ไอแซก นิวตัน
Sir Isaac Newton
ไอแซก นิวตัน : Sir Isaac Newton
เกิด วันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ. 1642
เมืองลินคอร์นเชียร์ (Lincohnshire) ประเทศอังกฤษ (England)
เสียชีวิต วันที่ 20 มีนาคม ค.ศ. 1727
กรุงลอนดอน (London) ประเทศอังกฤษ (England)
ผลงาน
– ตั้งกฎแรงดึงดูดของโลก
– ตั้งกฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ
– ตั้งทฤษฎีแคลคูลัส (Calculus)
– ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง
– ค้นพบสมบัติของแสงที่ว่า
แสงสีขาวประกอบขึ้นจากแสงสีรุ้ง
ในบรรดานักวิทยาศาสตร์ทั้งหมดที่กล่าวมาแล้วและจะกล่าวต่อไป
นิวตันเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ได้รับการยกย่องว่าเป็นอัจฉริยะคนหนึ่งเลยทีเดียว
แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ผู้มีความสามารถอย่างไอน์สไตน์ก็ได้รับการยกย่องให้ฉลาดเท่ากับนิวตัน
นั่นคือการแสดงให้เห็นว่าเขาคืออัจฉริยะคนหนึ่งของโลก
การที่เขาได้รับการยกย่องเช่นนี้
เนื่องจากเขาได้ค้นพบและตั้งกฎอันยิ่งใหญ่ไว้หลายกฎ
การค้นพบที่ได้รับการยกย่องและทำให้คนรู้จักเขามากที่สุดก็คือกฎแรงดึงดูดของโลก
ซึ่งเขาค้นพบในขณะที่มีอายุเพียง 20 ปีกว่า เท่านั้น
นิวตันเกิดเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ.
1642 ที่หมู่บ้านวูลสธอร์พ (Woolsthorpe) เมืองลินคอร์นเชียร์
ประเทศอังกฤษบิดาของเขาเป็นเจ้าของที่ดินเล็ก ๆ แปลงหนึ่ง
ซึ่งเสียชีวิตก่อนเขาเกิดประมาณ 3 เดือน
ทำให้เขาเป็นกำพร้าบิดาตั้งแต่ก่อนลืมตามองโลกเสียอีก โชคร้ายของนิวตันไม่หมดเพียงเท่านั้นเนื่องจากเขาคลอดก่อนกำหนด
ทำให้สุขภาพอ่อนแอ อีกทั้งตัวก็เล็กมาก และอาจจะเสียชีวิตได้
แต่ถึงอย่างนั้นนิวตันก็รอดชีวิตมาสร้างคุณประโยชน์อย่างมหาศาลให้กับวงการวิทยาศาสตร์และมนุษยชาติเมื่อนิวตันรอดชีวิตมาได้ก็เท่ากับเป็นการเพิ่มภาระให้กับฮานนา
เอสคอช นิวตัน (Hannah Ayscough Newton) มารดาของเขาในการเลี้ยงดู ต่อมาเมื่อเขาอายุได้ 2 ปี
มารดาของเขาได้แต่งงานใหม่กับบานาบาส สมิธ (Barnabas Smith) ซึ่งมีอาชีพเป็นนักบวช
และมีรายได้มากพอที่จะเลี้ยงมารดาและนิวตันได้อย่างสบาย อีกทั้งบานาบาสยินดีที่จะจ่ายค่าเช่าที่ดินให้กับนิวตันอีกถึงปีละ
50 ปอนด์ ซึ่งก่อนหน้านี้พ่อของนิวตันเก็บค่าเช่าได้เพียงปีละ 30 ปอนด์ เท่านั้น
แต่ถึงอย่างนั้นญาติทางฝ่ายบิดาก็ยังเกลียด บานาบาส
ทำให้มารดาของนิวตันต้องย้ายไปอยู่ที่อื่น ส่วนนิวตันก็ต้องไปอยู่ในความอุปการะของญาติทางฝ่ายบิดาของเขา
การศึกษาของนิวตันเริ่มต้นที่บ้านเกิดของเขานั่นเอง
เมื่อเขาอายุได้ 12 ปี จึงได้เดินทางไปยังเมืองแกรนแธม (Grantham) เพื่อศึกษาต่อที่โรงเรียนคิงส์
(King’s School) ในระหว่างนี้นิวตันได้ไปอาศัยอยู่กับครอบครัวคลาค
ซึ่งมาดามคลาคเป็นเพื่อนสนิทของแม่ของนิวตัน
ด้วยความที่นิวตันเป็นคนเก็บตัวไม่ชอบสุงสิงกับเพื่อนในวัยเดียวกัน
เวลาว่างส่วนใหญ่เขาจึงใช้ไปกับการอ่านหนังสือ ค้นคว้า และประดิษฐ์สิ่งต่าง ๆ
และเป็นเรื่องโชคดีของนิวตันที่มิสเตอร์คลาคเป็นนักสะสมขวดสารเคมี และหนังสือ
เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ไว้เป็นจำนวนมาก
ทำให้นิวตันมีโอกาสได้ศึกษาเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ที่เขาชอบนิวตันได้เรียนอยู่ที่โรงเรียนคิงส์
4 ปี เท่านั้น ก็ต้องกลับบ้านเกิดของเขา
เพราะบานาบาสพ่อเลี้ยงของเขาเสียชีวิต
พร้อมกับทิ้งทรัพย์สมบัติไว้ให้กับแม่เขาจำนวนหนึ่ง
ดังนั้นแม่ของนิวตันจึงต้องการกลับไปทำฟาร์มอีกครั้งหนึ่ง
และขอร้องให้นิวตันไปช่วยงานในฟาร์มด้วย แต่นิวตันไม่ชอบทำงานในฟาร์ม
เขาไม่เคยสนใจหรือเอาใจใส่สัตว์เลี้ยงของเขาแม้แต่น้อย
เขายังใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่กับการอ่านหนังสือ และประดิษฐ์สิ่งต่าง ๆ
ซึ่งระหว่างนี้นิวตันได้ประดิษฐ์นาฬิกากันแดด (Sun Dial) นอกจากนี้เขายังชอบนั่งมองดูดาวบนท้องฟ้าเพื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเหล่านั้น
นิวตันทำงานในฟาร์มได้เพียง 1 ปี เท่านั้น
มิสเตอร์สโตกส์ (Mr. Stokes) ซึ่งเป็นเพื่อนสนิทของแม่
และเป็นครูของเขาได้มาบอกกับแม่ของเขาว่านิวตันเป็นคนฉลาดและมีความสามารถ
ไม่ควรจะให้ทำงานในฟาร์มนี้ต่อไป ควรส่งนิวตันไปเรียนต่อที่โรงเรียนคิงส์
เพื่อเตรียมตัวสอบเข้ามหาวิทยาลัยอีกทั้งน้าของนิวตัน วิลเลี่ยม แอสคอช (William Ayscough) ซึ่งเป็นนักบวช ก็เห็นดีในข้อนี้
เมื่อทั้งสองช่วยกันพูด แม่ของเขาจึงได้ส่งนิวตันไปเรียนต่อที่โรงเรียนคิงส์
หลังจากสำเร็จการศึกษาจากโรงเรียนคิงส์ นิวตันได้เข้าศึกษาต่อที่วิทยาลัยตรินิตี้
(Trinity College) ในมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (Cambridge University)
ในปี ค.ศ. 1664
เกิดกาฬโรคระบาดในกรุงลอนดอน ซึ่งได้แพร่ระบาดเข้ามาในมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ด้วย
ดังนั้นทางมหาวิทยาลัยจึงต้องหยุดการเรียนการสอนเป็นระยะเวลา 8 เดือน
เพื่อป้องกันการติดโรค นิวตันจึงเดินทางกลับบ้าน
และถือว่าเป็นโอกาสที่ดีของนิวตันในการศึกษาค้นคว้าและทดลองวิทยาศาสตร์
ซึ่งนิวตันสามารถค้นพบทฤษฎีสำคัญ ๆ ถึง 3 ทฤษฎี ด้วยความที่นิวตันชอบวิชาดาราศาสตร์
เขาตั้งใจจะประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์เลียนแบบของกาลิเลโอขึ้นด้วยตัวเอง
เพื่อจะได้ส่องดูดวงดาวได้ชัดเจน ตามที่เขาต้องการ
ทำให้เขาได้พบสิ่งสำคัญอย่างหนึ่งคือ ทฤษฎีเกี่ยวกับแสงซึ่งเป็นทฤษฎีบทแรกของเขา
ในขณะที่นิวตันกำลังฝนเลนส์
เขาสังเกตเห็นว่ามีสีรุ้งปรากฏอยู่บริเวณขอบเลนส์
เขาพยายามฝนเลนส์เพื่อให้แสงสีรุ้งที่ขอบเลนส์หายไป แต่ก็ไม่สามารถทำได้
ในที่สุดเขาจึงเปลี่ยนมาใช้กระจกเงาเว้าหรือกระจกเงารวมแสง แทนเลนส์วัตถุ
ส่วนเลนส์ตายังคงใช้เลนส์นูนตามเดิมกล้องโทรทรรศน์ของนิวตันชนิดนี้เป็นต้นแบบของกล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงในปัจจุบัน
นิวตันได้นำกล้องโทรทรรศน์ของเขาไปเสนอกับทางสมาคมวิทยาศาสตร์
ซึ่งทางสมาคมก็ยอมรับรองผลงานของนิวตันชิ้นนี้
และจากผลงานชิ้นนี้เองเมื่อมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เปิดทำการอีกครั้งหนึ่งนิวตันได้รับเชิญเข้าเป็นอาจารย์สอนวิชาคณิตศาสตร์
ประจำมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในปี ค.ศ. 1667 และต่อมาอีก 4 ปี
นิวตันก็ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์
และปีต่อมานิวตันก็ได้รับเชิญให้ร่วมเป็นสมาชิกของสมาคมวิทยาศาสตร์
การประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ครั้งนี้ยังทำให้เขาค้นพบสมบัติของแสง
นิวตันได้เริ่มการทดลองเกี่ยวกับแสงโดยการปิดห้องจนมืดสนิทให้แสงรอดผ่านเข้ามาทางช่องเล็ก
แล้วใช้แท่งแก้วสามเหลี่ยม หรือที่เรียกว่าปริซึม (Prism) รับแสงให้แสงผ่านแท่งแก้วปริซึม
ผลปรากฏว่าแสงที่ผ่านปริซึมมีถึง 7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด
แดง ตามลำดับ นิวตันได้ทดลองซ้ำอีกหลายครั้ง ซึ่งผลออกมาเหมือนกับหมดทุกครั้ง
ต่อมานิวตันได้ทดลองเพิ่มเติม โดยการใช้ปริซึมเพิ่มขึ้นอีก 1 อัน ให้แสงผ่านปริซึม
2 อัน ผลปรากฏว่าแสงกลายเป็นสีขาวเหมือนกับที่ผ่านเข้ามาในครั้งแรก จากผลการทดลองนิวตันสามารถสรุปได้ว่าแสงอาทิตย์ประกอบไปด้วยแสงสี
7 สี ได้แก่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดง ตามลำดับ และเมื่อแสงทั้ง
7 รวมกันก็จะกลายเป็นแสงสีขาว
ทฤษฎีบทต่อมาที่ทำให้เขามีชื่อเสียงมากที่สุด
คือ การค้นพบกฎแรงดึงดูดของโลก (Law of
Gravitation) นิวตันได้ค้นพบทฤษฎีโดยบังเอิญ
เหตุการณ์เกิดขึ้นในวันหนึ่งขณะที่นิวตันกำลังนั่งดูดวงจันทร์
แล้วก็เกิดความสงสัยว่าทำไมดวงจันทร์จึงต้องหมุนรอบโลก
ในระหว่างที่เขากำลังนั่งมองดวงจันทร์อยู่เพลิน ๆ ก็ได้ยินเสียงแอปเปิ้ลตกลงพื้น
เมื่อนิวตันเห็นเช่นนั้นก็ให้เกิดความสงสัยมากขึ้นไปอีกว่า ทำไมวัตถุต่าง ๆ
จึงต้องตกลงสู่พื้นดินเสมอทำไมไม่ลอยขึ้นฟ้าบ้าง ซึ่งนิวตันคิดว่าต้องมีแรงอะไร
สักอย่างที่ทำให้แอปเปิ้ลตกลงพื้นดิน จากความสงสัยข้อนี้เอง
นิวตันจึงเริ่มการทดลองเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงของโลก การทดลองขั้น
แรกของนิวตัน คือ การนำก้อนหินมาผูกเชือก
จากนั้นก็แกว่งไปรอบ ๆ
นิวตันสรุปจากการทดลองครั้งนี้ว่าเชือกเป็นตัวการสำคัญที่ทำให้ก้อนหินแกว่งไปมารอบ
ๆ ไม่หลุดลอยไป ดังนั้นสาเหตุที่โลก ดาวเคราะห์ ต้องหมุนรอบดวงอาทิตย์
และดวงจันทร์ต้องหมุนรอบโลกต้องเกิดจากแรงดึงดูดที่ดวงอาทิตย์ที่มีต่อโลก
และดาวเคราะห์ และแรงดึงดูดของโลกที่ส่งผลต่อดวงจันทร์
รวมถึงสาเหตุที่แอปเปิ้ลตกลงพื้นดินด้วยก็เกิดจากแรงดึงดูดของโลกด้วย
นอกจากกฎแห่งแรงดึงดูดของโลก นิวตันยังตั้งกฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ทั้งหมด 3 ข้อ
1. วัตถุจะอยู่ในสภาพคงที่หรือเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอ
ถ้าไม่มีแรงจากภายนอกมากระทำต่อวัตถุนั้น
2.
เมื่อมีแรงลัพธ์ที่ไม่เป็นศูนย์มากระทำต่อวัตถุ
จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในทิศเดียวกับทิศของแรงลัพธ์และขนาดของความเร่งนี้จะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์และแปรผกผันกับมวลของวัตถุนั้น
3. แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะเท่ากันเสมอ
หมายถึง เมื่อมีแรงมากระทำต่อวัตถุนั้นเท่าใด
ก็จะเกิดแรงปฏิกิริยาโต้ตอบในทิศทางตรงกันข้ามเท่ากัน
นิวตันได้ค้นพบกฎเกี่ยวกับแรงดึงดูดของโลกแต่ก็มิได้ตีพิมพ์เผยแพร่
จนกระทั่งวันหนึ่งเอ็ดมันต์ ฮัลเลย์ (Edmund Halley) นักวิทยาศาสตร์ที่ทำการค้นคว้าเกี่ยวกับแรงดึงดูดเช่นกัน
ได้เดินทางมาพบกับนิวตัน เพื่อซักถามข้อสงสัยเกี่ยวกับแรงดึงดูด
ซึ่งนิวตันสามารถตอบข้อสงสัยของฮัลเลย์ได้ทั้งหมด
ทำให้ฮัลเลย์รู้สึกโกรธแค้นที่นิวตันสามารถค้นพบกฎแห่งแรงดึงดูดได้ก่อนเขา
ดังนั้นเขาจึงกล่าวหานิวตันว่าขโมยความคิดของเขาไป เพื่อน ๆ
และลูกศิษย์ของนิวตันจึงบอกให้นิวตันนำผลงานของเขาออกเผยแพร่ลงในหนังสือ