ดาวินชีรู้จัก “สมมูลความโน้มถ่วง” ก่อนใคร ตั้งแต่ 500 ปีก่อน

ทีมนักวิจัยนานาชาติจากสหรัฐฯ และสวิตเซอร์แลนด์ ค้นพบว่าเลโอนาร์โด ดา วินชี อัจฉริยะชาวอิตาเลียนผู้มีความสามารถรอบด้าน ได้เคยวาดภาพอธิบายแนวคิดเรื่องความโน้มถ่วง (gravity) โดยแสดงออกมาในลักษณะของความเร่งรูปแบบหนึ่ง ตั้งแต่ช่วงปลายศตวรรษที่ 15 แล้ว

ภาพดังกล่าวอยู่ในสมุดบันทึกชื่อว่า Codex Arundel ซึ่งคาดว่าดาวินชีเขียนขึ้นระหว่างช่วงปี 1480-1518 ถูกค้นพบโดยบังเอิญระหว่างที่ ดร.มอรี การิบ ผู้สอนวิชาวิศวกรรมการบินของสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียหรือ “แคลเทค” (Caltech) ชี้ให้นักศึกษาดูภาพร่างอากาศยานของดาวินชี ซึ่งเป็นไฟล์ภาพดิจิทัลที่มาจากสมุดบันทึกหน้าเดียวกัน

ภาพสเก็ตช์ที่น่าทึ่งของดาวินชี แสดงให้เห็นการทดลองเทวัตถุทรงกลมเม็ดเล็กออกจากภาชนะบรรจุ โดยข้อความกลับด้านเหมือนเงาสะท้อนในกระจกที่ดาวินชีเขียนเอาไว้ด้วยระบุว่า เหยือกที่บรรจุหยดน้ำหรือเม็ดทรายนั้นเคลื่อนที่ในแนวนอน ด้วยอัตราเร่งเดียวกับที่วัตถุภายในเหยือกตกลงสู่พื้นในแนวตั้ง

ดาวินชีตั้งชื่อแผนภาพรูปสามเหลี่ยมซึ่งแสดงการเคลื่อนที่แบบดังกล่าวว่า “สมมูลของความเคลื่อนไหว” (Equatione di Moti) โดยทีมผู้วิจัยชี้ว่าด้านตรงข้ามมุมฉากของรูปสามเหลี่ยมที่เกิดขึ้น คือผลของสมการที่อธิบายหลักความสมมูล (Equivalence principle) อันเป็นส่วนหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เสนอไว้เมื่อปี 1907

หลักการดังกล่าวระบุว่า วัตถุที่อยู่ในสนามความโน้มถ่วงเดียวกันจะตกอย่างอิสระด้วยอัตราเร่งเท่ากัน ไม่ว่าจะมีมวลเท่าใดก็ตาม และหากไม่มีแรงใด ๆ จากภายนอกมากระทำเพิ่มเติมอีก วัตถุทั้งสองชิ้นที่มีมวลต่างกันจะตกถึงพื้นพร้อมกันเสมอ

หลักการนี้เคยมีการทดสอบมาแล้วในปี 1604 โดยกาลิเลโอปล่อยวัตถุที่มีน้ำหนักต่างกันจากบนหอเอนเมืองปิซา ทำให้พบว่าวัตถุทั้งสองตกถึงพื้นพร้อมกัน และต่อมาในปี 1687 เซอร์ไอแซก นิวตัน เสนอกฎของแรงดึงดูดระหว่างมวลที่เป็นพื้นฐานในการอธิบายปรากฎการณ์ดังกล่าว ซึ่งต่อมาไอน์สไตน์นำไปปรับปรุงจนได้หลักความสมมูลดังข้างต้น

ในปี 1971 เดวิด สกอตต์ นักบินอวกาศประจำยานอะพอลโล 15 ใช้ค้อนและขนนกเป็นเครื่องมือทดสอบการตกอิสระในภาวะสุญญากาศบนดวงจันทร์ และพบว่าได้ผลเช่นเดียวกับการทดลองบนโลกของกาลิเลโอเมื่อหลายร้อยปีก่อน

ดร. การิบ ผู้นำทีมวิจัยในครั้งนี้กล่าวสรุปว่า แม้ดาวินชีจะไม่ได้ศึกษาสมการว่าด้วยความโน้มถ่วงที่เขาค้นพบต่อไปอย่างละเอียดลึกซึ้ง แต่ภาพสเก็ตช์ที่แสดงถึงความเข้าใจต่อหลักการสำคัญทางฟิสิกส์ดังกล่าว ทำให้เรียกได้ว่าเขาคือผู้มาก่อนกาลอย่างแท้จริง