ไอแซก นิวตัน(Isaac Newton)

ไอแซก นิวตัน

ไอแซก นิวตัน(Isaac Newton) เกิดเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 1642 ที่หมู่บ้านวูลสธอร์พ(Woolsthorpe) เมืองลินคอร์นเชียร์ ประเทศอังกฤษ เนื่องจากนิวตันคลอดก่อนกำหนด ทำให้สุขภาพอ่อนแอ ตัวก็เล็กมาก บิดาของเขาเป็นเจ้าของที่ดินเล็กๆ แปลงหนึ่ง ซึ่งเสียชีวิตก่อนนิวตันเกิดประมาณ 3 เดือน มารดาของนิวตันชื่อว่า ฮานนา เอสคอช นิวตัน(Hannah Ayscough Newton) จึงต้องเลี้ยงเขาเพียงลำพัง ต่อมาเมื่อเขาอายุได้ 2 ปี มารดาก็ได้แต่งงานใหม่กับบานาบาส สมิธ(Barnabas Smith) ซึ่งมีอาชีพเป็นนักบวช และมีรายได้มากพอที่จะเลี้ยงมารดาและนิวตันได้อย่างสบาย อีกทั้งบานาบาสยินดีที่จะจ่ายค่าเช่าที่ดินให้กับนิวตันอีกถึงปีละ 50 ปอนด์ ซึ่งก่อนหน้านี้พ่อของนิวตันเก็บค่าเช่าได้เพียงปีละ 30 ปอนด์เท่านั้น แต่ถึงอย่างนั้นญาติทางฝ่ายบิดาก็ยังเกลียดบานาบาส ทำให้มารดาของนิวตันต้องย้ายไปอยู่ที่อื่น ส่วนนิวตันก็ต้องไปอยู่ในความอุปการะของญาติทางฝ่ายบิดาของเขา

การศึกษาของนิวตันเริ่มต้นที่บ้านเกิดของเขา และเมื่ออายุได้ 12 ปี จึงเดินทางไปยังเมืองแกรนแธม(Grantham) เพื่อศึกษาต่อที่โรงเรียนคิงส์(King's School) ในระหว่างนี้นิวตันได้ไปอาศัยอยู่กับครอบครัวคลาค ซึ่งมาดามคลาคเป็นเพื่อนสนิทของแม่ ด้วยความที่นิวตันเป็นคนเก็บตัวไม่ชอบสุงสิงกับเพื่อนในวัยเดียวกัน เวลาว่างส่วนใหญ่ใช้ไปกับการอ่านหนังสือ ค้นคว้า และประดิษฐ์สิ่งต่างๆ เป็นเรื่องโชคดีของนิวตันที่มิสเตอร์คลาคเป็นนักสะสมขวดสารเคมี และหนังสือเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ไว้เป็นจำนวนมาก ทำให้นิวตันมีโอกาสได้ศึกษาเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ นิวตันเรียนที่โรงเรียนคิงส์เพียง 4 ปีเท่านั้น ก็ต้องกลับบ้านเกิดเพราะบานาบาสพ่อเลี้ยงของเขาเสียชีวิต พร้อมกับทิ้งทรัพย์สมบัติไว้ให้กับแม่เขาจำนวนหนึ่ง แม่ของนิวตันต้องการกลับไปทำฟาร์มอีกครั้ง และขอร้องให้นิวตันไปช่วยงานในฟาร์มด้วย แต่นิวตันไม่ชอบทำงานในฟาร์ม เขาไม่เคยสนใจหรือเอาใจใส่สัตว์เลี้ยงของเขาเลยแม้แต่น้อย เขายังใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่กับการอ่านหนังสือ และประดิษฐ์สิ่งต่างๆ ซึ่งระหว่างนี้นิวตันได้ประดิษฐ์นาฬิกาแดด(Sun Dial) นอกจากนี้เขายังชอบนั่งมองดูดาวบนท้องฟ้าเพื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเหล่านั้น

นิวตันทำงานในฟาร์มได้เพียง 1 ปีเท่านั้น มิสเตอร์สโตกส์(Mr. Stokes) ซึ่งเป็นเพื่อนสนิทของแม่ และเป็นครูของเขาได้มาบอกกับแม่ของเขาว่านิวตันเป็นคนฉลาดและมีความสามารถ ควรส่งนิวตันไปเรียนต่อที่โรงเรียนคิงส์ เพื่อเตรียมตัวสอบเข้ามหาวิทยาลัย อีกทั้งน้าของนิวตัน วิลเลี่ยม แอสคอช(William Ayscough) ซึ่งเป็นนักบวชก็เห็นดีในข้อนี้ เมื่อทั้งสองช่วยกันพูด นิวตันจึงได้เรียนต่อที่โรงเรียนคิงส์ หลังจากสำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนคิงส์ นิวตันได้เข้าศึกษาต่อที่วิทยาลัยตรินิตี้(Trinity College) และมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์(Cambridge University)

กาลิเลโอ กาลิเลอี

ในปี ค.ศ. 1664 เกิดกาฬโรคระบาดในกรุงลอนดอนและได้แพร่ระบาดเข้ามาในมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ด้วย ดังนั้นทางมหาวิทยาลัยจึงหยุดการเรียนการสอนเป็นระยะเวลา 8 เดือน นิวตันจึงเดินทางกลับบ้าน และถือว่าเป็นโอกาสที่ดีของนิวตันในการศึกษาค้นคว้าและทดลองวิทยาศาสตร์ ด้วยความที่นิวตันชอบวิชาดาราศาสตร์ เขาตั้งใจจะประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์เลียนแบบของกาลิเลโอขึ้นด้วยตัวเอง เพื่อจะได้ส่องดูดวงดาวได้ชัดเจนตามที่ต้องการ ทำให้เขาได้พบสิ่งสำคัญอย่างหนึ่งคือ ทฤษฎีเกี่ยวกับแสงซึ่งเป็นทฤษฎีบทแรกของเขา ในขณะที่นิวตันกำลังฝนเลนส์ เขาสังเกตเห็นว่ามีสีรุ้งปรากฏอยู่บริเวณขอบเลนส์ เขาพยายามฝนเลนส์เพื่อให้แสงสีรุ้งที่ขอบเลนส์หายไป แต่ก็ไม่สามารถทำได้ ในที่สุดเขาจึงเปลี่ยนมาใช้กระจกเงาเว้าหรือกระจกเงารวมแสงแทนเลนส์วัตถุ ส่วนเลนส์ตายังคงใช้เลนส์นูนตามเดิม กล้องโทรทรรศน์ของนิวตันเป็นต้นแบบของกล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงในปัจจุบัน นิวตันได้นำกล้องโทรทรรศน์ของเขาไปเสนอกับทางสมาคมวิทยาศาสตร์ ซึ่งทางสมาคมได้รับรองผลงานชิ้นนี้ของนิวตัน เมื่อมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เปิดทำการอีกครั้ง นิวตันได้รับเชิญเข้าเป็นอาจารย์สอนวิชาคณิตศาสตร์ ประจำมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในปี ค.ศ. 1667 4 ปีต่อมาก็ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์ ปี ค.ศ. 1672 นิวตันก็ได้รับเชิญให้ร่วมเป็นสมาชิกของสมาคมวิทยาศาสตร์

การประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ครั้งนี้ทำให้เขาค้นพบคุณสมบัติของแสง นิวตันได้เริ่มทดลองเกี่ยวกับแสงโดยการปิดห้องจนมืดสนิทแล้วให้แสงลอดผ่านเข้ามาในห้องโดยผ่านช่องเล็กๆและมีแท่งแก้วสามเหลี่ยมหรือที่เรียกว่าปริซึม(Prism) รับแสงที่ผ่านเข้ามา ผลปรากฏว่าแสงที่ผ่านปริซึมมีถึง 7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง ตามลำดับ นิวตันได้ทดลองซ้ำอีกหลายครั้งก็ได้ผลออกมาเหมือนกันทุกครั้ง นิวตันได้ทดลองเพิ่มเติมโดยใช้ปริซึมเพิ่มอีก 1 อัน เมื่อแสงผ่านปริซึม 2 อัน ผลปรากฏว่าแสงกลายเป็นสีขาวเหมือนกับที่ผ่านเข้ามาในครั้งแรก จากผลการทดลองนิวตันสามารถสรุปได้ว่า แสงอาทิตย์ประกอบด้วยแสงสี 7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดง ตามลำดับ และเมื่อแสงทั้ง 7 รวมกันก็จะกลายเป็นแสงสีขาว

ทฤษฎีบทต่อมาที่ทำให้เขามีชื่อเสียงมากที่สุด คือ การค้นพบกฎแรงดึงดูดของโลก(Law of Gravitation) นิวตันค้นพบทฤษฎีนี้โดยบังเอิญขณะนั่งดูดวงจันทร์แล้วเกิดสงสัยว่าทำไมดวงจันทร์จึงต้องหมุนรอบโลก ในระหว่างที่เขากำลังนั่งมองดวงจันทร์เพลินๆ ก็ได้ยินเสียงแอปเปิ้ลตกลงพื้น เมื่อนิวตันเห็นเช่นนั้นก็เกิดความสงสัยมากขึ้นไปอีกว่า ทำไมวัตถุต่างๆ จึงต้องตกลงสู่พื้นดินเสมอ ทำไมไม่ลอยขึ้นบ้าง ซึ่งนิวตันคิดว่าต้องมีแรงอะไรสักอย่างที่ทำให้แอปเปิ้ลตกลงพื้นดิน นิวตันจึงเริ่มทดลองเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของโลก การทดลองขั้นแรก คือ การนำก้อนหินมาผูกเชือก จากนั้นก็แกว่งไปรอบๆ นิวตันสรุปการทดลองครั้งนี้ว่าเชือกเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้ก้อนหินแกว่งไปมาไม่หลุดลอยไป ดังนั้นสาเหตุที่โลก ดาวเคราะห์ ต้องหมุนรอบดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ต้องหมุนรอบโลกต้องเกิดจากแรงดึงดูดที่ดวงอาทิตย์ที่มีต่อโลก และดาวเคราะห์ และแรงดึงดูดของโลกที่ส่งผลต่อดวงจันทร์ รวมถึงสาเหตุที่แอปเปิ้ลตกลงพื้นดินก็เกิดจากแรงดึงดูดของโลกด้วย นอกจากกฎแรงดึงดูดของโลก นิวตันยังตั้งกฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ(Law of Motion) ไว้ทั้งหมด 3 ข้อ

1. วัตถุจะอยู่ในสภาพคงที่หรือเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ ถ้าไม่มีแรงจากภายนอกมากระทำต่อวัตถุนั้น

2. เมื่อมีแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในทิศเดียวกับทิศของแรงลัพธ์และขนาดของความเร่งนี้จะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และแปรผกผันกับมวลของวัตถุนั้น

3. แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะเท่ากันเสมอ หมายถึง เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุนั้นเท่าใด ก็จะเกิดแรงปฏิกิริยาโต้ตอบในทิศทางตรงกันข้ามเท่ากัน

นิวตันได้ค้นพบกฎเกี่ยวกับแรงดึงดูดของโลกแต่ก็มิได้ตีพิมพ์เผยแพร่ จนกระทั่งวันหนึ่งเอ็ดมันต์ ฮัลเลย์(Edmund Halley) นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับแรงดึงดูดเช่นกันได้เดินทางมาพบกับนิวตัน เพื่อซักถามข้อสงสัยเกี่ยวกับแรงดึงดูด ซึ่งนิวตันสามารถตอบข้อสงสัยของฮัลเลย์ได้ทั้งหมด ทำให้ฮัลเลย์รู้สึกโกรธแค้นที่นิวตันสามารถค้นพบกฎแรงดึงดูดได้ก่อนเขา ดังนั้นเขาจึงกล่าวหานิวตันว่าขโมยความคิดของเขาไป เพื่อนๆ และลูกศิษย์ของนิวตันจึงบอกให้นิวตันนำผลงานของเขาออกเผยแพร่ลงในหนังสือชื่อว่า The Principia โดยใช้ชื่อเรื่องว่า Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ซึ่งมีทั้งหมด 3 เล่ม เล่มแรกเป็นเรื่องเกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ เล่มที่สองเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ เล่มสุดท้ายเป็นเรื่องเกี่ยวกับแรงดึงดูดของโลก หลังจากหนังสือ 3 เล่มนี้เผยแพร่ออกไป ข้อกล่าวหาของเอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ก็เป็นอันตกไป ผลงานการค้นพบกฎแรงดึงดูดทำให้นิวตันมีชื่อเสียงโด่งดัง เป็นที่รู้จักของคนทั่วไปในฐานะของนักวิทยาศาสตร์ผู้มีผลงานยอดเยี่ยม ส่วนหนังสือของเขาก็ได้รับการชื่นชมว่าเป็นหนังสือที่ดีที่สุดเล่มหนึ่งเลยทีเดียว

นอกจากทฤษฎี 2 ข้อข้างต้นแล้ว(ทฤษฎีเกี่ยวกับแสงและกฎแรงดึงดูดของโลก) นิวตันยังให้กำเนิดวิชาคณิตศาสตร์แขนงใหม่อีกด้วย ได้แก่ แคลคูลัส(Calculus) แต่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อว่าแคลคูลัสเชิงอินทิกรัล(Integral Calculus) ต่อมานิวตันได้พบการคำนวณอีกวิธีหนึ่ง ใช้สำหรับคำนวณหาเซตบนจุดระนาบ เรียกว่า ไฮเพอร์โบลา(Hyperbola) ซึ่งผลจากการคำนวณพบว่า ผลต่างของระยะห่างระหว่างจุดใดๆ ในเซตกับจุดคงที่ 2 จุดมีค่าเท่ากันเสมอ นอกจากนั้นแล้วนิวตันยังค้นพบทฤษฎีไบโนเมียล(Binomial Theorem) และวิธีการกระจายอนุกรม(Method of Expression) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิชาพีชคณิต

ผลงานของนิวตันไม่ได้มีเฉพาะเรื่องเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์เท่านั้น ในปี ค.ศ. 1695 ประเทศอังกฤษประสบปัญหาเงินปลอมระบาด รัฐบาลได้มอบหมายหน้าที่ให้นิวตันแก้ไขปัญหาเงินปลอม ซึ่งในขณะนั้นเขาดำรงตำแหน่งผู้แทนของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในรัฐสภา และได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งผู้รักษาการเจ้ากรมกษาปณ์ นิวตันแก้ปัญหาโดยให้ทำเหรียญเงินชนิดใหม่ที่มีลายเส้นอยู่ที่ขอบเหรียญเช่นเดียวกับเหรียญในปัจจุบัน ส่วนธนบัตร นิวตันได้ค้นพบวิธีการพิมพ์แบบลายน้ำลงในธนบัตร วิธีการของนิวตันใช้ได้ดีมาก และทำให้เงินปลอมในประเทศอังกฤษหมดไป จากผลงานนี้นิวตันได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งเจ้ากรมกษาปณ์ ในปี ค.ศ. 1699 ต่อมาในปี ค.ศ. 1703 เขาได้รับคัดเลือกให้ดำรงตำแหน่งประธานราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน(Royal Society of London) และในปี ค.ศ. 1705 ด้วยความสามารถอีกทั้งผลงานในด้านต่างๆ ของนิวตัน สมเด็จพระนางเจ้าแอนน์(Queen Ann) พระราชินีแห่งประเทศอังกฤษได้ทรงพระราชทานบรรดาศักดิ์ชั้นอัศวิน(Knight) ในตำแหน่งเซอร์(Sir) ให้กับไอแซก นิวตัน

เซอร์ไอแซก นิวตัน ได้อุทิศตนและเวลาทั้งหมดในชีวิตของเขาให้กับงานค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งผลงานทาวิทยาศาสตร์ของเขาเป็นสิ่งที่มีค่ามหาศาลทั้งการค้นพบคุณสมบัติของแสง ซึ่งทำให้ในเวลาต่อมาวิลเลียม เฮอร์เชล(William Herchel) นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีได้ค้นพบรังสีอินฟาเรด(Infared) ซึ่งเป็นรังสีที่อยู่เหนือแสงสีแดง และเรินเกนต์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันค้นพบรังสีเอกซ์(X-ray) ที่มีประโยชน์อย่างมากในวงการแพทย์ อีกทั้งการค้นพบกฎแรงดึงดูดของโลกและวิชาแคลคูลัส ก็ทำให้นักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาสามารถคำนวณหาความเร็วของจรวดให้พ้นจากแรงดึงดูดของโลกได้

ในช่วงบั้นปลายชีวิตของนิวตัน เขายังคงทำงานค้นคว้าด้านวิทยาศาสตร์ต่อไป นิวตันทำงานอย่างหนักจนไม่มีเวลาพักผ่อน ส่วนอาหารก็กินเป็นเวลาบ้างไม่เป็นเวลาบ้าง ทำให้สุขภาพของเขาทรุดโทรมลงเรื่อยๆ และล้มป่วย แต่ถึงอย่างไรเมื่ออาการทุเลาลง นิวตันก็ลุกขึ้นมาทำงานของเขาต่อไป ทำให้ล้มป่วยลงอีกครั้งและเสียชีวิตเมื่อวันที่ 20 มีนาคม ค.ศ. 1727 ในขณะที่มีอายุ 85 ปี ศพของเขาฝังอยู่ในวิหารเวสต์มินสเตอร์(Westminster Abbey)