ガリレオがピサの斜塔で球を落とした実験は、本当にあったのか

1971年8月、月面。アポロ15号のデイヴィッド・スコット船長が、テレビカメラの前に立ちました。片手にハンマー、もう片方の手に1本の羽を持っています。手を離すと、2つは並んで落ち、同時に月の砂に着きました。

スコットは、こう言ったと記録されています。

「ガリレオ氏の発見は正しかった」

重い物も軽い物も、空気がなければ同じように落ちる。この考えを広めたのは、ガリレオ・ガリレイ（Galileo Galilei）です。その証拠としてよく語られるのが、「ピサの斜塔から重さの違う球を落とした」という話です。

ところが、この斜塔の実験を書いた記録をたどると、行き着くのは一つだけです。ガリレオが亡くなったあとに弟子が書いた伝記です。ガリレオ本人が書いた『新科学対話』にも、塔から落とした話は出てきません。そこに書かれていたのは、「重い球のほうが、指2本分だけ先に着く」という一文でした。

この記事では、まず斜塔の話を書いた弟子の伝記を見ます。次に、ガリレオ本人の本の「指2本分」の文を読みます。最後に、ガリレオより前に球を落としたオランダの学者と、月面での実験を紹介します。

01斜塔の実験の話は、実験から60年以上あとに弟子が書いた

斜塔の実験を書いたのは、ガリレオの最後の弟子ヴィンチェンツォ・ヴィヴィアーニ（Vincenzo Viviani）です。1654年にまとめた『ガリレオ伝』の中で、次のような内容を書いています。

同じ材料でできた、重さの違う物は、同じ速さで落ちる。ガリレオはこれを、ピサの鐘楼（斜塔のこと）の高さからくり返し実験して示した。その場には、ほかの教授や哲学者、そして学生全員がいた。

ヴィヴィアーニは、この実験を1590〜1591年のこととしています。伝記を書いた1654年までに、60年以上がたっていました。

イタリアには、科学の歴史を伝えるガリレオ博物館（Museo Galileo）があります。この博物館は、塔の実験が本当にあったかどうかは、かなり疑わしいと説明しています。博物館がつくった、ピサのガリレオゆかりの場所の案内でも、塔の実験は、確かめようのない伝説として紹介されています。

ヴィヴィアーニの伝記には、細かい点をめぐって研究者の意見が分かれた話が、ほかにもあります。ガリレオがピサ大聖堂のランプの揺れを見て、振り子の仕組みに気づいた、という有名な話です。歴史家ファヴァーロ（Antonio Favaro）は、この話を伝説とみなしました。いま大聖堂に下がっているランプは、ガリレオがピサを去ったあとに吊るされたものだと示したのです。ただし、その後の研究で、ガリレオの時代にも別のランプが下がっていたことが分かっています。そのランプは今、ピサの記念墓地に残っています。

02ガリレオ本人の本には、「重い球が指2本分だけ先に着く」とある

では、ガリレオ自身は何と書いたのでしょうか。

1638年、ガリレオの『新科学対話』が、オランダのライデンの出版社から出ました。3人の人物が話し合う形の本です。その中で、登場人物の1人サグレドがこう言います。

自分で試してみた。100ポンドや200ポンド、あるいはもっと重い砲弾と、たった半ポンドの小銃の弾を落としてみた。高さは200キュービット（腕の長さほどの昔の単位）だ。それでも砲弾は、手を広げた幅（スパン）ほども先には着かない。

サグレドのこの話には、塔の名前は出てきません。

続けて、サルヴィアティという人物が、実験で出た小さな差を正直に話します。サルヴィアティは、ガリレオの考えを代わりに語る役です。実際にやってみると、大きい球のほうが指2本分先に着く。でもアリストテレスの説では、100ポンドの鉄の球が100キュービット落ちるあいだに、1ポンドの球は1キュービットしか進まないはずだ。アリストテレスの説の99キュービットもの大きな間違いを、指2本分の小さなずれのかげに隠してはいけない、と。

サルヴィアティは、まず「2つは同時に着く」と言い切っています。そのうえで、空気の中で実際に落とせば、ほんの少し差が出ることも認めています。アリストテレスの説は、重さに比例して速く落ちるというものでした。その説の間違いに比べれば、指2本分の差は比べものにならないほど小さい、という主張でした。

03ガリレオより前に、オランダのステヴィンが球を落とす実験を記録していた

実は、重さの違う球を落とす実験には、ガリレオより前のはっきりした記録があります。オランダで活躍した学者、シモン・ステヴィン（Simon Stevin）の本です。

ステヴィンは、友人のヤン・コルネッツ・デ・フロート（Jan Cornets de Groot）と2人で、こんな実験をしたと書いています。

鉛の球を2つ用意する。一方は、もう一方より10倍大きく重い。それを30フィート（建物の3階ほど）の高さから、音がよく響く板の上に同時に落とす。すると、軽いほうは10倍も遅れたりしない。2つはほとんど同時に落ちて、音が1つに聞こえる。

オランダの科学史家ディクステルホイス（E. J. Dijksterhuis）によると、この実験は遅くとも1586年には行われていました。ヴィヴィアーニが書いたピサの実験（1590〜91年）より前です。

デ・フロートは、1591年から1595年までデルフトの市長を務めた人物です。その息子が、のちに名を知られる学者フーゴー・グロティウス（デ・フロート）でした。ディクステルホイスの論文の題名は『ステヴィンとグロティウス家』です。題名の「グロティウス家」とは、デ・フロートと、息子のフーゴー・グロティウスのことです。

デルフトの新教会は、公式サイトでこう紹介しています。2人は、この教会の塔から鉛の球を落とした、と。ただ、ステヴィン自身の文章にあるのは「30フィートの高さから」という数字だけです。

04空気のない月面では、ハンマーと羽が同時に落ちた

空気のある地球では、羽は鉄の球のようには落ちません。空気の抵抗を受けるからです。ガリレオが書いた「指2本分」の差も、空気の抵抗によるものと考えられます。

空気のない場所で実験したのが、1971年のアポロ15号でした。3回目の月面活動の最後に、スコット船長は2つの物を同時に落としました。1.32kgのアルミ製のハンマーと、ハヤブサの羽です。管制官ジョー・アレンは、報告書にこう書いています。2つは同じ加速度で落ち、同時に月面に当たった、と。

羽がハヤブサのものだったのにも、理由があります。アポロ15号の月着陸船の名前が「ファルコン（ハヤブサ）」だったのです。スコットは、われらがファルコンにふさわしい羽だ、と話しています。

05まとめ

ピサの斜塔の実験を書いた記録は、60年以上あとに最後の弟子ヴィヴィアーニが書いた伝記だけです。ガリレオ本人の『新科学対話』には、塔は出てきません。代わりに「大きい球が指2本分先に着く」という、正直な一文がありました。

そして、重さの違う球を落とした記録として早いのは、オランダのステヴィンです。10倍重い鉛の球と軽い球を落とし、2つの音が1つに聞こえたと書きました。重い物と軽い物を同時に落としたら、着地の「音」に耳を澄ませてみてください。ステヴィンがやったのと同じ確かめ方です。