hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
次元
次元（じげん、英: Dimension）は、空間の広がりを表す一つの指標である。
直感的に言えば、ある空間内で特定の位置を指ししめすのに必要な変数の数が次元である。例えば平面上の位置を表すには、x座標とy座標、緯度と経度のような2つの変数が必要であるから、平面は2次元空間である。
dimension の訳語として「次元」という言葉が初めて見られたのは、1889年の藤沢利喜太郎による『数学に用いる辞の英和対訳字書』と言われる。
数学や計算機において要素の配列の長さを指して次元ということもある。
自然科学においては、物理量の自由度として考えられる要素の度合いを言い、物理的単位の種類を記述するのに用いられる。
次元 独立要素数
私たちの住む世界は共時的には3つの向きへの広がりをもった実3次元的な空間だととらえられる。また、時間は一方向的な実1次元的物理量だと考えられ、ニュートン力学では空間と時間は相互に独立な物理概念として取り扱われる。一方、相対性理論では光速を通じ時間の尺度と空間の尺度とは結びつけられ、符号(3, 1)の計量が入った実4次元の空間（ミンコフスキー空間）において現象が記述される。ただし、ミンコフスキー空間においても依然として時間軸は他の3つの空間軸とは性質の異なるものとしてとらえられることに注意しなければならない。
コンピュータ言語において添字で指定できる一連の変数を配列（配列変数）と言うが、ひとつの配列で独立して指定できる添字の個数を配列の次元と言う。配列参照。
ある量体系に含まれる量の次元とは、その体系において独立な基本量の冪乗として表したものである。特に、国際量体系（ISQ）に基づく場合は、独立な基本量として7つの物理量が定められている。
次元 次元論
数学では、次元は様々な数学的対象について異なる方法で定義されている。例えば、
などが挙げられる。次元の概念は多様であるが、基本はユークリッド空間 Rn の次元が n となることであり、局所的に Rn である空間の次元が n に一致することである。
現代的な次元の概念は、古典的な図形の幾何学がユークリッド空間内の点集合論として一般化される19世紀末から20世紀初頭に掛けて、ポアンカレやブラウワーを萌芽としてメンガーやウリゾーンらの手によって可分な距離空間に対して定式化された。区別のために被覆次元と呼ばれるこの次元の概念はルベーグによれば「可分距離空間 X の任意の有限開被覆に対して高々次数 n + 1 の細分がとれるとき、X の次元は高々 n である」として述べられ、X が高々 n 次元かつ高々 n − 1 次元でないとき X は n 次元であると定義される。たとえば被覆次元が 0 であるというのは、各点が開かつ閉なる近傍を持つことであると述べることができる。そして古典的な意味で次元 n であるユークリッド空間 Rn は被覆次元の意味でも n 次元になる。
次元 転用表現
あまりにもかけはなれた考え方、技量、性質を形容する際に「次元が違う」と表現することがある。特に、量の違いではなく質の違いがあることを指して「まったく別の要素（次元）を取り入れないと理解できない」ということを意味することが多い。かけはなれていることを意味する「次元」は、多くの場合で「世界」に置き換えが可能である。（例: 世界が違う）
SFやファンタジーなどの創作作品においてしばしば用いられる「次元」は、それぞれの世界に働く根源的な要素の集まりのことを指すことが多い。転じて、ある根源的な要素を基調とする世界のことも次元と称されることもある。
根源的な要素という意味の次元には、ある世界に存在しないまったく異なる要素も含まれる。そのような要素を持っている世界と持っていない世界とでは、世界の仕組みや過ごし方がまったく異なる。このため、世界の根源をなす要素が異なる（異次元の）世界同士は、異次元世界（または単に「異次元」）と呼称される。例えば、我々が過ごしている3次元空間の世界では、空間内を動くことによって移動が行われるが、魔法などによって移動が行われる世界では、我々の過ごす世界と根源となる要素が大きく異なっていると考えられる。このような場合において、「双方の世界は、異次元である」「双方は、異次元世界である」などと表現する。
次元 転用表現
また、異次元世界（異次元）という用語は、「異なった根源的な要素による世界」という意味の転用として、別世界、別天地、亜空間、異世界、パラレルワールドなどとほぼ同義に用いられる。
次元という語は、視覚メディアなどで提示される架空の世界を現実の世界から区別する用語として使用されることがある。具体的には、奥行き情報を込めずに構成される架空世界を「2次元世界」、物理空間における現実世界を「3次元世界」と呼称することがある。
また、漫画やアニメーションのキャラクターなど、伝統的に平面的なメディアの上で視覚化されてきたキャラクターを「2次元キャラクター」などと呼ぶことがある。
文字コードにおける次元とは、符号化文字集合内の符号点を、いくつかの組に分けて示すときの組の数をいう。
次元 転用表現
古くはEBCDICやASCIIを示す際に、その表を16文字ずつ程度に区切って（すなわち、下位4ビットと残りの上位桁、といったふうに）並べたりするなど、自然に2次元として扱っていたりしたものであるが、仕様書中における記述としてたとえば 'A' のコードを 4/1 といったように記したり、JIS X 0208などで「区」「点」という概念と用語が使われるなど、明確に階層的なものが使われるようになっていた。一方でUnicodeにおいて符号位置（Unicodeにおいて符号点を指す用語）を示す整数「Unicodeスカラ値」は、その名の通り1次元のスカラ値である。
Unicodeはそのように1次元の符号点を定義する一方で、1980年代当初からUnicode関係者内外から指摘されていたような理由により、漢字において「Three-Dimensional Conceptual Model」というものを導入する必要が生じた。つまり、符号位置を表現する座標の次元とは直交する軸がある、というもの（そして現在では、漢字の場合は異体字セレクタ（Variation Selectors）の一つであるIdeographic Variation Selectorsで選ばれるもの）である。このような事情などもあり、後述するようにISO 10646では次元の構造が強調されることとなった。
次元 転用表現
このような「組」およびそれを元にした「次元」の概念は、さまざまな文字コードの規格に現れており、それらの規格書において、2次元の符号空間は物理的な2次元の図で、3次元の符号空間は物理的な3次元の図を使って説明されていることがある。また、各数字は8ビットに収まる256以下、あるいはその半分の128、ISO 2022系のように96や94のこともある。
このような意味での次元の概念を最も整備された形で規格書に明記しているのはISO/IEC 10646である。ISO/IEC 10646の規格書では、以下のように記述されている。
その結果ISO/IEC 10646での符号位置は、「群・面・区・点」の4つの要素から構成されるが群が00群であるときは群の記述を、さらに00群において面が00面であるときには群だけでなく面も省略して表記されることがある。ISO/IEC 10646のこのような構造はUnicodeを取り入れて大幅に内容が変わる前のDIS 10646第1版からのものである。ISO/IEC 10646の規格書ではこのような構造を空間的な三次元の図にして説明を加えており、各面の詳細なコードマップを二次元の図にして説明を加えている。
ISO/IEC 2022に準拠した図形文字集合には、シングルバイトの文字集合（94文字集合及び96文字集合）と複数バイト文字集合があるが、複数バイト文字集合も、単に一次元で表される巨大な符号空間が存在するのではなくは94文字集合または96文字集合を複数組み合わせる構造をもっており、これを「次元」と呼ぶことがある。なお、ISO/IEC 2022準拠の文字コードのうちCNS 11643やJIS X 0213のような複数の「面」を持つものは、規格自体は複数の面を持つ「三次元」であるが、ISO/IEC 2022の国際登録簿には二次元の個々の「面」ごとに異なる登録番号で登録されている。
ASCIIやISO/IEC 646のようないわゆるシングルバイト文字コードを特に1次元の文字コードと呼ぶことがある。
弱い相互作用
弱い相互作用（よわいそうごさよう、英語: weak interaction、弱い力や弱い核力とも呼ばれる）は、素粒子物理学において4つとされる基本相互作用のうちの1つである。
弱い相互作用が有効な範囲は陽子の直径よりも小さい距離に限定される。核分裂において重要な役割を果たす。
弱い相互作用について、その振る舞いと効果の両方の観点から見る理論は量子フレーバーダイナミクス(QFD)と呼ばれる。なお、電弱理論(EWT)の観点からより良く理解されるため、QFDという用語はほとんど使われない。QFDは強い相互作用を扱う量子色力学(QCD)および電磁気力を扱う量子電磁力学(QED)に関連している。
弱い相互作用 概要
弱い力は強い相互作用、電磁気力、重力と並ぶ、4つの基本相互作用のひとつである。素粒子物理学において粒子間の相互作用はボソンの交換として説明される。
弱い相互作用を媒介するボソンはW±ボソンとZボソンとされる。WはWeak、Zは電荷ゼロ（Zero）を由来とする。これらWボソンとZボソンについては、どちらもその質量が陽子や中性子の質量よりもはるかに大きく、短時間で消滅する。これは弱い力の影響範囲が短いことと整合する。与えられた距離における場の強度が、強い核力や電磁力の場の強度よりも数桁小さいことから、「弱い」力と呼ばれる。なお、初期宇宙のクォーク時代に、電弱力が電磁力と弱い力に分かれたとされ、相互作用の強さは宇宙の状態による。
中性子や陽子などの複合粒子を構成するクォークは、アップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、トップ、ボトムの6種ある「フレーバー」のうちひとつを帯びており、これが複合粒子に特性を与える。クォーク同士は弱い相互作用により互いのフレーバーを交換する。すなわちクォーク間の特性交換と複合粒子の特性の変化がボソンの媒介によって起きる。例えばβ−崩壊中では中性子内のダウンクォークがアップクォークに変化するが、これは中性子が陽子に変わることを意味し、合わせて電子と電子反ニュートリノが放出される。
弱い相互作用 概要
弱い相互作用はパリティ対称性を破る唯一の基本相互作用であり、同様に電荷パリティ対称性を破る唯一の相互作用である。
弱い相互作用を伴う重要な現象としては、ベータ崩壊のほかには恒星の熱核過程である水素からヘリウムへの核融合がある。
ほとんどのフェルミ粒子は時間の経過とともに弱い相互作用により崩壊する。炭素14は弱い相互作用により窒素14へと崩壊する。これは放射性炭素年代測定に利用される。また、これによりトリチウム照明ならびにベータボルタイクスの関連分野で一般的に使われる放射線ルミネセンスが生成される。
弱い相互作用 歴史
1933年、エンリコ・フェルミはフェルミ相互作用として知られる弱い相互作用の最初の理論を提唱した。彼はベータ崩壊が距離の離れていない接触力を伴う4つのフェルミオンの相互作用により説明できると提唱した。
しかし、これは非常に短いが有限の範囲を持つ非接触力場としてより良く説明される。1968年、シェルドン・グラショー、アブドゥッサラーム、スティーヴン・ワインバーグは電磁力と弱い相互作用を、これらが現在電弱力と呼ばれる1つの力の2つの側面であることを示すことで統一した。
WボソンとZボソンの存在は、1983年まで直接確認されなかった。
弱い相互作用 特性
弱い相互作用は多くの点で独特である。
WボソンやZボソンと呼ばれるこれらのキャリア粒子は質量が大きいため（約90 GeV/c2）短命であり、寿命は10−24 秒未満である。弱い相互作用の結合定数（相互作用の強さの指標）は10−7と10−6の間であり、強い相互作用の結合定数 1 および電磁相互作用の結合定数約 10−2と比較すると、弱い相互作用は強度の点で弱い。クオーク間の距離が約 10−17～10−16 m と極めて短いときに弱い相互作用は優位となる。10−18m くらいの距離では弱い相互作用は電磁力と同じくらいの強さであり、そこからさらに離れると指数関数的に減少する。10−18m から 3×10−17 m まで30倍（1.5 桁）ほど距離が広がったときに弱い相互作用は10,000分の一になる。
弱い相互作用は標準模型の全てのフェルミ粒子とヒッグスボソンに作用する。ニュートリノは重力と弱い相互作用のみを介して相互作用し、ニュートリノは「弱い力」の名前の元々の由来であった。
弱い相互作用は、重力が天文学的スケールで行ったり、電磁力が原子レベルで行ったり、強い核力が原子核の内部で行ったりすること、つまり束縛状態を作り出し結合エネルギーに関与するといったことはしない。
弱い相互作用 特性
弱い相互作用による最も顕著な効果は、最初の特有な特徴であるフレーバーの変化によるものである。例えば、中性子は陽子よりも重いが、中性子はその内部の2つのダウンクォークのうち1つのフレーバーをアップクォークに変えなければ陽子に崩壊することはない。強い相互作用も電磁気学もフレーバーの変化を許さないため、これは弱い崩壊により進む。弱い崩壊がなければストレンジネスやチャーム（同じ名前のクォークと関連する）などのクォークの性質も、全ての相互作用にわたり保存される。
全ての中間子は弱い崩壊により不安定である。ベータ崩壊として知られる過程において、中性子のダウンクォークは仮想のW-中間子を放出することでアップクォークに変化し、この中間子はその後電子と電子反ニュートリノに変換される。他の例は、原子内の陽子と電子が相互作用し、中性子に変化し（アップクォークがダウンクォークに変化）、電子ニュートリノが放出される放射性崩壊の一般的な変形である電子捕獲である。
弱い相互作用 特性
Wボソンの質量が大きいため、弱い相互作用に依存する粒子の変換もしくは崩壊（フレーバーの変化など）は、普通、強い力や電磁力のみに依存する変換または崩壊よりもはるかにゆっくり進行する。例えば、電磁的に崩壊する中性パイ中間子の寿命は約10−16秒であるのに対し、弱い相互作用によってのみ崩壊する荷電パイ中間子は寿命約10−8秒と中性パイ中間子よりも1億倍ほど長い寿命である。さらに極端な例として自由中性子の弱い力による崩壊があり、これは約15分を要する。
全ての粒子は弱アイソスピン（記号T3）と呼ばれる特性を持つ。これは量子数として働き、弱い相互作用における粒子の振る舞いを決定する。弱アイソスピンは弱い相互作用において、電磁気における電荷、強い相互作用における色荷と同じ役割を果たす。全ての左巻きのフェルミ粒子は++1⁄2もしくは−+1⁄2の値の弱アイソスピンを持つ。例えば、アップクォークは++1⁄2、ダウンクォークは−+1⁄2である。クォークは弱い相互作用により同じT3のクォークに崩壊することはない。T3が++1⁄2のクォークはT3が−+1⁄2のクォークにのみ崩壊し、逆もまた然りである。
あらゆる相互作用において弱アイソスピンが保存される：相互作用に入る粒子の弱アイソスピン数の合計は、この相互作用から出る粒子の弱アイソスピン数の合計に等しくなる。例えば、弱アイソスピンが+1の（左巻き）π+は通常、νμ(++1⁄2)とμ+（右巻き反粒子、++1⁄2）に崩壊する。
電弱理論の発展に続き、別の特性である弱超電荷が発展した。これは粒子の電荷と弱アイソスピンに依存し、以下の式
により定義される。ここでYWは与えられたタイプの粒子の弱超電荷、Qはその電荷（基本電荷単位）、T3は弱アイソスピンである。弱アイソスピンが0の粒子もあるが、全てのスピン1⁄2粒子は0でない弱超電荷を持つ。弱超電荷は、電弱ゲージ群のU(1)部分を生成する。
弱い相互作用 相互作用の種類
弱い相互作用には2つのタイプがある（頂点と呼ばれる）。1番目は電荷を運ぶ粒子（W+やW-ボソンなど）により媒介されるため、「荷電カレント相互作用」と呼ばれる。ベータ崩壊現象は、この荷電カレント相互作用によって引き起こされる。2番目は中性粒子であるZボソンにより媒介されるため「中性カレント相互作用」と呼ばれる。
ある種の荷電カレント相互作用では、荷電レプトン（電子またはミューオンなど、電荷−1を持つ）はW+ボソン（電荷+1を持つ粒子）を吸収しそれにより対応するニュートリノ（電荷0）に変換される。ニュートリノの種類（フレーバー）である電子、ミュー、タウは相互作用におけるレプトンの種類と同じである。例えば
同様にダウンタイプのクォーク（電荷−1⁄3のd）はW-ボソンを放出もしくはW+ボソンを吸収することによりアップタイプのクォーク（電荷+2⁄3のu）に変換されうる。より正確にはダウンタイプのクォークはアップタイプクォークの量子重ね合わせになる、つまり、CKM行列の表で確率が与えられているため、3つのアップタイプのクォークのいずれかになる可能性があるということである。逆にアップタイプのクォークはW+ボソンを放出もしくはW-ボソンを吸収して、それによりダウンタイプのクォークに変換されうる。例えば
弱い相互作用 相互作用の種類
Wボソンは不安定なため、非常に短い寿命で急速に崩壊する。例えば
様々な確率で、他の生成物へWボソンの崩壊が起こることがある。
いわゆる中性子のベータ崩壊では（上記の画像参照）、中性子内のダウンクォークが仮想W-ボソンを放出し、これによりアップクォークに変換され、中性子が陽子に変換される。この過程に関わるエネルギー（つまり、ダウンクォークとアップクォークの質量差）のため、W-ボソンは電子と電子反ニュートリノにしか変換されない。クォークレベルでは、この過程は次のように表すことができる。
中性カレント相互作用において、クォークやレプトン（電子やミューオンなど）は中性Zボソンを放出もしくは吸収する。例えば
Wボソン同様、Zボソンも急速に崩壊する。例えば
弱い相互作用 電弱理論
素粒子物理学の標準模型は、電磁相互作用と弱い相互作用を単一の電弱相互作用の2つの異なる面として説明する。この理論は1968年ごろにシェルドン・グラショー、アブドゥッサラーム、スティーヴン・ワインバーグにより発展され、3人は1979年にノーベル物理学賞を受賞した。ヒッグス機構は、3つの質量のあるゲージボソン（W+, W-, Z, 3つの弱い相互作用のキャリア）質量のない光子（γ, 電磁相互作用のキャリア）の存在を説明する。
電弱理論によると、非常に高いエネルギーにおいて宇宙にはヒッグス場の4つの成分があり、その相互作用は光子に似た4つの質量のないゲージボソンにより運ばれ、複素スカラーヒッグス場ダブレットを形成する。しかし、低いエネルギーでは、ヒッグス場の1つが真空期待値を獲得するため、このゲージ対称性は自発的に電磁気のU(1)対称性に破れる。この対称性の破れは3つの質量のないボソンを生成すると予想されるが、代わりに他の3つの場により統一され、ヒッグス機構を介して質量を獲得する。これらの3つのボソンの統合により、弱い相互作用のW+, W-, Zボソンが生成される。4番目のゲージボソンは電磁気の光子であり、質量がないままである。
弱い相互作用 電弱理論
この理論は、発見前にZボソンとWボソンの質量を予測するなど多くの予測を行ってきた。2012年7月4日、大型ハドロン衝突型加速器のCMSとATLASの実験チームは独立に、質量125–127 GeV/c2のこれまで未知のボソンを公式に発見したことを確認したことを発表した。このボソンのそれまでの振る舞いはヒッグス粒子と「一致」していたが、新しいボソンが何らかのタイプのヒッグス粒子であることを積極的に特定する前にさらにデータと分析が必要であるという注意を加えた。2013年3月14日までにヒッグス粒子が存在することが暫定的に確認された。
電弱対称性の破れスケールが下がった場合、破れていないSU(2)相互作用は最終的に閉じ込められる。SU(2)がそのスケールを超えて閉じ込められる代わりのモデルは、低エネルギーでは標準模型と定量的に類似しているが、対称性の破れを超えると劇的に異なる。
弱い相互作用 対称性の破れ
自然の法則は鏡の反射の下では同じままであると長らく考えられていた。鏡を通して見た実験結果は、実験装置の鏡で反射した写しの結果と同一であると予想された。このいわゆるパリティ保存則は、古典的な重力、電磁気学、強い相互作用においては守られることが知られており、普遍的な法則であると仮定されていた。しかし、1950年代半ば楊振寧と李政道は弱い相互作用がこの法則に反する可能性があることを提案した。呉健雄と共同研究者が1957年に弱い相互作用がパリティに反することを発見し、楊と李に1957年ノーベル物理学賞受賞をもたらした。
かつてはフェルミの理論で弱い相互作用が説明されていたが、パリティ破れと繰り込み理論の発見により、新たなアプローチが必要であることが示唆された。1957年、ロバート・マーシャクとジョージ・スダルシャン、そして少し遅れてリチャード・ファインマンとマレー・ゲルマンが弱い相互作用のためにV−A（ベクトルマイナス軸性ベクトルもしくは左巻き）ラグランジアンを提案した。この理論では、弱い相互作用は左巻きの粒子（および右巻きの反粒子）にのみ作用する。左巻きの粒子を鏡で反射したものは右巻きであるため、これがパリティの最大破れを説明する。V−A理論はZボソンが発見される前に開発されたため、中性カレントの相互作用に加わる右巻きの場は含まれていなかった。
弱い相互作用 対称性の破れ
しかし、この理論により複合的な対称性CPを保存することができた。CPはパリティP（左から右への切り替え）と荷電共役C（粒子と反粒子の切り替え）の組み合わせである。1964年にジェイムズ・クローニンとヴァル・フィッチがK中間子崩壊ではCP対称性も破れるという明確な証拠を示し、物理学者を再び驚かせた。2人は1980年にノーベル物理学賞を受賞している。1973年、小林誠と益川敏英が弱い相互作用のCP破れには2世代より多くの粒子が必要であることを示し、事実上当時未知であった第3世代の存在を予測した。この発見により2008年のノーベル物理学賞の半分を獲得した。
パリティ破れとは異なり、CP破れは限られた状況でのみ発生する。その珍しさにもかかわらず、宇宙に反物質よりも物質がはるかに多く存在する理由と広く信じられており、それによりバリオン数生成のアンドレイ・サハロフの3つの条件の1つを構成している。
反物質
反物質（はんぶっしつ、英: antimatter）は、ある物質と比して質量とスピンが全く同じで、構成する素粒子の電荷などが全く逆の性質を持つ反粒子によって組成される物質。例えば、電子はマイナスの電荷を持つが、反電子（いわゆる陽電子）はプラスの電荷を持つ。中性子と反中性子は電荷を持たないが、中性子はクォーク、反中性子は反クォークから構成されている。
反物質 歴史
1928年、物理学者のポール・ディラックは電子の相対論的な量子力学を記述するディラック方程式を導いたが、この方程式から導かれる負エネルギー状態の電子の解釈について悩んでいた。負エネルギー状態の電子は質量が負であるため、引っ張るとそれと反対向きに動こうとする奇妙な性質を持つ。この性質がロバに似ていることから「ロバ電子」 (donkey electron) という名前がつけられた。
1930年、ディラックは、真空がロバ電子で満たされており、その中の泡に相当する空孔 (hole) が負エネルギー電子になるだろうという着想を得て、空孔理論 (hole theory) を提出した。この理論によると、負エネルギー状態の電子はあたかも正の電荷を持った電子（陽電子）のように振舞うはずであった。しかし、ディラックは、陽電子が当時発見されていなかったことから、負エネルギー状態の電子は正電荷を持つ陽子に対応しているというアイディアを推し進め、なぜ陽子が電子の質量と大きく異なっているかについては未解決の問題としてしまった。この点はディラックの間違いであり、この論文が公表された直後に他の研究者によって指摘されたが、ディラックによれば「数学上の対称性から空孔は電子と同じ質量を持つ粒子であるべきである」ときわめてはっきり言明したのはヘルマン・ワイルであった。
反物質 歴史
1932年、宇宙線の研究をしていた物理学者のアンダーソンにより正の電荷を持つ電子、すなわち陽電子が発見される。
1955年、物理学者のセグレとチェンバレンにより、前年に建設された粒子加速器ベヴァトロンを用いて反陽子が発見される。この実験では反中性子も発見されている。
1995年、欧州原子核研究機構(CERN)とドイツの研究チームにおいて、陽電子と反陽子からなる「反水素」が生成された事が分かり、翌年1月に発表。
2002年 欧州原子核研究機構で日本を含む国際共同研究実験グループにおいて、反水素の5万個ほどの大量生成に成功。
2010年11月 欧州原子核研究機構で日本を含む国際共同研究実験グループにおいて、反水素原子38個を磁気瓶に閉じ込めることに成功（反水素原子の存続時間は0.2秒間）。
2011年1月10日、NASAのガンマ線天文衛星「フェルミ」は2009年12月にエジプト上空を飛行中に特徴的なガンマ線を検出しており、NASAの分析によればこれが南に4500キロ離れたザンビアで発生した雷によって生成された反物質の一種であり、衛星自身を構成している物質の電子と衝突、対消滅した際に生成されたガンマ線であったことを発表した。ただし、この時点では雷から直接反物質を検出したわけではなく、推論に基づくものだった。
反物質 歴史
2011年4月、米ブルックヘブン研究所(BNL)の実験により、これまでで最も重い反物質である「反ヘリウム原子核」が合成された。10億回の金原子核の衝突によって生じた5000億個の荷電粒子の軌跡を調べたところ、その中で18個が、反ヘリウム原子核と思われる軌跡であった。これ以上重い反原子核は、何らかの偶然を除けば、生成確率が非常に低いため、人類が手にすることの出来る最も重い反物質であると思われる。
2011年6月、欧州原子核研究機構で日本の理化学研究所や東京大学含む日米欧などの国際共同研究実験グループにおいて、反水素原子を1000秒以上閉じ込めることに7回成功。装置は前回と同様の物を用いた。
2017年11月には、雷によって空気中で反物質が生成され、対消滅を起こしている事が日本で報道された。対消滅ガンマ線を検出した事が証拠とされた。
2023年9月、通常の物質と同様に、反物質も重力によって落下することが国際研究グループによって確認された。以前は反物質には反重力が働くのではないかとの推論も一部にあったが、この研究により反重力は存在しないことが証明されたとしている。
反物質 性質
物質と反物質が衝突すると対消滅を起こし、質量がエネルギーとなって放出される。これは反応前の物質・反物質そのものが完全になくなってしまい、消滅したそれらの質量に相当するエネルギーがそこに残るということである 。1gの質量は約 9×1013（90兆）ジュール のエネルギーに相当する。ただし 発生するニュートリノが一部のエネルギーを持ち去るため、反物質の対消滅で発生するエネルギーのうち光子などの比較的検出しやすい粒子に与えられるエネルギーは、これより少なくなると言われる。
反物質は自然界には殆ど存在せず、人工的に作る方法でなければ得ることがかなり難しい。非常に高いエネルギーを持つ粒子どうしを衝突させると、多くの粒子が新たに生成されることは既に知られているが、これは、粒子が衝突前に持っていたエネルギーがそれに相当する質量に変わるためである。物質と反物質の衝突とは逆の事が起きていることになるので、それによって生成される粒子の中に反粒子が実際に含まれている。そのため現在では、人工的に高エネルギーの粒子を、粒子加速器という非常に巨大な装置を使って作り出し、それらを衝突させて反粒子を作りだし捕獲することで反粒子を得ている。
反物質 反物質の消滅
反物質がどうして我々の住む宇宙では殆ど存在していないのかは、長い間、物理学の大きな疑問の一つであったが、最近その疑問への回答が部分的ではあるが得られつつある。初期宇宙においての超高温のカオス状態の中で、クォークから陽子や中性子が出来、中間子が生まれ、それぞれの反粒子との衝突で光子（電磁波・ガンマ線）に変換されたり再び対生成されていた頃にすべては起こったと考えられている。
反物質 反物質の消滅
従来、物質と反物質は鏡のように性質が逆なだけでその寿命は全く同じだと考えられてきた（CP対称性）。だが近年、粒子群の中で「物質と反物質の寿命がほんの少しだけ違う」というものが出てきた。最初はK中間子と反K中間子である。そして、B中間子も反B中間子とでは明確に寿命が違うことが確認された。日本の高エネルギー加速器研究機構のBelle検出器による発見である。「反物質の寿命がわずかに短かった」（CP対称性の破れ）。これにより、初期宇宙の混沌の一瞬の間の「物質と反物質の対生成と対消滅」において、ほんのわずかな可能性だが反物質だけが消滅し物質だけが取り残されるケースがあり、無限に近いほどの回数の生成・消滅の果てに、「やがて宇宙は物質だけで構成されるようになった」と説明できる。もちろん多種さまざまな粒子群の中のわずか2つの事例であるが、他の粒子での同様の現象の発見やそもそもの寿命のずれの発生機序が解明されれば、この謎は遠からずすべてが解明されると期待されている。
反物質 将来の利用法
反物質は粒子加速器を使う核融合実験の際に微量ずつ発生し、次の瞬間には対消滅で消え去っている事が観測データから確認されている。しかし自然界においては石油やウランなどと異なりほとんど存在していないため、反物質を得るには一から生成する必要がある。
ただし、反物質を生成するために必要なエネルギーは反物質を燃料として消費するときに得られるエネルギーよりも大きいため、純粋な燃料用途としては結局は損をする。これは、水素を燃料として使うために水を電気分解した後、再び燃料電池として電気に戻して消費するサイクルに似ている。ただ、エネルギー密度だけを考えれば非常に高密度であるので遠い将来の宇宙開発のような特殊な用途での利用が想像されている。反物質は物質に触れると爆発的な対消滅を起こすので貯蔵や取り扱いには工夫が必要になる。
反物質 将来の利用法
反物質は、周囲の物質と対消滅を行うことにより自身の質量の200%をエネルギーに転換できるので、宇宙開発上課題となっている燃料の質量を劇的に軽量化できる。NASAは反物質動力の推進機関に関心を示している。宇宙機のエンジンとして比べれば、核分裂では核燃料の質量のおよそ千分の一、核融合ではおよそ百分の一がエネルギーに転換されるのに対し、反物質を燃料として使えばその大部分がエネルギーに転換される。例えば100kgの深宇宙探査機を50年間加速させるのに必要な反物質燃料は100μgで良い。一方、化学燃料によって得るエネルギーはその質量のおよそ一億分の一相当にすぎず、1グラムの反物質の対消滅によるエネルギーは、スペースシャトルの外部燃料タンク23個分に相当する。
江崎玲於奈
江崎 玲於奈（えさき れおな、1925年〈大正14年〉3月12日 - ）は、日本の物理学者。日本国外においてはレオ・エサキ（Leo Esaki）の名で知られる。
1973年（昭和48年）、トンネル効果の研究に関連して、アイヴァー・ジェーバー、ブライアン・ジョゼフソンとともにノーベル物理学賞を受賞し、日本人としては4人目となるノーベル賞受賞者となった。
文化勲章受章者、勲一等旭日大綬章受章者。学位は理学博士（東京大学・1959年）。学位論文は「薄いp-n接合における新現象」
。
江崎玲於奈 人物・来歴
大阪府中河内郡高井田村（後の同郡布施町、さらに布施市、現在の東大阪市布施地区）で生まれ、1947年に東京帝国大学を卒業し、川西機械製作所（後の神戸工業株式会社、現在のデンソーテン）に入社、真空管の陰極からの熱電子放出の研究を行った。1956年、東京通信工業株式会社（現在のソニー）に移籍する。半導体研究室の主任研究員として、PN接合ダイオードの研究に着手し、約1年間の試行錯誤の後、ゲルマニウムのPN接合幅を薄くすると、その電流電圧特性はトンネル効果による影響が支配的となり、電圧を大きくするほど逆に電流が減少するという負性抵抗を示すことを発見した。
発見の顛末については、当時東通工が製造していたゲルマニウムトランジスタの不良品解析において、偶然トンネル効果を持つトランジスタ（製品としては使い物にならない）が見つかったことが発見のきっかけであることが、後にNHKスペシャル「電子立国日本の自叙伝」の中で当時の関係者により語られている（詳しくはトランジスタラジオ#日本製トランジスタラジオの歴史を参照）。
江崎玲於奈 人物・来歴
この発見は、物理学において固体でのトンネル効果を初めて実証した例であり、かつ電子工学においてトンネルダイオード（またはエサキダイオード）という新しい電子デバイスの誕生であった。この成果により、1959年に東京大学から博士の学位を授与されている。学位論文は「薄いp-n接合における新現象」。
1973年には、超伝導体内での同じくトンネル効果について功績のあったアイヴァー・ジェーバーと共にノーベル物理学賞を受賞した。同年の物理学賞はジョセフソン効果のブライアン・ジョゼフソンにも与えられている（賞金はジョセフソンが1/2、江崎とジェーバーが1/4ずつ）。
1960年、米国IBM トーマス・J・ワトソン研究所に移籍。磁場と電場の下における新しいタイプの電子－フォノン相互作用や、トンネル分光の研究を行った。さらに分子線エピタキシー法を開発し、これを用いて半導体超格子構造を作ることに成功した。
1992年、筑波大学学長に就任した。卒業式の祝辞で、IBM での勤務経験から、「 コンピューターのように、ただプログラムを処理するだけでは駄目だ。人間は与えられたプログラムを拒否する事が、ある 」等と述べた。学長として6年、産・官・学連携の拠点として先端学際領域研究センター（TARAセンター）の立ち上げ等、大学改革の推進を行った。
江崎玲於奈 人物・来歴
2000年、首相の小渕恵三からの要請により、教育改革国民会議の座長に就任。合計13回の全体会議等を通じ、「教育を変える17の提言」を骨子とする最終報告を纏め上げた。
2003年にナノサイエンス分野の業績を顕彰する科学賞として江崎玲於奈賞が創設され、その選考委員長に就任した。そのほか日本学術振興会賞、沖縄平和賞などの選考委員も務めている。
2025年10月現在、存命の日本人ノーベル賞受賞者では最古参であり、唯一1970年代以前の受賞者である。また、1981年9月に湯川秀樹が死去してから、同年福井謙一の受賞が決まるまでの間は、江崎が存命する唯一かつ最高齢の日本人ノーベル賞受賞者となっていた。さらに1998年に福井謙一が死去してから、2008年に南部陽一郎受賞が決まるまでは再び最高齢の日本人ノーベル賞受賞者となり、2015年に南部陽一郎が死去して以降は、三度最高齢の日本人ノーベル賞受賞者となった。2025年3月12日に、満100歳の誕生日を迎えた。日本人のノーベル賞受賞者が満100歳になるのはこれが初めてである。同年10月、この年のノーベル物理学賞受賞者がトンネル効果の研究者3人(ジョン・クラーク、ミシェル・デヴォレ、ジョン・M・マーティニス)であったことについて朝日新聞のインタビューに応じている。
江崎玲於奈 発言
「玲於奈」という珍しい名前の由来について、以下のように語っている。
父は最初、獅子の如く勇敢になれということで「レオ」にしようと思ったのですが、今までにない名前ですから役所の人が驚いて「レオナ」とする方が据わりが良いのではと言ってきた、という話を母から聞きました。レオナルド・ダ・ヴィンチをまねしたといってもいいかもしれませんが、父が世界に通じる名前をと考えたのは、その頃大正デモクラシーが叫ばれ、産業の都である大阪が大変栄えていた背景があります。外国に行くとレオというのは非常に簡単で、みんな覚えてくれる。国際的に活躍するのには、良い名前だと思います。
子供の頃に患っていた吃音症について、以下のように語っている。
江崎玲於奈 発言
小学校で私が直面した問題は吃音であった。思うようにコミュニケーションができない。これはちょっとした苦痛だった。これについては母が自責の念にかられた、ちょっとした物語がある。1927年8月、私は2歳5か月くらいで全く覚えていないが、淡路島の南に位置する沼島という小さな島に滞在して夏の海辺を楽しんでいた。ところが滞在した家に5歳くらいの悪さをする女の子がおり、たまたま縁側にいた私を後ろから突き落としたというのである。
母が急いで私を抱き上げたが声が出ず、しばらくしてやっと口をきいたまではよいが、発音がひどく不自由になり、それがすぐには治らなかったという。腹式呼吸とか、様々な治療を試みたが効果は乏しかった。しかし、大きくなるにつれて、吃音は次第に姿を消してくれた。下手な英語では不思議にほとんど不自由はなかった。

私は早くから、自分は自然を相手とするサイエンスの研究に適した人間ではないかと思っていたが、それは人とあまり話さなくてもよいという条件にかなっていたからである。従って私の場合、吃音はノーベル物理学賞の受賞には、ひょっとするとプラスに働いたのかもしれない。
1994年夏のリンダウ・ノーベル賞受賞者会議で、江崎は「ノーベル賞を取るために、してはいけない5か条」のリストを提案している。
江崎玲於奈 発言
原文：Esaki's “five don’ts” rules
Don’t allow yourself to be trapped by your past experiences.
Don’t allow yourself to become overly attached to any one authority in your field – the great professor, perhaps.
Don’t hold on to what you don’t need.
Don’t avoid confrontation.
Don’t forget your spirit of childhood curiosity.
日本語訳
今までの行き掛かりにとらわれてはいけない。 呪縛やしがらみに捉われると、洞察力は鈍り、創造力は発揮できない。
大先生を尊敬するのはよいが、のめり込んではいけない。
情報の大波の中で、自分に無用なものまでも抱え込んではいけない。
自分の主義を貫くため、戦う事を避けてはいけない。
いつまでも初々しい感性と飽くなき好奇心を失ってはいけない。
2000年、教育改革国民会議委員として、以下の発言をする
江崎玲於奈 発言
人間の能力は二つの要因によって定まる。一つは持って生まれた“天性”、即ち遺伝情報であり、もう一つは環境による“育成”、即ち遺伝外情報取得である。一般的に、生物学者や優生学者は“天性”を重視し、社会学者や社会主義者は“育成”を重んずる傾向にあるが、“天性を見出し、育成に努める”のが教育の基本理念である。われわれの容姿や容貌、才能や素質、ある病気にかかる傾向が強いといった各人の特徴はすべてゲノム、遺伝情報としてDNAの中に刻み込まれており、この持って生まれたゲノムは宿命とでも言おうか、決して変えられないのだということ、勿論、平等ではないことを生徒、父母、教師すべて認めなければならない。“天性”を見出すとは、言わば、自分のゲノム解読なのであるが、先生の講話を聞き、級友達と交流する教育環境の中で、知性、感性の受ける様々な刺激が自己発見に結びつく。このように、先ず、自分の“天性”の発見に努め、次に、それが個性的な光彩を放つよう“天性”を最大限生かす“育成”を図るのが教育の目標である。このような教育が実行されれば、国民それぞれが生まれ持つ能力は最大限に発揮されることになり、我が国の社会の活力は限りなく増大することは明らかであろう。
江崎玲於奈 略歴
京都市立第四錦林尋常小学校から、京都府立京都第一中学校の入試に失敗し、兵庫県師範学校御影附属小学校高等科を経て同志社中学校に進む。中学校は四年修了で第三高等学校（いずれも旧制学校）に進み、1944年に東京帝国大学に入学。杉山報公会奨学生だった。
江崎玲於奈 主な論文
L. Esaki ; R. Tsu, "Superlattice and Negative Differential Conductivity in Semiconductors"  IBM Journal of Research and Development (Volume:14, Issue:1, Jan. 1970), doi:10.1147/rd.141.0061
G. A. Sai-Halasz, L. Esaki, and W. A. Harrison, "InAs-GaSb superlattice energy structure and its semiconductor-semimetal transition". Phys. Rev. B 18, 2812 (1978), doi:10.1103/PhysRevB.18.2812
シャルル・ド・クーロン
シャルル＝オーギュスタン・ド・クーロン（Charles-Augustin de Coulomb、 1736年6月14日 - 1806年8月23日）はフランス・アングレーム出身の物理学者・土木技術者。彼が発明したねじり天秤を用いて帯電した物体間に働く力を測定し、クーロンの法則を発見した。電荷の単位「クーロン」は彼の名にちなむ。
シャルル・ド・クーロン 生涯
クーロンはフランス・アングレームの裕福な家庭に生まれた。父アンリ・クーロン(Henri Coulomb)はモンペリエの役人であり、母Catherine Bajetは羊毛交易で財を成した名家の出であった。
少年時代、一家はパリに移住し、パリの名門校Collège des Quatre-Nationsにて学んだ。そこでPierre Charles Monnierの数学の授業を受けたことにより、数学および数学に関連した分野に進むことを決意した。1757年から1759年にかけてモンペリエにある父方の実家に滞在し、市アカデミーでの仕事に従事した。市アカデミーでは数学者のAugustin Danyzyに師事し、数学の教育を受けた。1759年、父親の同意を得て、メジエールの陸軍士官学校入学の受験勉強のためパリに戻った。
1761年に陸軍士官学校を卒業し、イギリス沿岸の地形図作成のための測量に参加した。1764年、 マルティニーク島への転属を命じられ、ブルボン城塞の建設に従事した。七年戦争終結後の当時、マルティニーク島のフランス植民地は英領とスペイン領に挟まれ、孤立を余儀なくされていた。
シャルル・ド・クーロン 生涯
マルティニーク島ではブルボン城塞建設の監督に8年間従事し、この間に石造建築の耐久性や支持構造物の振る舞いに関する実験を行った。これらの実験は、ピーター・ヴァン・マッシェンブレーケ（オランダの科学者、ライデン瓶を発明）の摩擦理論にヒントを得たものであった。
マルティニーク島の風土病で体をこわし、帰国。その後、大尉としてラ・ロシェル、大西洋の小島Isle of Aix、シェルブールの任地を歴任した。彼は、電荷の間に働く力は距離の2乗に反比例していることを発見した。彼にちなんで、この法則はクーロンの法則と呼ばれるようになった。また、1773年には土圧理論を提唱。クーロン土圧は、現在でも土木工学・土質工学系の分野で一般的に用いられている。
1774年には科学アカデミーの通信会員となり、1777年、磁気コンパスの研究により科学アカデミーの懸賞第一位に。1781年、摩擦の研究により再び懸賞第一位を獲得した。同年、科学アカデミー会員に選出された。
1781年、最終任地としてパリに配属。1789年、フランス革命の勃発にともない辞職し、ブロワにて隠遁生活に入った。その後、革命政府による新しい度量衡の制定のためパリに呼び戻された。1801年、フランス学士院会長。1802年、社会教育長官。その頃すでに彼の健康状態は悪化しており、4年後の1806年、パリにて死去。
シャルル・ド・クーロン 研究
クーロンは力学と電磁気学の分野において特筆すべき貢献をした。1779年、摩擦力の法則に関する論文「部品間の摩擦とロープの張力を考慮した単純な機械に関する理論」(Théorie des machines simples, en ayant égard au frottement de leurs parties et à la roideur des cordages)を出版した。これはクーロンの摩擦法則、あるいはアモントン-クーロンの摩擦法則として知られている。
1784年、「金属線のねじれと弾性に関する理論的研究および実験」("Recherches théoriques et expérimentales sur la force de torsion et sur l'élasticité des fils de metal")を発表した。この論文では、幾つかの異なる形式のねじれ秤について述べている。
クーロンは物体の表面における電荷分布を帯びた2つの小球の間にはたらく引力および斥力を、彼が発明したねじれ秤を用いて実験的に測定し、クーロンの法則を確立した。また、磁気についても同様の法則が成り立つことを明らかにした。
1785年、電磁気に関する3報の論文を発表した。
シャルル・ド・クーロン 研究
その後も、4報の論文を発表した。
Quatrième Mémoire（第四論文）：電気流体の2つの基本的な性質を提示した。1番目の性質は「この流体は、化学親和力(chemical affinity)や電気的な引力によって、物体内に広がることはないが、2つの物体を接触させることにより、これらの異なる物体間で分割される。」というものである。2番目の性質は「電気伝導体において、安定状態にある電気流体は物体の表面にとどまり内部には浸透しない。」というものである。(1786年)
イギリスのヘンリー・キャヴェンディッシュ（1731年 - 1810年）もクーロンの法則を独立に発見していたが、生前にその発見を公開していなかったため、発見者の栄誉はクーロンに与えられた。
クーロンは電荷間や磁極間に生じる引力および反発力についての法則を論じたが、電気と磁気との間にある関係を見出さなかった。彼は、電気と磁気は、それぞれ異なる種類の流体によって引力や反発力が生じるものと考えていた。
万有引力
万有引力（ばんゆういんりょく、英: universal gravitation）または万有引力の法則（ばんゆういんりょくのほうそく、英: law of universal gravitation）は、「宇宙空間においては、全ての質点（物体）は互いに gravitation（重力）、attraction （引力、引き寄せる作用）を及ぼしあっている」とする考え方、概念、法則のこと。
万有引力 歴史
この万有引力という見方がどのようなものであるか、その正しい位置づけ・真価を理解するには、一旦、この概念が生み出される以前に人々がこの世界をどのようにとらえていたのか、その思想、世界の見え方（世界観）に寄り添って理解し、そこからどのように変えていったのか、その相違の程度を理解する必要がある。
石を手から離せば自然に地面へと落ちる。古代ギリシャの哲学者アリストテレスは、その原因は、石を構成する土元素（四元素のうちの一つ）が、本来の位置である地へ戻ろうとする性質にあると考えた。土元素が多いものが重い、と考え、それが多いものほど速く落ちる、と考えた。
中世ヨーロッパではアリストテレスの考え方が広く知られていたので、人々はそうした見方で世界を見ていた。以下のような考え方である。
万有引力 歴史
我々人間は、それぞれの家に住んでいる。人間は何かの理由で家から離れることがあっても、結局はその家に帰ろうとする。動物も同じだ。地リスは地面に巣穴を持っている。何かの理由があると、たとえば危険を感じると、穴から一時的に離れることはあるが、危険がさればやはりその巣穴に戻ろうとする。鳥もそうだ。鳥も何かの理由、例えば食べ物を探すために一時的に巣から飛び立つことがあるが、結局はその巣へ帰ってくる。命あるものは全て、それぞれの性質に応じて本来の位置というものをもっていて、一時的にそこから離れることはあっても、結局はそこへ帰ろうとするものだ。
生き物がそれぞれ本来の位置というのを持っているように、物（無生物）も、それぞれの性質に応じて本来の位置を持っている。たとえば小石はその本来の位置を地に持っている。焔はその本来の位置を天上に持っている。
例えば、小石を空中に投げれば、小石は本来の位置から離されることになり、小石は一旦は抵抗を示しながら上に上がるが、結局はできるだけすみやかに、その本来の位置である地に戻ってこようとする。
万有引力 歴史
だが、無生物でも、その本来の位置を持たないと思われる存在がある。天に見える天体である。天体は永久に同じ運動を繰り返すばかりで、その本来の位置を持っていないように見える。そこで中世の人々は、地上の存在と天の存在は本質的に異なっていると考え、地上の存在はただの存在であり、それに対して天の世界に属する存在、永遠に運動を繰り返す天体は、いわば霊的な存在である、と考えた。中世の人々は、天の世界は地上とは全く別の法則が働いている別世界なのだ、と考えていたのである。また、天の世界の、地上とは異なった性質を説明するために、地上は四元素でできているのに対して、天体は第五元素でできている、とも考えていた。
さて、アリストテレスの考え、「土元素が多いものが重い、それが多いものほど速く落ちる」については、パドヴァ大学のベネデッティ（Giambattista Benedetti、1530-1590）が異論を唱えた。またオランダのステヴィン（Simon Stevin、1548-1620）は、重さが10倍異なる二つの鉛玉を9メートルほど落下させ、ほとんど同時に落ちることを確かめて、このアリストテレスの理論に異議を唱えた。
万有引力 歴史
自然学者ガリレオ・ガリレイ（1564-1642）も、上記の中世の考え方（の一部）に疑問を投げかけた（ところで、先行する14世紀の自然学者ビュリダンはインペタス理論〈いきおい理論〉を提唱し、その理論では、物体を投げると手からインペタスが物体の内部に移ることで飛び続け、空気や重さなどの抵抗により内部要因のインペタスが減り、落下に伴ってインペタスが増加し、ますます速く落ちるようになる、と説明した）。ガリレイは、当初、このインペタス理論を採用していた が、やがてガリレイは物体の運動をモーメント（重さ以外の、距離や速度などをひとまとめに呼ぶ、ガリレオによる概念）という考え方で理解しはじめ、（内部要因の変化で説明する）インペタス理論は採らなくなった。では落下速度はどのような理屈で増加するのか? 落下距離に比例するか? 落下時間に比例するか? という点で、1600年ごろガリレイは悩み悪戦苦闘したらしい が、1604年には（経緯が詳しくは分かってはいないらしいが）「落下速度は時間に比例する」という仮説にたどり着いた、という。こうしてガリレイは動力学に貢献した。ガリレイは斜面で球を転がす実験を多数行い、水平面では等速になることから、「加速・減速の外的原因が取り去られている限り、いったん運動体に与えられたどんな速度も不変に保たれる」という考え方をするようになった。これは現代で言う慣性の法則に近いものではあるが、ただガリレイは、それは地上の物体にだけ通用する法則であって、天体には通用しないと考えていた。ガリレイも古代ギリシャ以来の考え方をなぞり、天体は天体で別の性質を持っている、円運動をする性質を持っているのだ、と考えていたのである。
万有引力 歴史
一般には、アイザック・ニュートン（1642-1727）が1665年に、地上の引力が月などに対しても同様に働いている可能性があることに気付いた、とされている。
ウィリアム・ステュークリ（1687 - 1765）の著書『回想録』には、ステュークリが、ニュートンが死去する前年である1726年4月15日にロンドン西方の彼の自宅を訪問した時、昼食をともにしたあと庭に出て数本のりんごの木陰でお茶を飲んでいたところ、話の合間にニュートンが「昔、万有引力の考えが心に浮かんだ時とそっくりだ。瞑想にふけっていると、たまたまリンゴが落ちて、はっと思いついたのだ」と語った、と書いてあるという。詳細は、アイザック・ニュートン#リンゴについての逸話を参照。
王立協会の書記であったロバート・フックは、1665年に刊行した『顕微鏡図譜』で引力の法則についても論じたあと1666年には王立協会で「引力について」（On gravity）と題して講演をおこない、次の法則を追加した。
また、フックは1666年に王立協会と交わした書簡において、世界のしくみについて次の3点を述べた。
当時、惑星の運動についてケプラーの法則が学者たちに知られていた。
第1法則
惑星は太陽を焦点とした楕円軌道を描く
第2法則
万有引力 歴史
惑星は太陽に近い軌道では速く、遠いところではゆっくり動き、惑星と太陽とを結ぶ直線が等しい時間等しい面積を掃くように動く（面積速度一定の法則）
第3法則
惑星が太陽を一周する時間（周期）の2乗は、惑星と太陽との平均距離の3乗に比例する
また、クリスティアーン・ホイヘンスによる振り子の研究と1659年ごろの円運動の研究が結び付いた結果、中心の引力は半径に比例し周期の2乗に反比例するということが判り、これが1673年の『振子時計』で公表された。この研究成果をケプラーの第3法則を結びつければ、引力は半径の2乗に反比例する、ということはたやすく算出できるようになっていた。
ここで、なぜ惑星はケプラーの法則に従って動くのかが論点となった。当時の自然哲学者たちは、ガリレイたちが作り上げてきた、外力が働かなければ地上の物体は等速直線運動をつづけるとする地上の動力学を使うことを考えるようになっていた。ところが、惑星が直線ではなく楕円を描くということは、太陽の方向に働く引力があることを意味する。
1679年11月24日、フックからアイザック・ニュートンに「惑星の運動に関する私の仮説について、あなたの意見を学会機関紙に投稿してほしい」という手紙が送られた。フックが意見を求めたのは、楕円運動を作り出す太陽に引き寄せる力、すなわち引力の性質についてである。
万有引力 歴史
ニュートンは、1679年にフックから手紙を送られた当時、光学の研究に忙しく、フックがその5年前に惑星の運動を説明するための仮説を学会に提出していたことも知らなかった。この手紙を見たニュートンは、13年ほど前にウールソープ（ニュートンの家）で試していた地上の重力が月にまで及んでいると想定した計算をやり直すことにした。それは、次のようなものであった。
まず、月に対して何の力も働かなければ、月はガリレオの慣性の考え方によれば直線方向にAからBまで1分間に37.4km進む、と計算される。（月を円軌道とし、地球一周に27日7時間43分かかることから算出）。だが、月はBではなくB´の位置にいる。つまり1分間にBB´だけ「落下する」と考えることができる。その長さは直角三角形AOBにピタゴラスの定理を用い計算でき、毎分4.9mの落下、となる。毎秒ならば、その3600分の1、4.9/3600となる。ところで地上の落下は、ガリレイが見出した法則により、毎秒4.9mである。月の位置で働く引力は、地球上の3600分の1まで弱まっている、ということになる。月までの距離は地球半径の60倍だから、結局、この引力というのは距離の2乗に反比例しているということになる（逆2乗の法則）。