เรียบเรียงข้อมูลโดยกระปุกดอทคอม
หากจะกล่าวถึงนักวิทยาศาสตร์เอกของโลกที่เป็นผู้คิดค้นกฏแรงโน้มถ่วง กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง และเป็นเจ้าทฤษฎีแคลคูลัส ทุกคนก็คงต้องนึกถึงนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อว่า เซอร์ไอแซก นิวตัน อย่างแน่นอน ด้วยความสามารถอันรอบด้านของบุคคลท่านนี้ ที่ได้คิดค้นและประดิษฐ์สิ่งที่มีประโยชน์อย่างมากมายให้แก่คนรุ่นหลังอย่างเรา ๆ วันนี้กระปุกดอทคอมจึงขอนำเสนออัตชีวประวัติของเซอร์ไอแซก นิวตัน เพื่อให้ทุกคนได้รู้จักเขากันมากขึ้นค่ะ
ไอแซก นิวตัน เกิดเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ค.ศ.1642 ที่วูลส์ทอร์ป แคว้นลินคอล์นเชียร์ ประเทศอังกฤษ นิวตันกำพร้าบิดาตั้งแต่เกิด และได้ย้ายไปอยู่กับยายตั้งแต่อายุ 3 ขวบ เนื่องด้วยมารดาแต่งงานใหม่ แต่ชีวิตในวัยเด็กของเขาก็ไม่ได้ราบรื่นนัก เพราะเขาเองก็ขัดแย้งกับผู้เป็นยายบ่อย ๆ จนกระทั่งในช่วงมัธยมปลาย จุดที่เกือบหักเหในชีวิตของเขาก็ได้เกิดขึ้น เมื่อมารดาต้องการให้นิวตันเลิกเรียน เพื่อจะได้มาช่วยครอบครัวทำฟาร์ม โดยที่นิวตันเองก็ไม่ได้อยากยินยอมนัก แต่โชคก็ยังช่วยเขาได้ทัน เมื่อลุงและครูใหญ่ของโรงเรียนที่เขาศึกษาอยู่ เล็งเห็นความสามารถและสติปัญญาอันปราชญ์เปรื่องของเขา ได้ช่วยกันเกลี้ยกล่อมแม่ของนิวตันเพื่อให้เขาได้เรียนต่อสำเร็จ
เมื่อจบมัธยมศึกษาตอนปลาย นิวตันในวัย 19 ปี (ค.ศ. 1661) ก็ได้เข้าศึกษาต่อที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ โดยเขาต้องทำงานอย่างหนักเพื่อแลกกับการได้เรียน เพราะค่าเล่าเรียนมีราคาค่อนข้างสูง จนกระทั่งเขาสอบชิงทุนการศึกษาได้ที่ 1 เมื่อมีอายุได้ 22 ปี ซึ่งในขณะนั้น แววอัจฉริยะของเขาก็ได้ฉายออกมาพร้อม ๆ กับการค้นพบแนวคิดทางคณิตศาสตร์สมัยใหม่ ซึ่งก็คือแคลคูลัสนั่นเอง แต่หลังจากที่เขาจบการศึกษาในปีถัดมา ก็เกิดโรคระบาดขึ้นในประเทศอังกฤษ ทำให้มหาวิทยาลัยต้องปิดตัวลง และนักศึกษาทุกคนต้องแยกย้ายกันกลับบ้าน ซึ่งในช่วงระยะเวลานั้น นิวตันก็ได้ค้นพบความมหัศจรรย์ของธรรมชาติได้อีก 2 เรื่องใหญ่ ซึ่งเป็นเรื่องที่เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และดาราศาสตร์ ส่วนจะเป็นเรื่องอะไร และนิวตันค้นพบด้วยวิธีไหน เรามาดูไปพร้อม ๆ กันเลยค่ะ
นิวตันใช้เวลา 2 ปีที่อยู่ที่บ้าน เฝ้าสังเกตและคิดค้นว่าแรงอะไรที่ทำให้ผลแอปเปิลหล่นลงมา รวมทั้งสงสัยถึงแรงกระทำที่ตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลกด้วย ข้อสงสัยเหล่านี้เป็นเหตุให้เขาค้นพบกฏสำคัญ 3 ข้อดังนี้
1. กฎของความเฉื่อย (Inertia)"วัตถุที่หยุดนิ่งจะพยายามหยุดนิ่งอยู่กับที่ ตราบที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทำ ส่วนวัตถุที่เคลื่อนที่จะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงด้วยความเร็วคงที่ ตราบที่ไม่มีแรงภายนอกมากระทำเช่นกัน" ยกตัวอย่างง่าย ๆ อย่างตอนที่รถกำลังจะออกตัว รถที่อยู่นิ่งจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า แต่ตัวของเราพยายามที่จะคงสภาพนิ่งเอาไว้ ทำให้เกิดแรงกระทำต่อกัน เป็นผลให้ตัวของเราเอนไปข้างหลังนั่นเอง กลับกันกับตอนเบรกรถ รถที่วิ่งมาด้วยความเร็วคงที่พยายามจะหยุดตัวลง ตัวเราที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วพร้อมกับรถ ก็จะเคลื่อนที่มาข้างหน้า
ส่วนเรื่องการโคจรของดวงจันทร์ นิวตันได้อธิบายว่า ในอวกาศไม่มีอากาศ ดาวเคราะห์จึงเคลื่อนที่โดยปราศจากความฝืด โดยมีความเร็วคงที่ และมีทิศทางเป็นเส้นตรง แต่การที่ดาวเคราะห์โคจรเป็นรูปวงรีนั้น เป็นเพราะมีแรงภายนอกมากระทำ (แรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์) นิวตันจึงตั้งข้อสังเกตว่า แรงโน้มถ่วงที่ทำให้แอปเปิลตกสู่พื้นดินนั้น เป็นแรงเดียวกันกับแรงที่ตรึงดวงจันทร์ไว้กับโลก เพราะหากปราศจากซึ่งแรงโน้มถ่วงของโลกแล้ว ดวงจันทร์ก็คงจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านโลกไป
2. กฎของแรง (Force)"ความเร่งของวัตถุจะแปรผันตามแรงที่กระทำต่อวัตถุ แต่จะแปรผกผันกับมวลของวัตถุ"
ดังตัวอย่างที่ว่า เมื่อเราออกแรงเท่ากัน เพื่อผลักรถให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้า รถที่ไม่บรรทุกของจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งมากกว่ารถที่บรรทุกของ
ในเรื่องดาราศาสตร์ นิวตันอธิบายว่า ดาวเคราะห์และดวงอาทิตย์ต่างโคจรรอบกันและกัน โดยมีจุดศูนย์กลางร่วม แต่เนื่องจากดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่าดาวเคราะห์หลายแสนเท่า เราจึงมองเห็นว่า ดาวเคราะห์เคลื่อนที่ไปด้วยความเร่งที่มากกว่าดวงอาทิตย์ และมีจุดศูนย์กลางร่วมอยู่ภายในตัวดวงอาทิตย์เอง
3. กฎของแรงปฏิกิริยา (Action = Reaction)"แรงที่วัตถุที่หนึ่งกระทำต่อวัตถุที่สอง ย่อมเท่ากับ แรงที่วัตถุที่สองกระทำต่อวัตถุที่หนึ่ง แต่ทิศทางตรงข้ามกัน"
กล่าวคือ หากเราออกแรงถีบยานอวกาศในอวกาศ ทั้งตัวเราและยานอวกาศต่างเคลื่อนที่ออกจากกัน (แรงกริยา = แรงปฏิกิริยา) แต่ตัวเราจะเคลื่อนที่ด้วยความเร่งที่มากกว่ายานอวกาศ ทั้งนี้เนื่องจากตัวเรามีมวลน้อยกว่ายานอวกาศนั่นเอง นอกจากนี้ นิวตันยังอธิบายว่า ขณะที่ดวงอาทิตย์มีแรงกระทำต่อดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ก็มีแรงกระทำต่อดวงอาทิตย์ในปริมาณที่เท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้าม และนั่นคือแรงดึงดูดร่วม
อย่างไรก็ตาม การค้นพบกฎทั้งสามข้อนี้ นำไปสู่การค้นพบ "กฎความโน้มถ่วงแห่งเอกภพ" (The Law of Universal) "วัตถุสองชิ้นดึงดูดกันด้วยแรงซึ่งแปรผันตามมวลของวัตถุ แต่แปรผกผันกับระยะทางระหว่างวัตถุยกกำลังสอง" หรือที่เราเรียกกันง่าย ๆ ว่า "กฎการแปรผกผันยกกำลังสอง" (Inverse square law) เนื่องด้วยนิวตันพบว่า ขนาดของแรง จะแปรผกผันกับค่ากำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุ
ซึ่งมีสูตรดังนี้
F = G (m1m2/r2)
โดยที่ F = แรงดึงดูดระหว่างวัตถุ
m1 = มวลของวัตถุชิ้นที่ 1
m2 = มวลของวัตถุชิ้นที่ 2
r = ระยะห่างระหว่างวัตถุทั้ง 2 ชิ้น
G = ค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วง = 6.67 x 10-11 newton m2/kg2
ซึ่งกฏข้อนี้ได้นำไปสู่การค้นพบกฏการตกแบบอิสระ (Free fall) อันเป็นหลักการที่มนุษย์นำไปประยุกต์ใช้ในการส่งยานอวกาศและดาวเทียมอีกด้วยค่ะ
ขอขอบคุณข้อมูลจาก space.mict.go.th
ขอขอบคุณภาพประกอบจาก greglefever.blogspot.com
