ไอแซก นิวตัน นักวิทยาศาสตร์ผู้ทรงอิทธิพล ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญทั้งด้านคณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ และฟิสิกส์ รวมทั้งยังเป็นนักเทววิทยาอีกด้วย ผลงานของนิวตันจัดว่าเป็นระดับ “สุดยอด” ของแต่ละสาขาวิชา เขาเป็นผู้คิดค้นวิชาแคลคูลัสที่เป็นคณิตศาสตร์ชั้นสูง เป็นผู้บัญญัติกฎการเคลื่อนที่ซึ่งเป็นพื้นฐานที่สำคัญยิ่งของวิชาฟิสิกส์ เป็นผู้ค้นพบและสร้างกฎแรงโน้มถ่วงสากลอันเป็นแกนหลักของวิชาดาราศาสตร์ และยังมีผลงานอื่นอีกมากมาย นิวตันทำให้วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าอย่างมาก ผลงานของเขามีอิทธิพลต่อการเรียนรู้และพัฒนาการทางวิทยาศาสตร์ตลอดหลายศตวรรษที่ผ่านมาจวบจนปัจจุบัน เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในผู้ทรงอิทธิพลที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ
ไอแซก นิวตัน นักวิทยาศาสตร์ผู้ทรงอิทธิพล นิวตันเป็นชาวอังกฤษเกิดที่หมู่บ้าน Woolsthorpe มณฑล Lincolnshire ในวันคริสต์มาสปี 1642 ปีเดียวกับที่กาลิเลโอเสียชีวิต ราวกับพระเจ้าได้ส่งอัจฉริยะคนใหม่มาสานต่อสิ่งที่กาลิเลโอริเริ่มไว้ให้สำเร็จลุล่วง พ่อของนิวตันเสียชีวิตก่อนเขาเกิด 3 เดือน เขาเป็นเด็กคลอดก่อนกำหนดตัวเล็กมากไม่มีผู้ใดคิดว่าจะรอดชีวิตได้ เมื่อนิวตันอายุได้ 3 ขวบมารดาของเขาแต่งงานใหม่และย้ายไปอยู่กับสามีใหม่ทิ้งเด็กน้อยให้อยู่กับยาย ช่วงอายุระหว่าง 12 – 17 ปีนิวตันได้เรียนหนังสือที่เมือง Grantham แต่ต้องออกมาทำฟาร์มที่เขาไม่ชอบเลยตามคำสั่งของแม่ที่กลายเป็นแม่หม้ายอีกครั้งอยู่ระยะหนึ่ง โชคของหนุ่มนิวตันยังดีที่อาจารย์ที่โรงเรียนของเขาสามารถเกลี้ยกล่อมแม่ให้ส่งเขากลับไปเรียนหนังสือได้สำเร็จ โอกาสของเขาจึงเริ่มดีขึ้น รวมทั้งผลการเรียนที่อยู่ระดับแถวหน้า
ปี 1661 นิวตันได้เข้าเรียนที่วิทยาลัยตรีนิตี้ (Trinity College) มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ เป็นนักศึกษาที่รับการช่วยเหลือทางการเงินจากวิทยาลัยแต่ต้องแลกกับการทำงานเป็นเด็กเสิร์ฟและคนทำความสะอาดห้องพักอยู่ 3 ปีก่อนจะได้รับทุนการศึกษาจนกว่าจะจบปริญญาโท หลังจากเขาเรียนจบปริญญาตรีได้ไม่นานมหาวิทยาลัยต้องปิดชั่วคราวเนื่องจากเกิดโรคระบาดครั้งใหญ่ ทำให้เขาต้องกลับไปอยู่ที่บ้านที่ Woolsthorpe เป็นเวลา 2 ปี แต่กลับเป็นช่วงเวลานี้เองที่นิวตันได้พัฒนาทฤษฎีของเขาเกี่ยวกับแคลคูลัส ธรรมชาติของแสง และกฎแรงโน้มถ่วงได้อย่างมาก
ปี 1667 นิวตันกลับไปเรียนต่อที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ไม่นานหลังจากนั้นเขาก็ได้รับเลือกให้เป็นนักวิจัยที่วิทยาลัยตรีนิตี้ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ต้องอุทิศตนถือบวชอันเป็นสิ่งที่นิวตันพยายามหลีกเลี่ยงเนื่องจากมุมมองที่ไม่เห็นด้วยกับฝ่ายศาสนา โชคดีที่ไม่มีกำหนดเวลาที่แน่นอนว่าต้องบวชเมื่อไรจึงอาจเลื่อนไปตลอดกาลก็ได้
แต่หลังจากที่เขาได้รับการแต่งตั้งเป็นเมธีลูเคเชียน (Lucasian Professor) ซึ่งเป็นตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์อันทรงเกียรติที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในปี 1669 เรื่องถือบวชจึงกลายเป็นเรื่องที่ตึงเครียดมากขึ้น นิวตันจัดการปัญหานี้ด้วยการขอยกเว้นสำหรับเขาเป็นกรณีพิเศษจากพระเจ้าชาลส์ที่ 2 และได้รับอนุญาต ความขัดแย้งระหว่างเขากับฝ่ายศาสนาจึงลดลงไป ปี 1672 นิวตันได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกของราชสมาคมแห่งลอนดอน (Royal Society) ซึ่งเป็นสมาคมของนักปราชญ์ด้านวิทยาศาสตร์เก่าแก่ที่สุดที่ยังมีอยู่ถึงปัจจุบัน
สุดยอดนักคณิตศาตร์แห่งยุค
ผลงานด้านคณิตศาสตร์ของนิวตันถูกกล่าวขานว่าเป็น “ความก้าวหน้าอันยิ่งใหญ่ในทุกสาขาของคณิตศาสตร์ยุคนั้น” เขาได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้คิดค้นวิชาแคลคูลัสร่วมกับกอทท์ฟรีดไลบ์นิซนักคณิตศาสตร์คนสำคัญชาวเยอรมันผู้ตีพิมพ์เป็นหนังสือในปี 1684 แต่ก่อนหน้านั้นไอแซก นิวตันได้คิดวิธีคำนวณเพื่อใช้แก้ปัญหากลศาสตร์ที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ซึ่งเขาเรียกว่า fluxion ซึ่งเป็นเรื่องเดียวกับ calculus ของไลบ์นิซ เพียงแต่นิวตันไม่ได้ตีพิมพ์เป็นหนังสือ แต่ได้สอดแทรกทั้งทฤษฎีและการประยุกต์ใช้ไว้ในหนังสือหลายเล่มที่พิมพ์ก่อนปี 1684 ทุกวันนี้นักประวัติศาสตร์คณิตศาสตร์ได้เห็นพ้องกันว่าไลบ์นิซและนิวตันสร้างแคลคูลัสขึ้นมาโดยไม่มีใครลอกเลียนใคร และนิวตันสร้างได้ก่อนไลบ์นิซประมาณ 10 ปี (แต่ไม่ตีพิมพ์) แต่สัญลักษณ์และเครื่องหมายของไลบ์นิซได้รับความนิยมมากกว่า
นิวตันเป็นผู้คิดค้นทฤษฎีบททวินามที่ใช้ได้สำหรับเลขยกกำลังใดๆ เขาเป็นผู้ค้นพบ Newton’s identities, Newton’s method, เส้นโค้งบนระนาบลูกบาศก์ (โพลีโนเมียลอันดับสามของตัวแปรสองตัว) เขามีส่วนอย่างสำคัญต่อทฤษฎี finite differences และเป็นคนแรกที่ใช้เศษส่วนเลขชี้กำลัง (fractional indices) และนำเรขาคณิตเชิงพิกัดมาใช้หาคำตอบจากสมการไดโอแฟนทีน เขาหาค่าผลบวกย่อยโดยประมาณของอนุกรมฮาร์โมนิกได้โดยใช้ลอการิทึม (ก่อนจะมีสมการผลรวมของออยเลอร์) และเป็นคนแรกที่ใช้อนุกรมกำลัง นิวตันสร้างผลงานด้านคณิตศาสตร์เยอะมากสมกับที่ได้รับการกล่าวขานจริงๆ
นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่
ผลงานเกี่ยวกับคุณสมบัติของแสงของนิวตันเริ่มจากปี 1666 ที่เขาสังเกตเห็นว่าสเปกตรัมของสีที่ออกจากปริซึมในตำแหน่งของความเบี่ยงเบนต่ำสุดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แม้ว่าแสงเข้าสู่ปริซึมเป็นวงกลมก็ตาม นำไปสู่ข้อสรุปที่ว่าสีเป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของแสง ต่อมาระหว่างปี 1670 ถึง 1672 ที่นิวตันสอนวิชาทัศนศาสตร์ (Optics) เขาได้ศึกษาการหักเหของแสงและค้นพบว่าแสงสีขาวเมื่อผ่านปริซึมจะเกิดแถบสี 7 สี (สีรุ้ง) และสามารถรวมกลับเป็นแสงสีขาวด้วยเลนส์และปริซึมอันที่สอง เขายังพบว่าลำแสงสีต่างๆจะไม่เปลี่ยนคุณสมบัติไม่ว่าจะผ่านการหักเห, การกระเจิง หรือการส่งผ่าน แสงจะยังคงสีเดิมไว้ ซึ่งนำไปสู่การสร้างทฤษฎีสีที่บอกว่าสีเป็นผลจากการที่วัตถุมีปฏิสัมพันธ์กับแสงที่มีสีอยู่แล้วไม่ใช่วัตถุสร้างสีเอง
จากงานเรื่องแสงของนิวตันทำให้เขาได้ข้อสรุปว่าเลนส์ของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง (Refracting Telescope) จะเห็นภาพไม่ค่อยชัดเนื่องจากการแผ่กระจายของแสงเป็นสี เพื่อพิสูจน์แนวคิดนี้เขาได้สร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้กระจกสะท้อนแสงแทนเลนส์เพื่อเลี่ยงปัญหาดังกล่าว นิวตันสร้างกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง (Reflecting Telescope) สำเร็จในปี 1668 ซึ่งกลายเป็นต้นแบบของกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ในงานดาราศาสตร์ในปัจจุบันแทบทั้งหมด นอกจากนี้เขายังสร้างกฎการเย็นตัว (Newton’s Law of cooling) และทำการคำนวณความเร็วของเสียงในทางทฤษฎีได้เป็นครั้งแรกอีกด้วย
นิวตันได้สร้างกฎการเคลื่อนที่ (Newton’s laws of motion) อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างวัตถุและแรงที่กระทำต่อมัน และการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ตอบสนองต่อแรงเหล่านั้น เขาได้พิสูจน์ว่าทั้งวัตถุบนโลกและวัตถุในท้องฟ้าล้วนอยู่ภายใต้กฎการเคลื่อนที่เดียวกัน นิวตันใช้กฎนี้อธิบายและตรวจสอบหาความจริงในการเคลื่อนที่ของวัตถุและระบบในหลายกรณี รวมทั้งการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันกลายเป็นพื้นฐานที่สำคัญของวิชากลศาสตร์เรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน มันมีประโยชน์อย่างมากต่อความก้าวหน้าในหลายเรื่องระหว่างการปฏิวัติอุตสาหกรรม และไม่เคยถูกปรับปรุงเลยมากว่า 200 ปี
ปี 1679 นิวตันหันมาสนใจศึกษาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุบนท้องฟ้าอีกครั้ง เขาครุ่นคิดพิจารณาเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและผลกระทบของมันที่มีต่อการโคจรของดาวเคราะห์โดยใช้กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์เป็นตัวอ้างอิง นิวตันได้ทำการพิสูจน์ว่าการโคจรเป็นวงรีของดาวเคราะห์เป็นผลมาจากแรงสู่ศูนย์กลางที่ผกผันกับรัศมียกกำลังสอง นำไปสู่การสร้างกฎแรงโน้มถ่วงสากล (Newton’s law of universal gravitation) อันลือลั่นซึ่งเป็นเสาหลักของการศึกษาทางดาราศาสตร์ตลอดช่วง 3 ศตวรรษที่ผ่านมาจนถึงปัจจุบัน และแม้ว่ากฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันจะถูกทดแทนด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ แต่มันยังคงถูกใช้งานและยังให้ผลการคำนวณที่ยอดเยี่ยมมาโดยตลอด ทฤษฎีสัมพัทธภาพจะใช้ในกรณีที่ต้องการความละเอียดสูงมากหรือมีสนามแรงโน้มถ่วงกำลังสูงมากเท่านั้น
นิวตันได้รวบรวมผลงานเรื่องกฎการเคลื่อนที่และกฎแรงโน้มถ่วงสากลเขียนเป็นหนังสือโดยใช้วิชาแคลคูลัสในการอธิบายและพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ หนังสือนี้กลายเป็นหนังสือที่สำคัญที่สุดเล่มหนึ่งในประวัติศาสตร์คือหนังสือ Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica หรือเรียกสั้นๆว่า Principia
