ในวิดีโอนี้ เราจะมาคุยกันในเรื่องของกฏข้อที่ 1 ของนิวตัน
และหลักการการเคลื่อนที่ของของนิวตันเป็นภาษาไทย
ซึ่งในกฏข้อแรกนี้กล่าวว่า วัตถุทุกวัตถุจะอยู่ในสถานะของกำลังที่เหลือ คืออยู่นิ่งๆ
โดยสภาวะนั้นมีการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงสม่ำเสมอ เว้นแต่
จะถูกแรงมาบังคับกระทำให้เปลี่ยน
ซึ่งเราจะกล่าวใหม่ได้ว่า วัตถุทุกวัตถุจะยังคงมีอยู่และเป็นเช่นนั้น
คือ จะอยู่กับที่หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่คงที่
นอกจากว่าจะถูกแรงกระทำให้เปลี่ยนสถานะ และทำตามผลกระทบนั้นๆ
โดยเฉพาะ แรงที่ไม่สมดุล และจะได้อธิบายต่อไป
ดังนั้นถ้าเรามีวัตถุที่อยู่นิ่งๆ
อย่างเช่นสมมติว่าผม มีหินอยู่ก่อนหนึ่ง
ซึ่งหินก้อนนี้วางอยู่ที่สนามหญ้า
ผมทำการสังเกตหินได้ว่า มันไม่เคลื่อนที่ สมมติว่าไม่มีอะไรไปกระทำที่หิน
ถ้าที่สนามหญ้าไม่มีแรงมากระทำที่หิน หินจะยังคงอยู่กับที่
ดังนั้นส่วนแรกที่เราจะสังเกตุคือ วัตถุุที่อยู่กับที่นิ่งๆ
ซึ่ง ผม จะไม่ทำในส่วนถัดไป เว้นแต่มีแรงมากระทำ
ชัดเจนว่าหินจะยังคงอยู่กับที่ ถ้ามันไม่มีแรงมากระทำ
ถ้าไม่มีใครพยายามดันหิน หรือ กลิ้งมัน หรือ ให้แรงกับมัน
ซึ่งนั้นจะเป็นส่วนถัดไป และยากขึ้นมาอีกนิดในกาารพิจารณา
วัตถุทุกวัตถุที่อยู่กับที่ หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
ยกเว้นมีแรงมากระทำให้มันเปลี่ยนสภาวะที่เป็นอยู่
แล้ว นั่นเราจะเรียกว่า "กฏข้อที่หนึ่งของนิวตัน"
และนี้คือ นิวตัน
และถ้านี้เป็นกฏข้อที่หนึ่งของนิวตัน แล้วรูปชายคนนี้คือใครกันล่ะ
จริงแล้วนี้เป็นเหตุผลที่ว่ากฏข้อที่หนึ่งของนิวตันเป็นจริง เพราะได้นำกฏของความเฉื่อยของชายผู้นี้มาปรับทีหลัง
และชายคนนี้ ก็คือ กาลิเลโอ กาลิเลอี
และเขาเป็นบุคคลแรกที่แสดงกฏของความเฉื่อย
ซึ่งนิวตันได้นำมาเรียบเรียงขึ้นใหม่เพียงเล็กน้อย และรวมเป็นกฏของเขาเอง
แต่เขามีสิ่งอื่นๆ อีกมากมาย
ดังนั้นเราควรยกย่องกาลิเลโอสำหรับกฏข้อแรกของนิวตัน
ซึ่งนี้เป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีรูปกาลิเลโอที่ใหญ่กว่านิวตัน
แต่ถ้าเราพิจารณาให้ดีๆ
เราจะเข้าใจว่าทำไมของที่อยู่กับที่จะยังอยู่กับที่ ตราบจนมันมีแรงมากระทำ
ในบางความหมายเราเห็นว่า "ถ้ามีแรงที่ไม่สมดุลมากระทำ"
และเหตุผลของ "ไม่สมดุล" เป็นเพราะว่า มีแรง 2 แรงที่ไม่เท่ากันมากระทำ
และมันจะไม่สมดุลต่อไป
ตัวอย่างเช่น ผมดันหินทางด้านนี้ จะมีแรงส่วนนึงมากระทำที่หิน
และถ้าคุณดันอีกด้านของหิน เช่นกันก็จะมีแรงส่วนนึงมากระทำที่หิน
ทางเดียวที่มันจะเคลื่อนคือ แรงด้านใดด้านหนึ่งต้องมากกว่าแรงอีกด้าน
ซึ่งถ้าวัตถุมีแรงที่ไม่เท่ากันมากระทำ
อย่างเช่นมีวัตถุซัก 1 ตัน คุณก็อาจจะดันแล้วไม่เคลื่อนที่ก็ได้
แต่ถ้าคุณเปลี่ยนไปดันบนพื้นนำแข็ง อาจจะง่ายกว่า
ซึ่งตรงนี้มีนำแข็งอยู่ และวางลงไปบนพื้น
แล้วเราจะลองมาพิจารณากันอีกครั้งว่า ถ้าไม่มีแรงมากระทำที่น้ำแข็ง ก้อนน้ำแข็งจะไม่เลื่อน
แต่เกิดอะไรขึ้นถ้าผมดันด้วยแรงค่าหนึ่งทางด้านนี้
และคุณก็ดันอีกทางด้านหนึ่งด้วยแรงที่เท่ากัน
น้ำแข็งจะยังคงอยู่กับที่ ไม่เลื่อน
ดังนั้นตรงนี้ เราจะเรียกว่า "แรงสมดุล"
"แรงสมดุล"
แต่ถ้าแรงที่มากระทำไม่เป็นแรงสมดุล
ด้วยการเปลี่ยนแรงทางด้านนี้ไปนิดหน่อยโดยมากกว่าแรงอีกด้าน
คุณจะเห็นว่านำแข็งเริ่มเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในทิศทางนี้
ซึ่งนี้ชัดเจนอยู่แล้ว ที่จะอธิบายสภาวะของวัตถุที่อยู่กับที่ ตราบจนมีแรงมากระทำ
ด้วยแรงที่ไม่สมดุล
ความคิดที่ว่าวัตถุมีการเคลื่อนที่ไปอย่างสม่ำเสมอ อาจยังไม่ชัดเจน
ซึ่งเราจะกล่าวได้อีกทางหนึ่งว่า วัตถุนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
ค่าความเร็วที่คงที่
ซึ่งนิวตันกล่าวว่า วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่จะเป็นยังคงเคลื่อนที่อย่างนั้นต่อไป
ตราบจนมันมีแรงมากระทำ
และนี้จะดูง่ายกว่า เพราะว่าทุกสิ่งทุกอย่างเป็นประสบการณ์ของมนุษย์เอง
สมมติว่าถ้า เราดันก้อนน้ำแข็ง ท้ายที่สุดมันอาจจะหยุด
มันจะไม่เคลื่อนที่ต่อไป สมมติว่านี้เป็นพื้นน้ำแข็งที่ไกลมากๆ
ก้อนน้ำแข็งนี้สุดท้ายมันจะหยุดลง หรือถ้าเราลองขว้างลูกเทนนิส ลูกเทนนิสก็จะหยุดลงเช่นกัน
มันจะหยุดชะงัก หรือหมุนกลิ้ง หรือจะอะไรก็ตาม
เราจะไม่เห็น อย่างน้อยในประสบการณ์มนุษย์ ซึ่งมันอาจจะดูราวว่าหยุดก็ได้
ดังนั้นเราจะกล่าวง่ายๆว่า การเคลื่อนที่มันจะยังคงเคลื่อนที่อยู่อย่างนั้น
ด้วยสัญชาตญาณของมนุษย์แล้ว ถ้าคุณต้องการให้วัตถุมันยังคงเคลื่อนที่อยู่
คุณต้องให้แรงไปเรื่อยๆ พลังงานไปเรื่อยๆ เพื่อที่จะให้มันยังคงเคลื่อนที่ได้
รถของคุณจะไปไม่ได้ ถ้าหากเครื่องยนต์ไม่ได้เผาพลาญเชื้อเพลิง หรือน้ำมันเข้าไปเป็นพลังงาน
ซึ่งอะไรล่ะที่เราจะคุยกันต่อ
ในตัวอย่างที่กล่าวมานั้น ผมคิดว่าเป็นสิ่งที่เข้าใจได้ง่าย
ซึ่งเป็นสิ่งทีอยู่กับคุณตลอดเวลา
ลูกบอลอาจจะยังคงเคลื่อนที่ตลอด ก้อนน้ำแข็งอาจจะยังไม่หยุด
ยกเว้นว่ามีแรงที่ไม่สมดุลมากระทำ เพื่อให้มันหยุด
ในกรณีของก้อนน้ำแข็ง ถึงแม้ว่าก้อนน้ำแข็งมีแรงเสียดทานไม่มาก
แต่มันก็มีผลระหว่างผิวสัมผัสทั้งสอง
และในสถานการณ์นั้นที่มีแรงมากระทำ
โดยมีทิศทางต่อต้านการเคลื่อนที่ของก้อนน้ำแข็ง
และการต้านทานนั้นแท้จริงมาจากสิ่งที่อยู่ในระดับที่เล็กมาก คือในระดับอะตอม
ซึ่งถ้าคุณศึกษาสิ่งที่เกิดขึ้นในโครงสร้างโมเลกุลของน้ำที่เรียกว่า โครงสร้างแลตติส ในก้อนน้ำแข็ง
และนี้เป็นโมลเกุลของน้ำที่มีโครงสร้างแบบแลตติส ของทุ่งน้ำแข็งที่เราจะไปลองศึกษา
มันดูคล้ายกับการชนและบดลงไปในแต่ละส่วนของผิวสัมผัสนั้น
ถึงว่าทั้งคู่จะมีผิวเรียบก็ตามที
การบดการชนของโมเลกุลที่เกิดขึ้น ก็ทำให้เกิดความร้อนเล็กน้อยขึ้นได้
และจะยังคงมีไปตลอดระหว่างที่เคลื่อนที่ไป
และนี้ก็เป็นเหตุผลที่ว่าทำไม หากมีแรงเสียดทานมากระทำวัตถุจึงกำลังหยุด
และไม่เพียงแต่แรงเสียดทานเท่านั้น ยังมีความต้านทาน
ของก้อนน้ำแข็งที่โมเลกุลมันไปชนกับโมเลกุลของอากาศ
ซึ่งเราไม่ได้คิดไว่แต่แรก แต่มันได้ถูกนิยามไว้ว่าจะเกิดขึ้นตลอดการเคลื่อนที่ที่เกิดขึ้นตลอด
เช่นเดียวกันกับลูกบอลที่ลอยอยู่ในอากาศ
ชัดเจนว่ามันจะต้องตกลงพื้น ดังนั้นแน่นอนว่ามีแรงมากระทำมัน
แต่เหตุการณ์ที่ตกสู่พื้นนั้น ลูกบอลไม่ได้กลิ้งไปตลอด เพราะผลจากการเสียดทาน
คุณรู้ไหมว่าสนามหญ้าตรงนี้หยุดลูกบอลได้
และในขณะที่มันลอยในอากาศ มันจะล่วงลงพื้นอย่างช้าๆ และมันไม่ได้ตกลงพื้นด้วยความเร็วที่คงที่
เพราะว่า การต้านทานจากอากาศเป็นส่วนประกอบ
และทำให้มันช้าลงได้
ดังนั้นสิ่งที่เป็นจริงเกี่ยวกับคนที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้เป็นสิ่งที่พวกเขาอาจจินตนาการถึงความเป็นจริงอยู่แล้วก็ได้
ซึ่งที่ใดไม่มีแรงโน้มถ่วง ที่นั่นย่อมไม่มีแรงต้านในอากาศในการทำให้วัตถุล่วงช้าลง
และพวกเขาจินตนการว่าสิ่งที่เป็นจริงอาจจะยังคงเป็นสิ่งที่ต้านการเคลื่อนที่ของมันเอง
และนี้เป็นเหตุผลที่ว่าทำไม แนวคิดกาลิเลโอมีความตรงไปตรงมา
ซึ่ง คือการที่เขาได้ศึกษาวงโคจรของดาวเคราะห์
และบางทฤษฎีนั้นที่ว่าอาจไม่มีอากาศ
และอาจเป็นเหตุผลว่าทำไมดาวเคราะห์ถึงหมุนไปรอบๆและโคจรในวงโครจรอย่างนั้น
และผมควรจะบอกว่า ความเร็วของดาวเคราะห์นั้นเปลี่ยน เพราะมีการเปลี่ยนทิศทางของมันเอง
ความเร็วของมันไม่เคยลดลง เพราะที่นั้นไม่มีที่ว่างที่จะให้เกิดความเร็วที่ต่ำลงได้ในหมุ่ดาวเหล่านั้น
อีกอย่างหนึ่ง ผมหวังว่าคุณจะพบสิ่งที่น่าสนใจอย่างที่ผมเจอ
เพราะว่าบางระดับมันอาจชัดเจน แต่ไม่ได้ชัดทุกระดับทั้งหมด
โดยเฉพาะ "การเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงอย่างสม่ำเสมอ"
และเพื่อความเข้าใจที่ดี สมมติว่าถ้าแรงโน้มถ่วงไม่ได้ปรากฏ และเราไม่มีอากาศ
และคุณขว้างลูกบอลออกไป ลูกบอลอาจจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงออกไป
ถ้าไม่มีแรงไม่สมดุลมากระทำ หรือบังคับมันให้หยุด
อีกนัยหนึ่งมันเป็นตัวอย่างที่พบเห็นในชีวิตประจำวัน
คือ ถ้าผมอยู่ในเครื่องบิน แล้วมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
และไม่มีอะไรเกิดกับเครื่องบิน
แล้วถ้าผมนั่งบนเครื่องบินด้านขวาตรงนี้ และมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่
ไปอย่างราบรื่น ไม่สะดุด ไม่มีการกระตุกของเครื่องบิน
มันไม่มีทางที่ผมจะบอกได้ว่ามีการเคลื่อนที่เกิดขึ้นกับเครื่องบิน ถ้าไม่มองออกไปนอกหน้าต่าง
ลองสมมติว่าไม่มีหน้าต่างบนเครื่องบิน และมันยังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงทีอยู่
และไม่มีความวุ่นวายใดๆเกิดบนเครื่อง และบอกได้ว่าไม่ได้ยินเสียงอะไรเลย
ซึ่งผมไม่ได้ยินแม้แต่เสียงเครื่อง
ไม่มีทางที่ผมจะบอกได้ว่าเครื่องบินเคลื่อนที่อยู่
เพราะว่าสิ่งที่ผมอ้างอิงจะมีลักษณะที่เหมือนกันอย่างสมบูรณ์ นั้นคือเสียงเครื่องที่ไม่ได้ยิน และ ไม่มีหน้าต่างให้มองออกไปได้
เพราะถ้าผมอยู่ในระนาบเดียวกันเช่นบนพื้นโลก
และนี้เป็นวิธีคิดที่ง่ายกว่าในสภาวะเดียวกัน
การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่หรืออยู่นิ่งๆ
คุณไม่สามารถบอกได้ว่าคุณอยู่กับที่หรืออยู่ในที่อื่นๆได้