ไอแซก นิวตัน ทำงาน(ศึกษา)ที่บ้านขณะกาฬโรคระบาด จนสร้างแคลคูลัส-พัฒนากฎแรงโน้มถ่วง

ภาพเขียนสี ไอแซก นิวตัน โดย ก็อตตฟรีด เนลเลอร์ ราว ค.ศ. 1702 (Public Domain)

ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ซึ่งทั่วโลกรู้จักกันดีว่า เขาคือผู้ค้นพบกฎแรงโน้มถ่วงของโลก กฎการเคลื่อนที่ของสสารซึ่งทุกวันนี้ก็ยังคงใช้เป็นหลักการในหมู่นักฟิสิกส์ ช่วงชีวิตของนิวตัน มีช่วงเวลาที่ส่งอิทธิพลต่อการสร้างงานของเขาหลายช่วง นับตั้งแต่วัยเด็กจนถึงช่วงใช้ชีวิตในมหาวิทยาลัย ซึ่งนิวตัน ใช้เวลา 19 เดือนขณะพักที่บ้านในช่วงมหาวิทยาลัยในอังกฤษปิด เนื่องจากกาฬโรคระบาด สร้างวิชาแคลคูลัส พร้อมกับค้นพบสิ่งที่ส่งผลต่อแวดวงวิทยาศาสตร์มาจนถึงวันนี้

ในปี ค.ศ. 1642 (พ.ศ. 2185) ปีที่กาลิเลโอ เสียชีวิต นิวตัน ถือกำเนิดขึ้น ที่วูลสธอร์ป ประเทศอังกฤษ บิดาของนิวตัน เป็นเกษตกรที่ไม่รู้หนังสือซึ่งเสียชีวิตก่อนนิวตัน กำเนิดไม่กี่เดือน นิวตัน อยู่ในการดูแลของมารดาที่ชื่อ แฮนนาห์ (Hannah) การคลอดก่อนกำหนดทำให้นิวตัน มีสุขภาพไม่แข็งแรง ขณะที่ฐานะของครอบครัวก็ไม่ถึงกับดีนัก เมื่อเขาอายุ 3 ขวบ มารดาก็แต่งงานใหม่กับบาร์นาบาส สมิธ (Barnabas Smith) ชายที่มีฐานะแต่ไม่ยินยอมรับดูแลลูกเลี้ยง นิวตัน จึงต้องอยู่ในการดูแลของยาย

จะเห็นได้ว่า ด้วยสุขภาพและพื้นฐานทางครอบครัวที่ไม่มั่นคงนักย่อมส่งผลต่ออุปนิสัยของนิวตัน บุคลิกเงียบขรึมทำให้เขาใช้เวลาส่วนใหญ่กับการประดิษฐ์สิ่งของต่างๆ เช่น นาฬิกาน้ำ นาฬิกาแดด และวาดภาพในยามว่างบ้าง เนื่องจากสุขภาพร่างกายที่ไม่แข็งแรงนัก เขาจึงไม่สามารถเล่นกีฬาหนักๆ จึงใช้เวลาไปกับการอ่านหนังสือ ในช่วงวัยหนุ่ม เขาจึงใช้เวลาอยู่กับเรื่องงานที่เขาสนใจ ไม่มีงานอดิเรก และไม่ได้แต่งงาน ในช่วงแรก เขายังเก็บงำการค้นพบทางวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ของตัวเองเอาไว้หลายปี

ค.ศ. 1661 (พ.ศ. 2204) นิวตันเข้าศึกษาที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ช่วงเวลานั้นเขามีอายุ 18 ปี 6 เดือน นิวตันอายุมากกว่านิสิตรายอื่นประมาณ 1-2 ปี ช่วงเวลาที่อยู่ในสถาบันการศึกษา เขาสนใจภาษาละติน กรีก ตรรกวิทยา จริยธรรมและปรัชญากรีก ศึกษาผลงานของโคเปอร์นิคัส, กาลิเลโอ, เคปเลอร์, เดสการ์ตส นิวตันยังสนใจศาสตร์หลากหลายแขนง ไม่ว่าจะเป็นดาราศาสตร์ กลศาสตร์ คณิตศาสตร์ ทัศนศาสตร์ และเคมี นิวตัน ใช้เวลาส่วนหนึ่งเป็นคนรับใช้นิสิตรุ่นพี่หาเงินมาเป็นค่าการศึกษาและใช้ยังชีพ

ช่วง ค.ศ. 1665 (พ.ศ. 2208) หลังจากนิวตัน สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี (BA degree) อังกฤษต้องรับมือกับกาฬโรคระบาด มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ปิดทำการ ทำให้นิวตัน ต้องเดินทางกลับไปพักที่บ้านในวูลสธอร์ป ช่วงเวลา 19 เดือนที่เขาอาศัยในบ้านพัก คือช่วงที่เขาค้นพบกฎและสิ่งสำคัญทางวิทยาศาสตร์มากมาย

อัปเดตเพิ่มเติม : เชื่อกันว่าช่วงเวลาระหว่างฤดูหนาว ค.ศ. 1664 และ ตุลาคม 1666 คือช่วงที่เขา “พัฒนา” ทฤษฎีแคลคูลัส (Brian E. Blank, 2009) ช่วงเวลานั้นเขาสร้างความเข้าใจในข้อมูลเชิงคณิตศาสตร์ที่สำคัญหลายด้าน ซึ่งความเข้าใจใหม่ๆ เหล่านี้กลายมาเป็นแคลคูลัส ฯลฯ ในเวลาต่อมา

ข้อสังเกตเพิ่มเติมต่อกิจกรรมของนิวตัน ในช่วงเวลาที่เกิดโรคระบาดนั้น Richard Westfall นักวิชาการและนักเขียนหนังสือประวัตินิวตันในชื่อ “Never at Rest” เสนอว่า นิวตัน เริ่มคิดถึงคำถามและข้อสงสัยในทางวิทยาศาสตร์ขณะศึกษาในห้องส่วนตัวที่วิทยาลัยทรินิตี้ เพื่อใช้เข้าทำแบบทดสอบก่อนหน้าเกิดโรคระบาดแล้ว โดยอ้างอิงหลักฐานจากกระดาษจดบันทึกลิสต์สิ่งที่เขาพยายามจะไขข้อสงสัย ตัวอย่างในลิสต์ อาทิ “สาร(วัตถุ), ตำแหน่ง, เวลา, การเคลื่อนที่…แสง, สี, การมองเห็น…” 

ขณะที่ช่วงเวลาหนึ่งปีก่อนเกิดโรคระบาด คือช่วงแรกที่นิวตัน เริ่มลงลึกถึงแนวความคิดเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ และเริ่มค้นพบศักยภาพของตัวเองซึ่งจะออกดอกออกผลเมื่อเขาเดินทางกลับไปถึงบ้าน เวลาต่อมาเขาเข้าถึงกุญแจสำคัญของปริศนาอันจะนำไปสู่แคลคูลัส ในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูหนาวก่อนหน้าจะเดินทางออกจากเคมบริดจ์

หลังจากโรคระบาดจางลง ในปี 1666 นิวตันยังเดินหน้าทำแบบเดียวกันเมื่อเขากลับถึงทรินิตี้ (Thomas Levenson, 2020)

บางแหล่งข้อมูลชี้แบบเจาะจงว่า ในเดือนมกราคม ค.ศ. 1666 (พ.ศ. 2209) เขาสร้างวิชาแคลคูลัส ซึ่งนิวตันเรียกว่า method of fluxions

ต่อมาในเดือนพฤษภาคมก็ค้นพบทฤษฎีแสงอาทิตย์ และเชื่อกันว่า ในช่วงนี้นี่เองที่นิวตัน สังเกตเห็นแอปเปิลที่หล่นจากต้น นำมาสู่แรงบันดาลใจซึ่งพัฒนามาสู่กฎแรงโน้มถ่วงตามตำนานที่เล่าขานกันว่า ขณะที่นิวตัน นั่งคิดสาเหตุที่ทำให้ดวงจันทร์โคจรรอบโลก เขาได้ยินเสียงแอปเปิลหล่นจากต้นไม้ จึงเริ่มเชื่อมโยงเหตุการณ์ระหว่างดวงจันทร์โคจรรอบโลก เข้ากับข้อสังเกตเรื่องแรงโน้มถ่วง แล้วนำมาสู่ข้อสรุปว่า แรงโน้มถ่วงดึงดูดทั้งแอปเปิลให้ตกลงสู่พื้น และดึงดูดดวงจันทร์โคจรรอบโลก

เหตุการณ์พบแอปเปิลตกนี้ถือเป็นตำนานเรื่องเล่าอมตะอีกเรื่องในประวัติศาสตร์โลก แต่เชื่อกันว่า ขณะที่นิวตัน พบเห็นแอปเปิลตกลงมา เขายังไม่ได้วิเคราะห์ออกมาเป็นทฤษฎีในเวลานั้นเลย แต่ใช้เวลาอีกหลายปีพัฒนามาเป็นทฤษฎีแบบสมบูรณ์

นอกเหนือจากบุคลิกเงียบขรึม โดดเดี่ยว อันเนื่องมาจากสภาพครอบครัวในวัยเด็กที่ห่างไกลจากแม่แล้ว ในชีวิตที่โดดเดี่ยวของนิวตัน ยังมี “คู่ปรับ” รายหนึ่งคือนักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันนามว่า “ก็อตตฟรีด ไลบ์นิซ” (Gottfried Leibniz) ซึ่งทั้งคู่เป็นคู่กรณีในข้อถกเถียงว่า ใครเป็นคนคิดค้นแคลคูลัส ก่อนกันแน่

จากข้อมูลในอังกฤษ นิวตัน พัฒนาแคลคูลัส เวอร์ชั่นของเขาเมื่อทศวรรษ 1660s แต่ในช่วงเวลานั้นยังไม่ได้ตีพิมพ์เผยแพร่งาน ขณะที่ไลบ์นิซ คิดค้นแคลคูลัสฉบับของเขาในช่วง 1670s และเผยแพร่ผลงานของตัวเองในทศวรรษต่อมา ทั้งคู่ต่างกล่าวหากันว่าคัดลอกผลงานกันและกัน นิวตัน กล่าวหาว่า ไลบ์นิซ ขโมยแนวคิดของเขาจากงานเขียนที่ไม่ได้ออกตีพิมพ์ หลังจากเอกสารสรุปเนื้อหาโดยคร่าวกระจายอยู่ในแวดวงราชสมาคม (Royal Society) ส่วนไลบ์นิซ ก็ยืนยันว่าเขาค้นพบข้อสรุปด้วยตัวเอง และกล่าวหาว่า นิวตัน ขโมยแนวคิดจากงานของเขาที่ตีพิมพ์เผยแพร่แล้ว

อย่างไรก็ตาม แคลคูลัส ที่ใช้กันแพร่หลายในปัจจุบันมักปรากฏเป็นระบบแคลคูลัสของไลบ์นิซ


อ้างอิง:

NIX, ELIZABETH. “9 Things You May Not Know About Isaac Newton”. History. Online. Published 15 JUL 2015. Access 2 MAR 2020. <https://www.history.com/news/9-things-you-may-not-know-about-isaac-newton>

สุทัศน์ ยกส้าน. สุดยอดนักฟิสิกส์โลก. กรุงเทพฯ : สารคดี, 2554.

เพิ่มเติม

Brian E. Blank. “The Calculus Wars, Book Reviewed by Brian E. Blank”. American Mathematical Society, Vol.56 Number 5. Online. Access 4 JAN 2020. <https://www.ams.org/notices/200905/rtx090500602p.pdf>

Thomas Levenson. “The Truth About Isaac Newton’s Productive Plague”. The New Yorker. Online. Published 6 APR 2020. Access 4 JAN 2020. <https://www.newyorker.com/culture/cultural-comment/the-truth-about-isaac-newtons-productive-plague>


เผยแพร่เนื้อหาในระบบออนไลน์ครั้งแรกเมื่อ 2 มีนาคม 2563 / ปรับปรุงแก้ไขเนื้อหาเมื่อ 20 มีนาคม 2563

บทความก่อนหน้านี้
บทความถัดไป