เซอร์ไอแซคนิวตัน

ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญทั้งด้านคณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ และฟิสิกส์ รวมทั้งยังเป็นนักเทววิทยาอีกด้วย ผลงานของนิวตันจัดว่าเป็นระดับ “สุดยอด” ของแต่ละสาขาวิชา เขาเป็นผู้คิดค้นวิชาแคลคูลัสที่เป็นคณิตศาสตร์ชั้นสูง เป็นผู้บัญญัติกฎการเคลื่อนที่ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สำคัญยิ่งของวิชาฟิสิกส์ เป็นผู้ค้นพบและสร้างกฎแรงโน้มถ่วงสากลอันเป็นแกนหลักของวิชาดาราศาสตร์ และยังมีผลงานอื่นอีกมากมาย นิวตันทำให้วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าอย่างมาก ผลงานของเขามีอิทธิพลต่อการเรียนรู้และพัฒนาการทางวิทยาศาสตร์ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาจวบจนปัจจุบัน เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในผู้ทรงอิทธิพลที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ 

          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

          ซึ่งกฎข้อนี้ได้นำไปสู่การค้นพบกฎการตกแบบอิสระ (Free fall) อันเป็นหลักการที่มนุษย์นำไปประยุกต์ใช้ในการส่งยานอวกาศและดาวเทียมอีกด้วยค่ะ