โลกเข้าใจผิดกฎฟิสิกส์ของนิวตันเรื่อง “ความเฉื่อย” มากว่า 300 ปี

นักเรียนนักศึกษาที่ได้ท่องจำเนื้อหาของวิชาฟิสิกส์ คงทราบกันดีว่ากฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton’s laws of motion) ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของวิชานี้ มีอยู่ด้วยกัน 3 ข้อ

แต่ใครจะคาดคิดว่า พวกเราต่างท่องจำและทำความเข้าใจกฎข้อแรกที่ว่าด้วยความเฉื่อย (inertia) กันมาอย่างผิด ๆ โดยความหมายของกฎข้อนี้ที่เล่าเรียนและประยุกต์ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน คลาดเคลื่อนไปจากต้นฉบับที่นิวตันตั้งใจเขียนเอาไว้เป็นภาษาละติน เมื่อกว่า 300 ปีก่อน

ผศ.ดร.แดเนียล ฮุก ผู้เชี่ยวชาญปรัชญาภาษาศาสตร์และคณิตศาสตร์ จากสถาบันโพลีเทคนิคและมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเวอร์จิเนีย (Virginia Tech) ของสหรัฐฯ คือผู้ค้นพบความผิดพลาดดังกล่าว โดยเขาชี้ว่างานแปลภาษาอังกฤษฉบับแรกที่ทำขึ้นเมื่อปี 1729 โดยถอดความจากตำรา Principia ของนิวตัน ที่เขียนขึ้นเป็นภาษาละตินเมื่อปี 1687 ได้แปลข้ามคำสำคัญคำหนึ่งไป และเลือกใช้คำในภาษาอังกฤษมาแทนที่อย่างไม่ถูกต้อง

ผศ.ดร.ฮุก ได้ตีพิมพ์ผลการศึกษาข้างต้นลงในวารสาร “ปรัชญาวิทยาศาสตร์” (Philosophy of Science) โดยระบุว่า “การแปลผิดพลาดอย่างเงอะงะงุ่มง่าม” ทำให้เกิดความเข้าใจผิดในกฎข้อแรกที่กำกับควบคุมการเคลื่อนไหวของสรรพสิ่งในจักรวาลไปเล็กน้อย แต่ความผิดพลาดนี้ก็ถูกส่งต่อกันมายาวนานจากรุ่นสู่รุ่นกว่า 3 ศตวรรษ โดยปราศจากผู้ทักท้วง

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อแรกนั้นระบุว่า วัตถุที่หยุดนิ่งจะคงอยู่ในสภาพเช่นนั้นต่อไปเรื่อย ๆ เว้นแต่จะมีแรงภายนอกมากระทำ ส่วนวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะไม่เปลี่ยนแปลงความเร็ว เว้นแต่จะมีแรงภายนอกมากระทำเช่นกัน

ผศ.ดร.ฮุกชี้ว่า คำสันธาน “เว้นแต่” (unless) ซึ่งใช้เชื่อมประโยคที่เป็นใจความของกฎดังกล่าวเป็นการแปลผิด โดยผู้ที่แปลงานของนิวตันเป็นภาษาอังกฤษคนแรก ได้เลือกคำนี้มาใช้แทนคำภาษาละติน quatenus ในต้นฉบับ ทั้งที่จริงแล้วคำนี้มีความหมายว่า “เท่ากับที่” (insofar) ต่างหาก

ดังนั้นคำแปลที่ถูกต้อง ซึ่งตรงตามแนวคิดดั้งเดิมที่นิวตันต้องการใช้อธิบายเรื่องความเฉื่อย จะเขียนออกมาใหม่ได้ว่า “วัตถุต่าง ๆ ทั้งที่หยุดนิ่งและเคลื่อนที่ จะอยู่ในสภาพเท่ากับที่แรงภายนอกกระทำ”

ผศ.ดร.ฮุก บอกว่า คำแปลใหม่ไม่ได้ทำให้การคำนวณหรือการประยุกต์ใช้กฎของความเฉื่อยต้องเปลี่ยนแปลงไป แต่ถึงกระนั้นก็ตาม คำแปลที่ถูกต้องจะแสดงถึงเจตนารมณ์ที่แท้จริงของนิวตัน ซึ่งต้องการจะอธิบายกฎการเคลื่อนที่โดยเริ่มต้นจากจุดสำคัญที่ว่า สรรพสิ่งในจักรวาลล้วนมีแรงภายนอกมากระทำ โดยอย่างน้อยก็ต้องอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงหรือแรงเสียดทานเสมอ

กล่าวโดยสรุปแล้ว วัตถุทั้งมวลทั้งที่หยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่โดยเปลี่ยนแปลงความเร็วหรือทิศทางนั้น ล้วนเป็นไปตามสภาพของแรงกระทำจากภายนอกทั้งสิ้น

แต่ทว่าคำแปลในแบบฉบับที่เราคุ้นเคยกลับชี้โดยนัยว่า มีวัตถุที่ดำรงอยู่โดยปราศจากแรงภายนอกมากระทำ ซึ่งไม่เป็นความจริง และไม่ใช่สิ่งที่นิวตันต้องการจะพูดตั้งแต่แรก

“เมื่อดูที่การยกตัวอย่างเพื่ออธิบายกฎข้อแรก นิวตันกล่าวถึงลูกข่างที่ค่อย ๆ หมุนช้าลงเรื่อย ๆ เนื่องจากเผชิญกับแรงเสียดทานของอากาศ การยกตัวอย่างเช่นนี้ชี้ชัดว่า นิวตันไม่ได้มีเจตนาจะกล่าวถึงวัตถุสมมติที่ปราศจากแรงกระทำจากภายนอก แต่เขากล่าวอธิบายเรื่องความเฉื่อยด้วยวัตถุจริงที่มีแรงภายนอกมากระทำตั้งแต่แรก”

“บางคนอาจมองว่า การตีความของผมเป็นเรื่องจุกจิกหยุมหยิมในเชิงอรรถศาสตร์ (semantics) หรือเป็นการแปลความหมายของภาษาแบบแหวกแนว จนไม่น่าจะถือเป็นเรื่องจริงจังชนิดคอขาดบาดตายอะไรนัก” ผศ.ดร.ฮุก กล่าว

อย่างไรก็ตาม เขายังเน้นย้ำด้วยว่าการศึกษาต้นฉบับของตำราฟิสิกส์ที่ถูกต้อง จะช่วยสะท้อนถึงข้อเท็จจริงทางประวัติศาสตร์ ซึ่งจะทำให้เราเข้าใจความเป็นมาและพัฒนาการของความรู้ทางวิทยาศาสตร์ได้

“การเปลี่ยนแปลงความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ทุกครั้ง ตั้งแต่ในกลุ่มหมอกอะตอมไปจนถึงดาราจักรขนาดยักษ์ที่หมุนเหวี่ยงตัวอยู่ตลอดเวลา ล้วนอยู่ภายใต้กฎการเคลื่อนที่ข้อแรกของนิวตัน” ผศ.ดร.ฮุก กล่าวสรุป