遠隔えんかく作用さよう

遠隔えんかく作用さよう（えんかくさよう、英語えいご: action at a distance, nonlocal interaction ）あるいは遠隔えんかく作用さよう論ろんとは、物体ぶったいが空間くうかんを隔へだてて直接ちょくせつ力ちからを及およぼす、とする描像・とらえ方かた・仮説かせつ。非ひ接触せっしょく力りょく。遠隔えんかく作用さよう論ろんでは、物体ぶったいの間あいだの力ちからは、物体ぶったいの間あいだの距離きょりがどれほど離はなれていても瞬時しゅんじに伝つたわる、と考かんがえる。対たいとなる概念がいねんは近接きんせつ作用さよう（論ろん）。

概要がいよう

ニュートン力学りきがくなどにおいて、遠隔えんかく作用さようで力ちからを説明せつめいすると、近接きんせつ作用さようとは異ことなり、力ちからの伝播でんぱ自体じたいの速度そくどを考かんがえないでよいので、物体ぶったい同士どうしの相互そうご作用さようは位置いちにしかよらず、速度そくどに依存いぞんしない事ことを意味いみするが、これは万有引力ばんゆういんりょくによる位置いちエネルギーなどのポテンシャルエネルギーが、位置いちの関数かんすうで表あらわせるのと同おなじである。この事ことは、ある慣性かんせい系けいと、それに対たいして等とう速度そくどに移動いどうする基準きじゅん系けいで、ともに同おなじ運動うんどう方程式ほうていしきを保たもつという相対性原理そうたいせいげんりから直接ちょくせつ知しることができる。

ニュートン以前いぜんの力学りきがくでは、<<力ちから>>というのは物体ぶったいが接触せっしょくすることで働はたらく、とする近接きんせつ作用さようによる説明せつめいが主流しゅりゅうであった。

例たとえば、「重力じゅうりょくは一体いったいどのような原理げんりで働はたらくのか？」という問といは、17世紀せいきのヨーロッパの自然しぜん哲学てつがく者しゃたち（現代げんだいで言いうところの自然しぜん科学かがく者しゃたち）の頭あたまを悩なやませていたが、ヨーロッパ大陸たいりくで活動かつどうしていたルネ・デカルトは近接きんせつ作用さよう論ろんの一種いっしゅである渦動かどう説せつによって重力じゅうりょくを説明せつめいしようとした。それに対たいしてイギリスのアイザック・ニュートンは、ルネ・デカルトの渦動かどう説せつの説明せつめいには無理むりがある、と判断はんだんし、万有引力ばんゆういんりょくという考かんがえ方かた（宇宙うちゅうのあらゆる質点しつてん（物体ぶったい）が、互たがいに引ひき合あう力ちからを及およぼしあっており、その力ちからは質点しつてんの間あいだの距離きょりがどれほど離はなれていても瞬時しゅんじに伝つたわる、とする考かんがえ方かたの理論りろん）を構築こうちくし、それを彼かれが構築こうちくした力学りきがく体系たいけい（その後ごの人々ひとびとが「ニュートン力学りきがく」と呼よぶことになったもの）を解説かいせつした『自然しぜん哲学てつがくの数学すうがく的てき諸しょ原理げんり』（1687年刊ねんかん、つまり17世紀せいき後半こうはん）において発表はっぴょうした。このニュートンの「万有引力ばんゆういんりょく」は遠隔えんかく作用さよう論ろんである。

ニュートンが『自然しぜん哲学てつがくの数学すうがく的てき諸しょ原理げんり』において解説かいせつした力学りきがく体系たいけいと万有引力ばんゆういんりょく理論りろんによって、人々ひとびとはさまざまな物体ぶったいや天体てんたいの運動うんどうを数値すうちを用もちいてかなり正確せいかくに分析ぶんせきしまた予想よそうすることができるようになった。そして当時とうじの学者がくしゃたちによって熱狂ねっきょう的てきに支持しじされることになった（そして、自然しぜん哲学てつがくの中なかから近代きんだいの自然しぜん科学かがくが誕生たんじょうすることになった（科学かがく革命かくめい））。

ただしニュートン自身じしんは遠隔えんかく作用さように満足まんぞくしていた訳わけではない。ニュートンは、リチャード・ベントレーへの手紙てがみでこう述のべている。

物質ぶっしつではない他ほかの何なにかの仲介ちゅうかいなくして、生いきていない物質ぶっしつが互たがいに接触せっしょくすることなく作用さようし、影響えいきょうを及およぼすとは考かんがえられません……重力じゅうりょくが物質ぶっしつに本来ほんらい備そなわっている性質せいしつであって、物体ぶったいが他たのものの媒介ばいかいなしに、作用さようと力ちからが伝達でんたつされることで、真空しんくうを通つうじて別べつの物ものに遠隔えんかくで作用さようするということは、私わたしにとって非常ひじょうに不条理ふじょうりであり、哲学てつがく的てき問題もんだいを考察こうさつする能力のうりょくに優すぐれた人ひとなら誰だれもそのような考かんがえに陥おちいることはないと信しんじています。重力じゅうりょくは、常つねに特定とくていの法則ほうそくに従したがって作用さようするエージェントによって引ひき起おこされるに違ちがいありません。しかし、このエージェントが物質ぶっしつであるか否ひかについて、私わたしは読者どくしゃの考かんがえるところに任まかせました。

—アイザック・ニュートン、ベントレーへの手紙てがみ、1693年ねん

ニュートンは重力じゅうりょくの原因げんいんとして非ひ物質ぶっしつ的てきな存在そんざいや、神かみの遍在へんざいを考かんがえていたとされる。

18世紀せいきを通とおして、自然しぜん科学かがく者しゃの間あいだではニュートン力学りきがくが圧倒的あっとうてきな権威けんいを認みとめられており、重力じゅうりょくや静電気せいでんき力りょくなどは遠隔えんかく点てんにある物体ぶったい同士どうしが作用さようによって直接ちょくせつ結むすばれているとする遠隔えんかく作用さよう論ろんによって説明せつめいがなされた。ほとんどすべての自然しぜん科学かがく者しゃたちが遠隔えんかく作用さよう論ろんを前提ぜんていとした理論りろん体系たいけいでものごとを見みて分析ぶんせきしていた、といっても過言かごんではない。

ところが、その後ご19世紀せいきに入はいって、電磁でんじ誘導ゆうどうなどの現象げんしょうが知しられるようになった。当時とうじの科学かがく者しゃたちは、（ある意味いみ、当然とうぜんのことながら）ニュートン力学りきがく流りゅうの遠隔えんかく作用さよう論ろんで電磁気でんじき現象げんしょうや電磁でんじ誘導ゆうどうなどを説明せつめいしようとしたのだが、その試こころみはいろいろあったものの、いずれもうまくゆかなかった。 マイケル・ファラデーは、遠隔えんかく作用さよう論ろんを用もちいる代かわりに、<<場ば>> という概念がいねん（理論りろん的てき枠組わくぐみ）によって電磁気でんじき現象げんしょうを説明せつめいする案あんを提唱ていしょうした。そしてジェームズ・クラーク・マクスウェルがファラデーのアイデアを取とり入いれた電磁気でんじき理論りろんを構築こうちくした。このマクスウェル理論りろんをオリヴァー・ヘヴィサイドがベクトル解析かいせきの形式けいしきに書かき直なおし理論りろん体系たいけいを完成かんせいさせた。この理論りろん体系たいけいは、現代げんだいでは「古典こてん的てき電磁気でんじき学がく」と呼よばれる。だがマクスウェルの理論りろん体系たいけいとニュートン力学りきがくの体系たいけいとの間あいだには形式けいしき的てきに（決定的けっていてきな）隔へだたり（矛盾むじゅん）が生しょうじており、それをどうしたら解決かいけつできるのか？ということについて当時とうじの科学かがく者しゃ（物理ぶつり学者がくしゃ）らは頭あたまを悩なやませることになった。アルベルト・アインシュタインが特殊とくしゅ相対性理論そうたいせいりろん続つづいて一般いっぱん相対性理論そうたいせいりろんを発表はっぴょう（1915年ねん～1916年ねん発表はっぴょう）し、科学かがく者しゃによって広ひろく受うけ入いれられることになったが、アインシュタインの相対性理論そうたいせいりろんでは、電磁気でんじき力りょくは（そして重力じゅうりょくも）場じょうの理論りろんを用もちいた近接きんせつ作用さようの立場たちばで説明せつめいされていた。こうしてニュートン流りゅうの遠隔えんかく作用さようによる説明せつめいは（第だい一線いっせんの物理ぶつり学がくからは）消きえてゆくことになった。

ただし、現代げんだいでも学生がくせいが高校こうこうの段階だんかいでまず学まなぶのは遠隔えんかく作用さよう論ろんを採用さいようしている古典こてん力学りきがく（ニュートン力学りきがく）であり、また遠隔えんかく作用さようを採用さいようした考かんがえ方かたやモデルや数式すうしきで分析ぶんせきや予測よそくをすることは広ひろく行おこなわれている。なお、近接きんせつ作用さよう論ろんで物体ぶったい間あいだの距離きょりによる遅延ちえんがあらわになるような場合ばあい、遠隔えんかく作用さよう論ろんは誤あやまった結論けつろんを導みちびく（あるいは補正ほせいのための新あらたな概念がいねんを要ようする）。近接きんせつ作用さよう論ろんにおいては、力ちからの伝播でんぱ速度そくどに対たいして距離きょりが十分じゅうぶんに小ちいさい場合ばあいは遠隔えんかく作用さよう論ろんと近接きんせつ作用さよう論ろんの結論けつろんは近似きんじする（なお距離きょりが「無視むしできるほど小ちいさい」場合ばあいだけしか遠隔えんかく作用さよう論ろんと近接きんせつ作用さよう論ろんの結論けつろんは一致いっちしない）。

なお、20世紀せいき半なかばには量子力学りょうしりきがくが勃興ぼっこうし、物理ぶつり学がくは相対性理論そうたいせいりろんの段階だんかいのさらに先さきに進すすみ、変革へんかくしてゆくことになったわけだが、やがて、量子りょうしのエンタングル状態じょうたいは非ひ局所きょくしょ的てきに（量子りょうし間あいだの距離きょりを一気いっきに飛とび越こえて）そして非ひ作用さよう的てきに相関そうかんする、ということが理解りかいされるようになった（量子りょうしもつれ）。

関連かんれん項目こうもく

• 力ちから
• 近接きんせつ作用さよう
• 因果律いんがりつ
• 局所きょくしょ性せい
• 微分びぶん形式けいしき
• 場ば
• 重力じゅうりょくを説明せつめいする古典こてん力学りきがく的てき理論りろん