作用反作用Part2 その3 千葉方式の４法則 M‐78 No253 2011年1月20日（木）
千葉の物理サークルでは、作用反作用の原理を、(1)同等性、(2)同時性、(3)直接性、(4)原理性、の4つの法則にまとめました。
(1)
同等性
作用と反作用のはたらきは、科学的には同等で、区別することはできません。物理の教科書にも、“どちらを作用、どちらを反作用と呼んでもよい”
という記述をしたものがあります。従って、その書き方にも配慮がいります。
1 ＡがＢを押すと、ＢもＡを押します、の「と」や「も」にも区別のニュアンスがあります。
2 ＡがＢを押すと、ＢはＡを押し返します、の「返す」には、差別の色彩が濃厚です。
3 ＡがＢを押すと、Ｂは変形し、もとの形に戻ろうとして、弾性力でＡを押し返します、に至っては、また何をか言わんや、です。
4 ＡがＢを押します、ＢがＡを押します、このように書きたいものです。このように書かれた物理の教科書が一冊だけありました。
二つのものが力を及ぼし合う場合、動機的・因果的には、人間や動物などが積極性を持ち、地球や機械などが能動性を保つように、「社会的」に優先順位があったとしても、科学的にはそのようなことはない、ことを確認したいものです。
(2）同時性
作用と反作用が同時に起きるということに関しては、表現が甘い記述が多いようです。上述の(1)の 2 と 3 は、そのような記述になっています。作用がまずあって、それが、反作用を誘発しているように読み取れます。このように書かれると、両者の間にタイムラグがあることになります。特に
3 の書き方をしている教科書会社に、当方の意見を申し述べると “こうすると生徒さんに分かり易いので、この方式を変えるわけにはいきません” というのです。これでは、「教育的配慮」が物理学を冒涜し、生徒さんを侮辱することになりそうです。それに、この擬人的な表現は、科学の記述としては不適当です。
イギリスの教科書も、次のように記録されていました。
Newton's Third Law states that if one body pushes
on a second body, the second body pushes back on the first with the same force.
Physics(CAMBRIDGE COORDINATED SCIENCE)
p45
ケンブリッジよお前もか！というところです。
(3) 直接性
二つのモノが直に触れあっていて、力を及ぼし合うのが作用反作用ですが、間に何かを介在させた例があります。
例えば、Ａ、Ｂ二人が綱引きをしている場合です。この場合にはＡとＢが引きあう力は作用反作用ではありません。間に綱があるからです。Ａと綱、Ｂと綱はそれぞれ作用反作用です。二人が伯仲しているときには、綱にはたらく力ははつりあっています。綱にはたらいた力の向きで勝負がつくのですが、これは地面に描かれた線と、綱に結ばれた、例えば＜赤い紐＞の位置関係で判定できます。綱の移動で勝負が決まるのです。綱がなければ（？）二人の引きあう力は作用反作用で等しい(！)、のです。
帆掛け船の問題が有名です。風のない日に、帆掛け船に扇風機を乗せて帆に風を送ります。この場合、“扇風機にはたらく力と、帆にはたらく力は作用反作用なので、舟は前進しない”
という誤りです。しかし、これは小形のファン（マニキュア乾燥用 100円ショップ）と、トレイの舟（大きいトレイを舟に、小さいトレイを帆にする）で実験してみると、舟を前にも、後にも、動かすことができます。上手に調節すると、帆に風を送り続けながら、舟を止まらせておくこともできるのです。
扇風機と帆の力関係は、作用反作用ではないのです。空気が介在しているからです。空気と扇風機、空気と帆、はそれぞれ作用反作用の関係です。
三つのものが登場したのでは作用反作用にはならないのです。二つのものを第三者が媒介してはいけないのです。
この種の誤りは多くみられます。ニュートン自身が、不適当な例を上げています。
(4) 原理性
（1）の 3
で、作用反作用を弾性力で説明する例を上げました。しかし、作用反作用は自然の原理なので、別の事柄から説明してはいけないのです。説明はできないのです。考えてもごらんなさい。
ものがあります。別のものがあります。
この二つのものが接触すると、速さが変わります。つまり、相手のものから力を受けて、速さが変わるのです。
この時、互いに及ぼし合う力は、同時に起き、同じ作用線上にあって、逆向きで、大きさは等しいのです。
どのような二つのものであっても、こうなるのです。
どうしてそうなるのか、ではなくて、どうやってもそうなるのを、納得するのです。
つまり、これは自然の原理であって、理由を説明するものではないのです。
この原理は、マクロの世界だけではなく、ミクロの世界でも成り立ちます。宇宙の果の世界にまで、成立しているのです。
