โลกรู้จัก "Isaac Newton" ในฐานะเป็นผู้วางรากฐานของวิชาฟิสิกส์ยุคใหม่ ด้วยการตั้งกฎการเคลื่อนที่ของสรรพสสารในเอกภพ และพบกฎแรงดึงดูดระหว่างมวล ซึ่งได้ทำให้เกิดการปฏิรูป และปฏิวัติวิทยาศาสตร์อย่างมโหฬาร ด้วยการชักนำสังคมให้เลิกเชื่อถือในไสยศาสตร์ (ได้ระดับหนึ่ง) และได้วางพื้นฐานของการพัฒนาเทคโนโลยีซึ่งทำให้เกิดยุคอุตสาหกรรมในเวลาต่อมา แต่สิ่งที่โลกรู้เกี่ยวกับผลงานวิทยาศาสตร์ของ Newton กลับเป็นสิ่งที่ Newton เองไม่ได้ให้ความสำคัญมาก เพราะปัญหาที่ Newton สนใจมากที่สุด คือ การแปลจารึกโบราณ การเล่นแร่แปรธาตุ และการเข้าใจแก่นแท้ของคำสอนในคริสต์ศาสนา ดังนั้นจึงได้ใช้ความรู้วิทยาศาสตร์ที่ตนสร้าง ในการพยากรณ์ปรากฏการณ์ต่างๆ ทางดาราศาสตร์ รวมถึงวันสิ้นโลกที่จะเกิดตามความเชื่อของชาว Hebrew ด้วย
เมื่อวันที่ 13-14 กรกฎาคม ปี 1936 ที่ศูนย์ประมูลของเก่า Sotheby's ในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ได้มีการนำเอกสารจำนวนมากที่เป็นต้นฉบับลายมือเขียนเป็นภาษาละตินและอังกฤษ โดย Isaac Newton ออกประมูลขาย โดย Viscount Lymington ซึ่งเป็นเจ้าของเอกสารได้อ้างว่า เป็นงานเขียนของ Newton ที่เกี่ยวกับศาสนาและการเล่นแร่แปรธาตุ ซึ่งเป็นเรื่องที่ Newton สนใจมาก แต่โลกภายนอกมิได้รับรู้เกี่ยวกับความสนใจในทั้งสองเรื่องนี้เลย บรรดาพิพิธภัณฑ์ทั่วโลกจึงต้องการจะซื้อหลักฐานทางประวัติศาสตร์เหล่านี้ไปครอบครอง ในที่สุด John Maynard Keynes ซึ่งเป็นนักเศรษฐศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงโด่งดังก็ได้ซื้อเอกสารทั้งหมดไป และก่อนที่ Keynes จะเสียชีวิตในปี 1946 เขาได้มอบเอกสารให้นำไปเก็บที่หอจดหมายเหตุของวิทยาลัย King's College แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge ไป
การอ่านเอกสารและแปลบทความที่ Newton เขียน ได้ทำให้ Keynes ตระหนักว่า แม้ Newton จะเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่โลกรู้จักดีที่สุดคนหนึ่ง เพราะเป็นบุคคลแรกที่ได้นำโลกเข้าสู่ความเป็นวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ แต่ในเวลาเดียวกัน Newton ก็เป็นนักมายากลคนสุดท้ายของโลกด้วย เพราะหลังจากที่ Newton จากไปแล้ว วิทยาการด้านการเล่นแร่แปรธาตุก็เริ่มสูญหายไปจาก
ในการทุ่มเทสนใจเรื่องเล่นแร่แปรธาตุนั้น Newton ต้องการจะหาศิลาของนักปรัชญา (philosopher's stone) ซึ่งผู้คนในเวลานั้นเชื่อกันว่า เป็นยาอายุวัฒนะที่ทำให้คนไม่ชรา อีกทั้งสามารถรักษาโรคได้ทุกชนิด และสามารถแปลงธาตุที่มีราคาถูก เช่น ตะกั่ว ดีบุก และสังกะสี ให้เป็นทองคำได้ และในการหาศิลานี้ Newton ได้ทดลองนำธาตุต่าง ๆ มาผสมกันแล้วเผาไฟ อย่างติดต่อกันนานเป็นเดือน เพราะรู้ดีว่าใครที่สร้างศิลานักปรัชญาได้เป็นคนแรก จะมีชื่อเสียงและมีฐานะร่ำรวย ดังนั้นการมีความรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้โดยเฉพาะ จึงเป็นความลับสุดยอดที่จะต้องไม่ให้ใครคนอื่นรู้ ด้วยเหตุนี้ Newton จึงได้พยายามปกปิดการทดลองของตนเกี่ยวกับเรื่องเล่นแร่แปรธาตุมาโดยตลอด เช่น ได้เขียนชื่อสารต่าง ๆ ที่นำมาทดลองในรูปของรหัส โดยใช้ชื่อสัตว์ต่าง ๆ ในเทพนิยาย และชื่อของเทวดาแทนธาตุ เช่น ใช้ชื่อเทพ Vulcan, Venus และ Mars แทนไฟ ทองแดง และเหล็ก ตามลำดับ และเรียกชื่อสารประกอบว่า green lion หรือ minstrel blood เป็นต้น ซึ่งชื่อนี้ แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันก็ยังไม่รู้ว่า Newton ใช้สารประกอบอะไร นอกจากเหตุผลนี้แล้ว การปกปิดผลของงานด้านนี้ก็เป็นเรื่องใหญ่ เพราะถ้ามีคนนำผลงานไปอ้างแล้วไม่ประสบความสำเร็จ Newton ก็อาจจะถูกนำตัวไปแขวนคอ ด้วยข้อหาว่าหลอกลวงสังคม
การทำงานอย่างคร่ำเคร่ง โดยใช้เทคนิคการเผาปรอทให้ร้อนอย่างต่อเนื่องเป็นเดือน อาจทำให้ไอปรอทจากเตาลอยมาจับที่เส้นผมมาก จน Newton มีผมหงอกก่อนวัยอันควร และอาจทำให้ Newton ต้องเสียชีวิตด้วยโรคปรอทเป็นพิษก็เป็นได้
นอกจากจะสนใจเรื่องการเล่นแร่แปรธาตุแล้ว Newton ยังสนใจเรื่องคริสต์ศาสนาเป็นอย่างมากด้วย และได้ศึกษาคัมภีร์ไบเบิลอย่างละเอียด จากนั้นก็ได้พยายามโยงเนื้อหาที่อยู่ในคัมภีร์กับเหตุผลเชิงวิทยาศาสตร์ เช่น Newton เชื่อในคำสอนของ Archbishop James Ussher ที่อ้างว่าเอกภพได้ถือกำเนิดในวันที่ 23 ตุลาคม เมื่อก่อนคริสต์ศักราช 4004 ปี จากนั้น Newton ก็ได้ครุ่นคิดเรื่องจุดจบของโลกต่อ และพบว่าน่าจะสิ้นสุดในปี 2060 นอกจากนี้ก็ยังเชื่ออีกว่า พระเจ้าทรงสร้างโลกโดยใช้เวลา 7 วัน แล้วหนึ่งวันในสมัยนั้น เป็นเวลาที่นานกว่าหนึ่งวันในปัจจุบันมาก
การค้นหาเอกสารทุกชิ้นที่ Newton ได้เขียนไว้ และเอกสารอื่น ๆ ที่ถูกเก็บในห้องสมุดต่าง ๆ ทั่วโลก ทั้งที่ในประเทศอังกฤษ, อเมริกา, อิสราเอล, สวิตเซอร์แลนด์ ฯลฯ ได้แสดงข้อมูลว่า Newton ได้เขียนบทความที่เกี่ยวกับศาสนามากที่สุด คือ มากถึง 3.5 ล้านคำ ส่วนเขียนเกี่ยวกับการเล่นแร่แปรธาตุนั้น มีประมาณ 1.2 ล้านคำ และอีก 1 ล้านคำเป็นเรื่องวิทยาศาสตร์ กับอีก 1 ล้านคำ เป็นงานเขียนเรื่องการบริหารในฐานะนายกของสมาคม Royal Society และประธานผู้บริหารโรงกษาปณ์แห่งชาติ
การที่ Newton มีความสนใจในศาสนามากนี้ มิใช่เรื่องแปลก เพราะผู้คนในสมัยนั้น ส่วนใหญ่เป็นคนเคร่งศาสนา แต่ Newton อาจจะเคร่งและศรัทธามากกว่าคนทั่วไป จนอาจจะกล่าวได้ว่า เคร่งระดับสุดโต่ง เพราะ Newton คิดว่าคำสอนเรื่อง Trinity (พระตรีเอกภาพ) ที่พระเจ้าองค์เดียวสามารถเป็นได้ทั้งสามพระบุคคล คือ พระบิดา (Father) พระบุตร (Son) และพระวิญญาณ (Holy Spirit) นั้น เป็นเรื่องโกหก นอกจากนั้น Newton ก็เป็นคริสต์ศาสนิกชนนิกาย Anglican ผู้คิดว่านิกายคาทอลิกเป็นนิกายของพวกมาร และการที่กองทัพของพวกฮั่น (Hun) ภายใต้การนำของแม่ทัพชื่อ Attila ซึ่งได้สังหารและทรมานบรรดานักบวชกับแม่ชีนิกายคาทอลิกนั้นเป็นเรื่องที่ดีและเหมาะสม เพราะเป็นพระดำริของพระเจ้า Newton ยังเชื่ออีกว่าองค์สันตะปาปาที่กรุงโรมทรงมีความเห็นต่อต้านคำสอนของพระเยซูหลายเรื่อง Newton จึงได้ปกปิดความเชื่อเหล่านี้ เพราะเกรงว่า จะถูกตราหน้าเป็นคนนอกรีต
แต่การที่ Newton สนใจวิทยาศาสตร์และศาสนาในเวลาเดียวกันนั้นก็น่าจะเป็นเรื่องดี เพราะ Newton เชื่อมั่นว่าการรู้วิทยาศาสตร์จะทำให้มนุษย์เข้าใจพระหฤทัยในพระเจ้าว่า พระองค์ทรงสร้างเอกภพด้วยเหตุผลอะไร และทรงใช้หลักการรูปแบบใด Newton ยังเชื่ออีกว่าพระเจ้าทรงเป็นบุคคลอมตะอย่างนิจนิรันดร์ คือ ไม่เปลี่ยนแปลงเลย ในทำนองเดียวกับความคิดเรื่องเวลาและระยะทางในวิทยาศาสตร์ ซึ่ง Newton คิดว่าเป็นปริมาณที่ไม่เปลี่ยนแปลง ไม่ว่าใครจะอยู่นิ่งหรือจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใดก็ตาม เวลาและระยะทางที่ทุกคนวัดได้จะมีค่าเท่ากันทุกครั้งไป
Newton เกิดเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม ปี 1642 นี่คือวันคริสต์มาสในประเทศอังกฤษ (แต่ในประเทศอื่น ๆ ของยุโรป จะเป็นวันที่ 4 มกราคม ปี 1643 ทั้งนี้เพราะคนอังกฤษไม่ยอมรับปฏิทินที่องค์สันตะปาปา Gregory ที่ 13 ทรงกำหนด เพราะคิดว่าพระองค์ทรงใช้หลักการนับวันที่นักดาราศาสตร์ไม่ยอมรับ จนกระทั่งปี 1752 สังคมอังกฤษและอเมริกันจึงได้ยอมรับปฏิทินของยุโรป) ที่หมู่บ้าน Woolsthorpe ใกล้เมือง Grantham ในแคว้น Lincolnshire ของประเทศอังกฤษ ซึ่งเป็นปีเดียวกับที่ Galileo Galilei เสียชีวิต
ประเทศอังกฤษในช่วงเวลานั้นมีความโกลาหลวุ่นวายมาก เพราะเกิดสงครามกลางเมืองที่ได้ทำให้พระเจ้า Charles ที่ 1 แห่งอังกฤษ ทรงถูกสำเร็จโทษด้วยการถูกตัดพระเศียร เมื่อวันที่ 30 มกราคม ปี 1649 (ในเวลานั้น Newton มีอายุได้ 7 ขวบ) ด้วยข้อหาว่าทรงทรยศต่อประเทศชาติ ด้วยการชักนำกองทัพสก็อตและไอริช ให้มาโจมตีประเทศอังกฤษ สงครามกลางเมืองที่เกิดขึ้นได้ทำให้ผู้คนล้มตายมากมาย และสังคมมีความแตกแยก หลังจากที่รัฐสภาอังกฤษได้พยายามแสวงหากษัตริย์องค์ใหม่มาปกครอง แต่ก็หาไม่ได้ Oliver Cromwell จึงได้ขึ้นปกครองแทนในตำแหน่ง Lord Protector ในลักษณะที่เป็นเผด็จการมาก และได้เสียชีวิต เพราะได้ถูกวางยาพิษ แล้วอังกฤษก็ได้กษัตริย์องค์ใหม่ คือ พระเจ้า Charles ที่ 2 ซึ่งเป็นพระราชโอรสในพระเจ้า Charles ที่ 1 ได้เสด็จขึ้นครองราชย์เมื่อปี 1660
แม้บ้านเมืองจะปั่นป่วนสักปานใด แต่นักวิชาการของอังกฤษก็ยังทำงานต่อไป และได้จัดตั้งสมาคมส่งเสริมวิทยาศาสตร์ชื่อ College for the Promoting of Physico-Mathematical Experimental Learning ซึ่งสมาคมนี้ในเวลาต่อมาได้เปลี่ยนชื่อเป็นสมาคม Royal Society ในพระบรมราชูปถัมภ์ เหตุการณ์นี้ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์อังกฤษมีขวัญและกำลังใจในการทำงานดีขึ้นมาก สมาคมจึงมีสมาชิกที่มีชื่อเสียงมากหลายคน เช่น Robert Boyle ผู้พบกฎของ Boyle เมื่อปี 1662 ซึ่งกฎนี้ได้แถลงว่า ถ้าอุณหภูมิของแก๊สไม่เปลี่ยนแปลง ผลคุณระหว่างความดัน (P) ของแก๊ส กับปริมาตร (V) ของแก๊สนั้น จะมีค่าคงตัว นั่นคือ PV = ค่าคงตัว
นอกจาก Boyle แล้ว สมาคมก็ยังมี Robert Hooke ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์คนสำคัญอีกคนหนึ่งที่ได้ประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์ และได้เขียนหนังสือชื่อ Micrographia ที่ยิ่งใหญ่ เพราะมีภาพที่ Hooke ใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดู จึงทำให้มนุษย์ได้เห็นสิ่งที่มีขนาดเล็กมาก เช่น ตาประกอบของแมลงวัน โครงสร้างของปีกผีเสื้อ และรายละเอียดของขนนก ฯลฯ หนังสือเล่มนี้ยังมีภาพประกอบที่เพื่อนของ Hooke ชื่อ Christopher Wren ซึ่งเป็นสถาปนิกคนสำคัญ ผู้ออกแบบสร้างวิหาร St. Paul’s เป็นคนวาดด้วย ครั้นเมื่อ Hooke ได้เห็นรูพรุนมากมายในเนื้อของจุกคอร์ก เขาจึงเรียกมันว่า cell ซึ่งมีความหมายว่าห้องเล็ก ๆ แต่มิใช่ cell ในความหมายทางชีววิทยาดังที่ใช้กันในทุกวันนี้ ในส่วนของความสามัคคีระหว่างสมาชิกของ Royal Society นั้น เป็นที่น่าสังเกตว่าทั้ง Newton และ Hooke ต่างก็เกลียดชังซึ่งกันและกัน เพราะ Hooke ได้กล่าวหาว่า Newton แอบขโมยความคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงของเขาไป และไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีของ Newton ที่ว่า แสงเป็นอนุภาค ดังนั้น Newton ซึ่งเป็นคนที่อ่อนไหวต่อคำกล่าวหา และคำวิพากษ์วิจารณ์ จึงได้ตัดสินใจหลบลี้หนีสังคมวิชาการไป โดยตั้งใจว่าจะไม่ตีพิมพ์ผลงานใดๆ อีกเลย
ในปี 1673 ได้เกิดเหตุการณ์กาฬโรคระบาดหนักในประเทศอังกฤษ เมื่อนักเดินทางจากฮอลแลนด์ที่ป่วยเป็นกาฬโรคได้เดินทางเข้าประเทศอังกฤษ และภัยจากโรคร้ายนี้ได้ทำให้ประชากรในลอนดอนซึ่งมีประมาณ 460,000 คน ถูกคุกคามชีวิต และเมื่อมีคนต้องเสียชีวิตประมาณ 20,000 คน เหตุการณ์นี้ได้ทำให้รถที่เคยใช้ขนขยะต้องมาขนศพคนตายแทน เพื่อนำไปให้สัปเหร่อฝังในหลุมรวม โดยพนักงานขนศพก็จะสูบบุหรี่ไปตลอดเวลาที่ลำเลียงศพ เพราะแพทย์ในสมัยนั้นเชื่อว่า ควันบุหรี่สามารถป้องกันกาฬโรคได้ และเวลาบ้านใดมีคนป่วยเป็นกาฬโรค ประตูของบ้านนั้นก็จะถูกทาเป็นรูปไม้กางเขนสีแดง เพื่อเตือนคนไม่ให้เข้าใกล้ เมื่อกาฬโรคได้ระบาดถึงเมือง Cambridge มหาวิทยาลัยที่นั่นจึงสั่งปิดภาคเรียน ทำให้ Newton ต้องเดินทางกลับบ้านเกิดที่หมู่บ้าน Woolsthorpe และต้องพำนักที่นั่นเป็นเวลานานถึง 19 เดือน คือ จนกระทั่งการระบาดได้ยุติ
ช่วงเวลาดังกล่าวนี้ นับเป็นช่วงเวลาที่สำคัญมากที่สุดช่วงหนึ่งของมนุษย์ชาติ เพราะ Newton ซึ่งทำงานตลอดเวลาได้พบทฤษฎีบททวินาม (binomial theorem) สร้างวิชา calculus ที่ Newton เรียกว่า method of fluxions และได้พบว่า แสงอาทิตย์ประกอบด้วยแสงสีต่าง ๆ เจ็ดสี รวมถึงได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง ซึ่งได้ทำให้ภาพที่ตาเห็นในกล้องปราศจากการคลาดสี (chromatic aberration) และผลงานนี้ที่ได้ทำให้ Newton ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Royal Society (F.R.S.)
ในปี 1684 เมื่อ Edmond Halley ซึ่งเป็นตัวแทนของสมาคม Royal Society เดินทางมาเยี่ยม Newton ที่มหาวิทยาลัย Cambridge และได้ถาม Newton ว่า ถ้าแรงที่กระทำระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์แปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสองจริง วงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์จะเป็นเช่นไร ซึ่ง Newton ก็ได้ตอบไปในทันทีว่า เป็น “วงรี” Halley จึงได้ขอให้ Newton เผยแพร่สิ่งที่ Newton รู้ โดยจะให้เงินสนับสนุนในการตีพิมพ์เผยแพร่ แล้ว Newton ก็ได้เขียนตำรา Mathematical Principles of Natural Philosophy หรือที่รู้จักในนามสั้นๆ ว่า “Principia” แล้วหลังจากนั้นโลกวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีก็ได้เริ่มเปลี่ยนแปลงอย่างมโหฬาร
ดังนั้นการพบปะสนทนาระหว่าง Newton กับ Halley จึงเป็นการสังสรรค์ที่ไม่ธรรมดา คือ ยิ่งใหญ่มาก ซึ่งอาจเปรียบได้กับการพบปะระหว่างอาจารย์ Aristotle กับศิษย์ คือ จักรพรรดิ Alexander มหาราช และการพบปะระหว่างจักรพรรดิ Moctezuma แห่งอาณาจักรอินคากับแม่ทัพ Hernán Cortés ของสเปน ซึ่งมีผลทำให้อาณาจักรอินคาล่มสลาย เพราะเมื่อ Halley ได้กลับไปรายงานการพบปะกับ Newton ให้บรรดาสมาชิกของ Royal Society ทราบว่า Newton สามารถอธิบายการเคลื่อนที่ของดาวทุกดวงในเอกภพได้แล้ว โดย Newton ได้มอบผลงานเรื่อง “De motu corporum” (On the motion of bodies) ของตนให้ Halley อ่าน ในปี 1684 และเมื่อถึงปี 1687 ในตำรา “Principia” ของ Newton ก็ได้อธิบายการทำงานของแรงโน้มถ่วงในเอกภพได้อย่างสมบูรณ์ แล้วผลงานนี้กับกฎการเคลื่อนที่ก็ได้ถูกนำมาใช้เป็นทฤษฎีพื้นฐานที่นักฟิสิกส์ และนักดาราศาสตร์ทุกคนจำเป็นต้องใช้ในการศึกษาธรรมชาติด้านกายภาพตลอดมาจนถึงปัจจุบัน
หลังจากที่ Newton ประสบความสำเร็จแล้ว นักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ทุกคนก็ได้รับแรงดลใจที่จะพัฒนาทฤษฎีกลศาสตร์ให้มีความสมบูรณ์ยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในกรณีที่ระบบมีวัตถุตั้งแต่ 3 ก้อนขึ้นไป (เช่น ดวงจันทร์ โลก และดวงอาทิตย์) ซึ่งมีแรงโน้มถ่วงกระทำกัน ดังในปี 1772 นักคณิตศาสตร์ชาวสวิสชื่อ Leonhard Euler ได้ศึกษาอิทธิพลของดวงอาทิตย์ที่มีต่อลักษณะการโคจรของดวงจันทร์รอบโลก และในปี 1830 นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ Carl Gustav Jacobi ก็ได้ศึกษาปัญหานี้เช่นกัน และพบว่าไม่มีใครสามารถจะหาคำตอบของการเคลื่อนที่ที่เป็นสูตรสำเร็จได้ ในกรณีที่ระบบนั้นประกอบด้วยอนุภาคสามอนุภาคที่มีอันตรกิริยาโน้มถ่วงต่อกัน ลุถึงปี 1892 นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อ Henri Poincaré ก็สามารถพิสูจน์ได้ว่าระบบที่มีสามอนุภาค เป็นระบบแบบอลวน (chaos) ที่คำตอบจะเป็นเช่นไร ก็ขึ้นกับเงื่อนไขเบื้องต้น เพราะถ้าเงื่อนไขเบื้องต้นแตกต่างไปหรือเปลี่ยนไปเพียงเล็กน้อย คำตอบสุดท้ายก็จะไม่เหมือนเดิมเลย
ติดตาม : ตอนที่ 2 ชีวิตที่ถูกปกปิดของ "Isaac Newton" ผู้เป็นประทีปแห่งปัญญา ได้ในวันศุกร์ถัดไป
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์
