นักดาราศาตร์ เซอร์ ไอแซค นิวตัน

เซอร์ ไอแซค นิวตัน

 

ไอแซค นิวตัน เป็นนักวิทยาศาสตร์เอกของโลกชาวอังกฤษที่มีความเชี่ยวชาญหลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ และปรัชญา โดยในยุคเดียวกัน นิวตันเป็นผู้ที่สร้างผลงานที่โดดเด่นมากที่สุด ไม่ว่าจะเป็นกฎแรงดึงดูดระหว่างมวล กฎการเคลื่อนที่ คณิตศาสตร์แคลคูลัส และทฤษฎีด้านแสง ข้อแตกต่างของนิวตันที่ต่างจากนักวิทยาศาสตร์รุ่นก่อนๆ คือ นิวตันเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่มีความพิถีพิถันในการทำงาน การทำการทดลองของนิวตันจะมีระเบียบแบบแผนและมีการทดลองซ้ำหลายครั้งเพื่อขจัดของผิดพลาดที่เกิดขึ้น รวมไปถึงการจดบันทึกที่มีระบบและมีรายละเอียด

วัยเยาว์

ไอแซค นิวตัน เกิดเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ.1642 ที่วูลส์ทอร์ป แคว้นลินคอล์นเชียร์ ประเทศอังกฤษ นิวตันกำพร้าบิดาตั้งแต่เกิด อีกทั้งเมื่ออายุได้ 3 ขวบ มารดาของนิวตันได้แต่งงานใหม่ และพ่อเลี้ยงใหม่บังคับให้นิวตันย้ายไปอยู่กับยาย แต่นิวตันเองก็เข้ากับยายได้ไม่ค่อยจะดีในตลอดช่วงเวลาหลายปีที่อาศัยอยู่กับยาย ทำให้ชีวิตวัยเด็กของนิวตันเป็นช่วงชีวิตที่ไม่สมบูรณ์เหมือนกับเด็กคนอื่นๆ

นิวตันเริ่มต้นเข้าเรียนหนังสือที่โรงเรียนในหมู่บ้าน เมื่อเริ่มต้นเรียนหนังสือครั้งแรกนั้น นิวตันไม่ได้เป็นนักเรียนที่แสดงความสามารถพิเศษใดๆ ออกมาว่าเป็นจะเป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ในอนาคตอย่างไรก็ตาม ในช่วงเวลาต่อมา ความสามารถในด้านการประดิษฐ์และพรสวรรค์ด้านวิทยาศาสตร์ของนิวตันได้เริ่มปรากฏขึ้น

วัยศึกษา

ในช่วงเรียนมัธยมปลาย อนาคตของนิวตันอยู่บนทางสองแพร่ง โดยมารดาของนิวตันต้องการให้นิวตันยุติการเรียนเพื่อมาช่วยงานในฟาร์มของครอบครัว แต่ลุงและอาจารย์ใหญ่โรงเรียนมัธยมได้ตระหนักถึงความสามารถและความเฉลียวฉลาดของนิวตันจึงได้เกลี้ยกล่อมมารดาของนิวตันให้อนุญาตให้นิวตันได้เรียนต่อจนจบมัธยมปลาย ซึ่งถ้านิวตันไม่ได้บุคคลทั้งสอง เราคงจะไม่รู้จักนิวตันในฐานะนักวิทยาศาสตร์เอกของโลก

บ้านของครวบครัวนิวตัน ที่วูลส์ทอร์ป	Trinity College แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

ในปี 1661 (อายุ 19 ปี) นิวตันได้เข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยที่มีชื่อเสียงที่สุดแห่งหนึ่งของอังกฤษ ถึงแม้ครอบครัวของนิวตันไม่ได้มีฐานะที่ยากจน แต่การเรียนในมหาวิทยาลัยจำเป็นที่จะมีค่าใช้จ่ายที่ค่อนข้างสูง นิวตันจึงต้องทำงานหาเงินช่วยเหลือตนเอง โดยเป็นคนทำความสะอาดห้องพักนักศึกษาในหอพักของมหาวิทยาลัย และทำงานเป็นพนักงานเสริฟอาหาร ในระยะปีแรกๆ ที่นิวตันเข้ามาเรียนนั้น ยังไม่มีชื่อเสียงโด่งดังในทางใดๆ จนกระทั่งปี ค.ศ. 1663 นักปราชญ์ชาวกรีกไอแซค บาร์โรว (Issac Barrow) ได้ย้ายมาประจำแผนกคณิตศาสตร์ โดยบาร์โรวผู้นี้เป็นนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงมากคนหนึ่งของยุโรปขณะนั้นเช่นเดียวกับปาสคาล (Pascall) และวอลลิส (Wallis)


ไอแซค บาร์โรว

บาร์โรวได้ช่วยสอนนิวตัน และทำให้ความเป็นอัจฉริยะของนิวตันเริ่มต้นฉายแววขึ้น และในปี ค.ศ. 1664 ขณะที่นิวตันมีอายุได้ 22 ปี นิวตันได้สอบชิงทุนการศึกษาและสอบได้เป็นที่ 1 จากผู้ที่เข้าสอบทั้งหมด 45 คน ขณะที่ได้รับทุนเล่าเรียนอยู่นั้น นิวตันได้ศึกษาด้านปรัชญาและดาราศาสตร์ พื้นฐานความรู้เหล่านี้เสริมให้นิวตันคิดค้นวิชาคณิตศาสตร์แขนงใหม่ซึ่งกลายมาเป็นแคลคูลัสในท้ายที่สุด

ปีมหัศจรรย์ : ผลงานค้นคว้าที่บ้าน

หลังจากสำเร็จการศึกษาในปี 1665 (อายุ 23 ปี) มหาวิทยาลัยได้ถูกปิดลงเนื่องจากเกิดการระบาดของกาฬโรคครั้งใหญ่ในอังกฤษ ทำให้นักศึกษาทุกคนรวมทั้งนิวตันต้องเดินทางกลับภูมิลำเนาเดิมของตนเอง ซึ่งในระหว่างที่กลับมาอยู่ที่บ้านเป็นเวลาร่วม 2 ปี นิวตันได้ค้นคว้าเรื่องคณิตศาสตร์ชั้นสูง ความรู้ที่เกี่ยวกับแสง และแรงโน้มถ่วงโลก ซึ่งช่วงเวลา 2 ปีนี้เอง (1665- 1666) นิวตันได้สร้างผลงานที่ยิ่งใหญ่ทางวิทยาศาสตร์ถึง 3 เรื่องด้วยกัน ได้แก่ สร้างคณิตศาสตร์แคลคูลัส วิเคราะห์สเปกตรัมแสง และ กฎแรงโน้มถ่วงโลก อย่างไรก็ตาม ในช่วงเวลานั้น นิวตันไม่ได้ตีพิมพ์ผลงานดังกล่าวออกเผยแพร่ แต่ปรากฏอยู่ในสมุดจดบันทึกการทำงานของนิวตันเอง

กรุงลอนดอนเผชิญกับไฟไหม้ครั้งใหญ่ในปี 1666	ต้นแอปเปิลที่เคมบริดจ์

กลับสู่เคมบริดจ์ : ศาสตราจารย์อายุน้อยที่สุด

ในปี 1667 (อายุ 25 ปี) มหาวิทยาลัยได้เปิดทำการอีกครั้ง นิวตันได้กลับมาศึกษาต่อที่เคมบริดจ์อีกครั้ง ด้วยผลงานที่ได้ค้นคว้าในระหว่างที่พักอยู่ที่บ้าน และการผลักดันของศาตราจารย์บาร์โรว ทำให้นิวตันได้รับปริญญาโท และถูกแต่งตั้งให้เป็นสมาชิกแห่งวิทยาลัยตรินิตี้ (หนึ่งในวิทยาลัยของเคมบริดจ์)

ในปี 1668 นิโคลาส เมอร์เคเตอร์ นักคณิตศาสตร์ชาวเดนมาร์กได้ตีพิมพ์หนังสือชื่อ "ลอการิทโมเทคเนีย" และเมื่อนิวตันได้อ่านหนังสือดังกล่าวแล้ว นิวตันถึงกับตระหนักว่าสิ่งที่เมอร์เคเตอร์เขียนนั้นเป็นคณิตศาสตร์ที่เขาได้สร้างขึ้นเมื่อปี 1666 ในขณะพักอยู่ที่วูลส์ทอร์ป แต่ด้วยความช่วยเหลือของบาร์โรว ทำให้ผลงานคณิตศาสตร์ของนิวตันได้รับการเผยแพร่ และเป็นที่ยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำในยุโรปว่า นิวตันเป็นผู้คิดค้นก่อน เนื่องจากบาร์โรว์เป็นศาสตราจารย์ของเคมบริดจ์และเป็นผู้เดียวที่ทราบว่านิวตันได้ค้นคว้าและสร้างคณิตศาสตร์ดังกล่าวขึ้นในปี 1666 ในช่วงที่กาฬโรคระบาดในอังกฤษ จึงอาจกล่าวได้ว่า ถ้าไม่ได้รับการช่วยเหลือและการรับประกันจากบาร์โรวแล้ว เครดิตและชื่อเสียงของผู้ที่คิดค้นจะต้องตกเป็นของมอร์เคเตอร์อย่างแน่นอน เพราะในขณะนั้นนิวตันยังไม่ได้มีชื่อเสียงโด่งดังและไม่เป็นที่รู้จักหรือยอมรับจากนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำ

ปี 1669 บาร์โรวได้ลาออกจากตำแหน่งศาตราจารย์ทางคณิตศาสตร์ และพร้อมกับสนับสนุนให้นิวตันขึ้นดำรงตำแหน่งแทนด้วยวัยเพียง 27 ปี ซึ่งถือได้ว่าดำรงตำแหน่งศาตราจารย์ทางคณิตศาสตร์ที่มีอายุน้อยที่สุด ในระยะเริ่มต้นการดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์ นิวตันได้ค้นคว้าเรื่องทางด้านแสงต่อเนื่องจากที่ได้ศึกษาค้นคว้าในขณะพักอยู่ที่บ้านที่วูลส์ทอร์ป และได้สร้างกล้องโทรทรรศน์แบบใหม่ที่เรียกว่า "กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง" ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่ากล้องที่สร้างโดยกาลิเลโอ


กล้องโทรทรรศน์ประดิษฐ์โดยนิวตันสมาชิกราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน

ในช่วงปี 1670 ถึง 1672 นิวตันเน้นการค้นคว้าในด้านแสงเป็นหลัก จนทำให้ได้รับแต่งตั้งเป็นสมาชิกของราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน (Royal Society of London) ในปี 1672 (นิวตันอายุ 30 ปี) ราชสมาคมเป็นแหล่งรวมของนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของอังกฤษและยุโรป โดยมีราชวงศ์อังกฤษเป็นผู้ให้การสนับสนุน

ในปี 1672 นิวตันได้เขียนบทความวิชาที่อธิบายถึงผลการค้นคว้าที่เกี่ยวกับสีและแสง โดยตีพิมพ์ในวารสารของราชสมาคม แต่ทฤษฎีแสงของ
นิวตันได้รับการวิจารณ์ในเชิงลบอย่างมากจากโรเบิร์ต ฮุก ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำผู้หนึ่งของอังกฤษ ซึ่งนับว่าเป็นครั้งแรกที่นิวตันได้เผชิญหน้ากับคนที่มีความรู้ความสามารถในระดับที่เท่าเทียมกัน ความขัดแย้งในครั้งนี้ทำให้นิวตันและฮุกเป็นศัตรูกันตลอดช่วงชีวิตของทั้งคู่


การทดลองด้านแสงของนิวตันไม่ประสบผลสำเร็จในการเล่นแร่แปรธาตุ

ในยุคสมัยก่อนนิวตัน นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งได้ชอบทดลองการเล่นแร่แปรธาตุ ซึ่งต่อมาได้มีพัฒนาการจนเป็นศาสตร์ด้านวิชาเคมีในปัจจุบัน

หลังจากการโต้เถียงกับฮุกในครั้งนั้น ทำให้นิวตันเกิดความเบื่อหน่ายในการค้นคว้าด้านคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ นิวตันจึงหันไปค้นคว้าการเล่นแร่แปรธาตุอยู่ช่วงเวลาหนึ่ง โดยนิวตันตั้งใจจะค้นคว้าอย่างมีระบบและนำคณิตศาสตร์มาใช้ในการอธิบาย เพื่อให้การเล่นแร่แปรธาตุได้รับการยอมรับในเชิงวิทยาศาสตร์มากขึ้น ซึ่งแต่เดิมนั้นการเล่นแร่แปรธาตุถูกมองว่าเป็นเรื่องเวทมนตร์หรือไสยศาสตร์

หลังจากใช้เวลาค้นคว้า 4 ถึง 5 ปี นิวตันประสบผลสำเร็จเพียงเล็กน้อย และได้ตัดสินใจยุติการค้นคว้าด้านนี้ลงในปี 1679

พรินซิเพีย (Principia)

หลังจากยุติการทดลองด้านเคมีลง นิวตันหันกลับมาค้นคว้าเรื่องกลศาสตร์ต่อ อย่างไรก็ตาม ความขัดแย้งกับฮุกก็ยังคงดำเนินต่อไป โดยฮุกไม่ยอมรับสิ่งที่นิวตันเสนอ และจะกล่าวว่าตัวเขาเอง (ฮุก) เป็นผู้ที่คิดได้คนแรก โดยเฉพาะในประเด็นเรื่องที่เกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ ซึ่งมีผู้วิเคราะห์ภายหลังว่า อาจจะเป็นเรื่องที่ไม่แปลกนัก เนื่องจากฮุกเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่เก่ง และค้นคว้าในหลายๆ เรื่องในเวลาเดียวกัน แต่ฮุก แตกต่างจากนิวตันตรงที่ว่าฮุกไม่ได้ค้นคว้าในเชิงลึกเหมือนกับที่นิวตันทำ

ความขัดแย้งกับฮุกในประเด็นว่าใครเป็นคนแรกที่คิดค้นกฎที่เกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ได้ ทำให้เพื่อนสนิทของนิวตันได้หว่านล้อมและเกลี้ยกล่อมให้นิวตันตีพิมพ์ผลงานที่เกี่ยวกับกฎการเคลื่อนที่ เพื่อจะได้เป็นการยุติความขัดแย้งดังกล่าว โดยเพื่อนสนิทของนิวตันได้ยกกรณีที่เกิดขึ้นในปี 1668 เมื่อมอร์เคเตอร์ตีพิมพ์ผลงานด้านคณิตศาสตร์ที่นิวตันได้คิดไว้ก่อน

หนังสือ Principia

นิวตันได้เริ่มต้นเขียนหนังสือเล่มดังกล่าวในกลางปี 1684 หลังจากใช้เวลา 2 ปี นิวตันได้เขียนหนังสือที่ชื่อว่า Philosophiae Naturalis Principia Mathematica หรือเรียกสั้นๆว่า "Principia" เสร็จสมบูรณ์ลงในเดือนเมษายน ปี 1686 (นิวตันอายุ 44 ปี) โดยหนังสือเล่มนี้อธิบายกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้ง 3 ข้อและกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลที่โด่งดังจนมาถึงปัจจุบัน โดยหนังสือ Principia เล่มนี้ ได้รับการยกย่องว่าเป็นผลงานทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่มาก

แคลคูลัส: นิวตันหรือไลบ์นิซ เป็นผู้คิดค้นคนแรก ?

จากอุปนิสัยส่วนตัวของนิวตัน ที่ไม่ยอมเผยแพร่ผลงานการค้นคว้าของตนเองจนกว่าจะมั่นใจว่าทุกสิ่งทุกอย่างพร้อมแล้วสำหรับการเผยแพร่สู่สาธารณชน ทำให้เกิดความขัดแย้งกับนักวิทยาศาสตร์ผู้อื่นที่ทำการเผยแพร่ผลงานที่คล้ายกันและตีพิมพ์ผลงานดังกล่าวก่อน

ในปี 1684 นักวิทยาศาสตร์ ชาวเยอรมัน ชื่อ กอตต์ฟรีด วิลเฮล์ม ฟอน ไลบ์นิซ ได้ตีพิมพ์ผลงานทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าแคลคูลัส ทำให้
นิวตันต้องออกมากล่าวว่า ตัวนิวตันเองที่เป็นผู้คิดค้นคนแรกตั้งแต่ปี 1666 โดยนิวตันเรียกคณิตศาสตร์ดังกล่าวว่า "fluxion" ทำให้นิวตัวและไลบ์นิซมีข้อโต้เถียงกันอย่างรุนแรง


กอตต์ฟรีด วิลเฮล์ม ฟอน ไลบ์นิซ

จากการค้นคว้าหลักฐานต่างๆ ในภายหลังพบว่า ในขณะที่ไลบ์นิซพำนักที่กรุงลอนดอนในฐานะสมาชิกของราชสมาคม ไลบ์นิซได้พบปะกับนักคณิตศาสตร์รวมทั้งศาสตราจารย์บาร์โรวที่ทำงานร่วมกับนิวตัน โดยไลบ์นิซได้อ่านผลงานชิ้นหนึ่งของนิวตันจนเข้าใจ และได้นำมาพัฒนาเป็นแคลคูลัส พร้อมกับประกาศว่าตนเองเป็นผู้สร้างแคลคูลัสขึ้นเป็นคนแรก จึงทำให้นิวตันโกรธมาก

ความขัดแย้งระหว่างนิวตันและไลบ์นิซได้เริ่มขึ้น โดยมีศาสตร์แคลคูลัสเป็นเดิมพัน อย่างไรก็ตาม จากความน่าเชื่อถือรวมกับชื่อเสียงของนิวตัน ทำให้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ที่ราชสมาคมไม่เชื่อว่าไลบ์นิซจะเป็นผู้คิดค้นเป็นคนแรก ซึ่งนิวตันเป็นผู้ชนะอีกครั้ง แต่อย่างไรก็ตาม ในภายหลังได้มีการยอมรับว่าทั้งนิวตันและไลบ์นิซเป็นผู้สร้างแคลคูลัส

ผู้อำนวยการโรงกษาปณ์

หลังจากที่เขียนหนังสือ Principia เสร็จ ในช่วงปี 1693-1696 นิวตันได้ป่วยเป็นโรคซึมเศร้า เนื่องจากสาเหตุหลายประการ อาทิเช่น การทำงานหนักและพักผ่อนไม่เพียงพอ การสูญเสียมารดา และอาจจะมีสารพิษสะสมในร่างกายจากการทดลองเล่นแร่แปรธาตุหลายปีที่ผ่านมา

หลังจากทำงานที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์เป็นเวลาร่วม 35 ปี ในปี 1696 (อายุ 54 ปี) นิวตันได้รับเชิญจากพระเจ้าชาร์ลที่ 2 ให้เข้ารับดำรงตำแหน่งผู้อำนวยการโรงกษาปณ์ กรมธนารักษ์ นิวตันตอบรับข้อเสนอดังกล่าว ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตครั้งใหญ่ จากนักวิทยาศาสตร์เป็นนักบริหาร อย่างไรก็ตาม นิวตันได้นำทักษะและความสามารถทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ในการทำงานที่กรมธนารักษ์ โดยพัฒนาเหรียญกษาปณ์ให้ทันสมัย

ประธานราชสมาคม หนังสือออพติกส์ และตำแหน่ง "เซอร์"

ในขณะที่นิวตันทำงานให้กับกรมธนารักษ์ ถึงแม้นิวตันจะพักอยู่ในกรุงลอนดอน แต่ก็ไม่ได้เข้าร่วมกิจกรรมของราชสมาคมมากนัก เนื่องจากฮุกยังดำรงตำแหน่งระดับสูงอยู่ในราชสมาคม จนกระทั่งฮุกเสียชีวิตลงในปี 1703 สมาชิกของราชสมาคมได้ลงมติเลือกนิวตันเป็นประธานราชสมาคม โดยขณะนั้นนิวตันมีอายุได้ 61 ปี และดำรงตำแหน่งไปตลอดอายุขัยของนิวตัน รวมเป็นเวลาถึง 24 ปี

ก่อนเข้ารับตำแหน่งประธานราชสมาคม ราชสมาคมอยู่ในยุคที่ค่อนข้างตกต่ำเนื่องจากมีปัจจัยทางการเมืองเข้าแทรกแซง แต่เมื่อนิวตันเข้ารับตำแหน่งประธานแล้ว นิวตันได้ฟื้นฟูและปฏิรูปแนวทางการดำเนินงานของสมาคมจนมีสมาชิกเพิ่มขึ้น และทำให้สมาคมมีชื่อเสียงโด่งดังเป็นที่ยอมรับจนถึงปัจจุบัน

ในปี 1704 นิวตันได้เขียนหนังสือที่เกี่ยวกับความรู้ด้านแสง จากการค้นคว้าที่สะสมมาตั้งแต่ 1666 โดยหนังสือเล่มดังกล่าวมีเชื่อว่า "optics" ซึ่งเหตุผลประการหนึ่งที่นิวตันยอมเขียนหนังสือเล่มนี้ ก็เนื่องจากฮุกได้เสียชีวิตลงไปก่อนแล้ว ถ้าฮุกยังมีชีวิตอยู่ก็คงจะมีเรื่องขัดแย้งกับนิวตันอย่างไม่มีข้อยุติ

ในปี 1705 (อายุ 63 ปี) นิวตันได้รับพระราชทานยศชั้นอัศวิน ในตำแหน่งเซอร์ จากสมเด็จพระราชินีแอน ซึ่งถือได้ว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกที่ได้รับเกียรตินี้

วิหารเวสต์มินสเทอร์ แอบบี

นิวตันเสียชีวิตลงในวันที่ 20 มีนาคม 1727 ด้วยวัย 84 ปี ศพของนิวตันถูกฝังไว้ที่วิหารเวสต์มินสเทอร์ แอบบี ในกรุงลอนดอน ซึ่งเป็นสถานที่ฝังพระศพของกษัตริย์ ราชินี และเชื้อพระวงษ์ชั้นสูงเท่านั้น

รูปปั้นของไอแซค นิวตัน ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์	วิหารเวสต์มินสเทอร์ แอบบี ในกรุงลอนดอน

เอกสารอ้างอิง

[1] จารนัย พานิชกุล (ผู้แปล), Jon Balchin (ผู้เขียน), "สุดยอดอัจฉริยะ 100 นักวิทยาศาสตร์ผู้เปลี่ยนแปลงโลก" (100 Scientists Who Changed the World), สำนักพิมพ์ปาเจรา, 2549
[2] ทวี มุขธระโกษา, "นักวิทยาศาสตร์เอกของโลก", สำนักพิมพ์สถาพรบุ๊คส์, 2548
[3] สุทัศน์ ยกส้าน, “อัจฉริยะนักวิทย์”, สำนักพิมพ์สารคดี, 2548
[4] เย็นใจ สมวิเชียรม, "นักวิทยาศาสตร์อัจฉริยะของโลก", นานมีบุ๊คส์พับลิเคชั่นส์, 2549

ขอบคุณภาพ MV เซอร์ ไอแซค นิวตัน

จาก www.youtube.com