・ホッブズやロバート・ボイル[ ^4]などによって議論され、18世紀初頭にはアイザック・ニュートン卿やゴットフリート・ライプニッツによって議論された。^{[5] [6]}

アリストテレスは『物理学』の中で次のように主張している。

虚空においては、一度動き出した物体がなぜどこかで止まるのかを誰も説明できない。なぜここで止まらなければならないのか？ つまり、物体は静止しているか、あるいはもっと強力な何かが邪魔をしない限り、 無限に動き続けるかのどちらかである。

さらに、現在では、物体は空洞に移動すると考えられていますが、空洞ではこの性質はどこにでも等しく存在するため、物体はあらゆる方向に移動するはずです。

さらに、私たちが主張していることの真実性は、以下の考察から明らかです。同じ重さまたは物体が他の物体よりも速く動くのには、2 つの理由があります。それは、水、空気、土のように、物体が通過するものに違いがあるため、または、他の条件が同じであれば、動く物体が重量または軽さの過剰のために他の物体と異なるためです。

さて、媒体が違いを生じさせるのは、媒体が移動している物体を妨げるからで、特に反対方向に移動している場合はその妨げが大きく、静止している場合でも二次的な妨げになる。特に、媒体が容易に分割されない、つまりある程度密度が高い場合はそうである。すると、 AはB をG時間で通過し、より薄いDをE時間で通過する（ Bの長さがDに等しい場合）が、これは妨げている物体の密度に比例する。Bを水、Dを空気とする。空気が水よりも薄く、より非物質的である分、A はBよりも速くD を通過する。その速度が、空気が水に対して持つ速度と同じ比率であるとする。すると、空気が 2 倍薄い場合、物体はB をD の2 倍の時間で通過し、G の時間はE の2 倍になる。そして常に、媒体がより非物質的で抵抗が少なく、より容易に分割されるほど、動きは速くなる。

さて、物体が空隙を超える比率は存在しません。それは、0 と数の比率が存在しないのと同じです。4 が 3 を 1 だけ超え、2 が 1 よりも大きく超え、1 が 2 よりもさらに大きく超える場合でも、0 を超える比率は存在しません。超える分は、超過分 + 超過分に割り切れるはずなので、0 を超える分は + 0 になります。この理由からも、線は、点で構成されていない限り、点を超えることはありません。同様に、空隙は完全な比率に耐えることはできず、したがって、一方を通る動きは他方を通る動きに耐えることはできませんが、物体が最も厚い媒体をこれこれの距離をこれこれの時間で移動する場合は、比を超えた速度で空隙を通過します。Z を空隙とし、大きさがBおよびDに等しいとします。次に、Aが特定の時間H (Eよりも短い時間)でそれを横断して移動すると、空隙はこの比率を完全に耐えます。しかし、 Hに等しい時間で、A はAの部分Oを通過する。そして、その時間内に、時間Eと時間Hの比で厚さが空気を超える物質Zも必ず通過する。というのは、物体Z がDより薄く、 E がH を超える場合、AがZを通過する場合、運動速度の逆数の時間、すなわちHに等しい時間で通過する。 Z内に物体がなければ、A はZ をさらに速く通過する。しかし、 Z が空洞のときにZを通過するのに時間Hかかったと仮定した。そのため、 Zが満杯であろうと空洞であろうと、 A はZ を同じ時間で通過する。しかし、これは不可能である。したがって、 Aが空洞のどの部分でも通過する時間がある場合、この不可能な結果が導かれることは明らかである。つまり、満杯であろうと空洞であろうと、ある距離を同じ時間で通過することがわかる。なぜなら、ある物体は他の物体に対して、時間に対して同じ比率で存在するからである。^[2]

— アリストテレス『物理学』第4巻第8節

プレニズムは「充足感」を意味し、ラテン語のplēnum、英語の「plenty」に由来し、インド・ヨーロッパ祖語を経て「full」に同源した。古代ギリシャ語では、空虚さを表す語はτὸ κενόν ( to kenón ) である。

この考えは、1530年代にフランソワ・ラブレーがガルガンチュアとパンタグリュエルと題する一連の著書の中で「自然は真空を嫌う」として言い換えられた。 ^[7]この理論は、17世紀初頭にガリレオ・ガリレイによって支持され、「真空の抵抗」として言い換えられた。ガリレオは、吸引ポンプの吸引管内で水が一定レベル以上に上昇できないという事実に驚き、この現象には限界があると結論付けた。^[8]ルネ・デカルトは、空間の概念と相容れないと考えていた空隙を排除するために、原子論の完全解釈を提唱した。^{[5]この理論は、ガリレオの弟子で}水銀の実験を繰り返したエヴァンジェリスタ・トリチェリなど、後の科学者によって否定された。ブレーズ・パスカルはガリレオとトリチェリの実験を首尾よく繰り返し、原理的に完全な真空を実現できない理由はないと予見した。^[9]スコットランドの哲学者トーマス・カーライルは、1823年にエディンバラ百科事典に「パスカル」と題する記事を掲載し、パスカルの実験について言及した。 ^[10]