19 เม.ย. 2021 เวลา 10:50 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
ความยิ่งใหญ่ของสมองไอน์สไตน์
https://sites.google.com/site/cartoon8821/xalbeirt-xins-tin-albert-einstein
ใครที่ยังไม่เข้าใจว่าทำไม อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) จึงเป็นนักฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ของโลก และเป็นเจ้าของอมตะวาจาว่า “พระผู้เป็นเจ้า ไม่มีวันทอดลูกเต๋า (ดั่งเช่นที่นักฟิสิกส์ควอนตัมใช้เสี่ยงทายและประมาณการหรืออนุมานเอา) “God does not throw dice” อาจจะยังงงใช่ไหมครับว่าหมายถึงอะไร มาหาคำตอบไปพร้อมกันเลยครับ
ไอน์สไตน์เชื่อในกฎและสัจธรรมแห่งธรรมชาติว่า สัจจธรรมไม่เปลี่ยนแปลงซึ่งเปรียบเหมือนกับพระเจ้า ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมในจักรวาลอะตอมขนาดจิ๋วให้คำอธิบายเกี่ยวกับกฎแห่งธรรมชาติอันยิ่งใหญ่ในลักษณะของความไม่แน่ไม่นอน ผสมกับคณิตศาสตร์การคำนวณ “ความน่าจะเป็น” หรือ “probability” ซึ่งไอน์สไตน์ไม่เห็นด้วยเพราะธรรมชาติ หรือพระเจ้า จะไม่ทอดลูกเต๋าเด็ดขาด เพราะการโยนลูกเต๋า ไม่อาจคาดเดาหรือทำนายได้ว่าผลจะออกมาในรูปใด ซึ่งไม่ใช่วิสัยที่พระเจ้าจะทรงกระทำ...
ไอน์สไตน์เป็นจอมอัจฉริยะที่คิดเรื่องยากที่สุดของมนุษย์ ธรรมชาติ และ จักรวาล สำเร็จถึงสามเรื่องภายในปีเดียว คือปี 1905 (เรียกว่าเป็นปีแห่งความอภินิหารอันน่าพิศวง (Annus Mirabilis)) และมีชื่อก้องโลกจากการคิดและเขียนบทความทั้งห้าบทความในปีนั้น ได้แก่ ทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษ (Special Relativity หรือ Special Theory of Relativity) สมการ E = mc^2 ปรากฏการณ์โฟโตอิเลคตริก (Photoelectric Effect) ซึ่งอธิบายว่าแสงเดินทางเป็น Packet หรือ Quanta (ได้รางวัลโนเบลในปี 1921) และ Brownian Motion 2 บทความ อีก 10 ปีต่อมาเขาเขียนทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป (General Relativity หรือ General Theory of Relativity) หรือก็คือสมการสนามของแรงโน้มถ่วงจักรวาลอันมีชื่อเสียง
ความคิดของไอน์สไตน์ที่หลุดโลกจากสองทฤษฎีจักรวาลฟิสิกส์ ที่ไม่มีใครเหมือน คือ สัมพันธภาพพิเศษ (E= mc^2) และสัมพันธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นทฤษฎี แรงโน้มถ่วง (Gravitation) ของกาลอวกาศ (Space-time) โดยสมการสนาม (G+gAlpha= kT) มาจากความคิดรวบยอดรวมทั้งหมด 13 ความคิด ที่แสดงถึงความเป็นยิ่งกว่าอัจฉริยะของไอน์สไตน์ที่ยังไม่มีใครลบสถิติได้ ในรอบ 116 ปี และยังไม่มีใครสามารถพิสูจน์ว่าทฤษฎีเหล่านี้ผิด จนกลายเป็นบรรทัดฐานฟิสิกส์ศตวรรษที่ 20 และ 21 หรืออาจตลอดไป บรรทัดฐานเหล่านี้ได้แก่:
1
1. หลุมดำสสารมืดที่กลืนดูดทุกอย่างด้วยมวลมหาศาลแม้กระทั่งแสง เกิดจากพลังงานแสงถูกเปลี่ยนเป็นมวล (หลุมดำ) ปัจจุบันเชื่อว่ามี “หลุมดำ” อยู่ตรงใจกลางของจักรวาลและกาแล็กซี่น้อยใหญ่ รวมถึงกาแล็กซี่ซึ่งมีระบบสุริยะที่เราอาศัยอยู่
2. เวลาจะช้าลงถ้าเดินทางด้วยความเร็วแสง และ แสงกับเวลามีปฏิกิริยาต่อกัน ไอน์สไตน์ทำนายว่าถ้าเดินทางด้วยความเร็วแสง เวลาจะช้าลง (Twin paradox) ดังนั้นคนที่เดินทางไปในอวกาศด้วยความเร็วแสงจะพบว่านาฬิกาเดินช้าลง ถ้าส่งฝาแฝดคนหนึ่งไปอวกาศ เมื่อกลับมาจะหนุ่มกว่าหรือสาวกว่าฝาแฝดอีกคนที่อยู่บนโลก ดังนั้นไอน์สไตน์จึงบอกว่าคนที่อยู่แถบเส้นศูนย์สูตรจะหนุ่มสาวกว่าคนที่อยู่ที่ขั้วโลก เพราะการหมุนที่เส้นศูนย์สูตรหมุนเร็วกว่า!!!
3. แสงกับอวกาศ แสงจะโค้งตามความโค้งของอวกาศ ที่โค้งตามแรงโน้มถ่วงของดาวที่มีมวลขนาดยักษ์ พิสูจน์ว่า “อวกาศโค้ง” เพราะแรงโน้มถ่วง (Space curves!) ตามทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปที่ว่าด้วยแรงโน้มถ่วงของเทห์วัตถุขนาดยักษ์ที่มีต่อกาลอวกาศ
4. สสารและพลังงานแลกเปลี่ยนกันได้ถ้าสสารวิ่งด้วยความเร็วแสงจะเกิดพลังงานมหาศาล E = mc^2 (ระเบิดปรมาณูและ Big Bang) ตามทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษว่าด้วย ความเร็วของแสง
5. จักรวาลมีจุดเริ่มต้นและจุดจบ (แต่ไอน์สไตน์เผลอไปใส่ค่าคงที่ไว้ในสมการสนามของทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป ที่ว่าด้วยแรงโน้มถ่วงในจักรวาล เพราะไม่ต้องการให้มีจุดสิ้นสุด) เรียกสั้น ๆ ว่า Big Bang (เป็นการระเบิดและขยายตัวของจักรวาลอย่างรวดเร็ว เมื่อ 13.7 พันล้านปีก่อนโดยไม่มีทีท่าจะชะลอลง) ซึ่ง สตีเฟน ฮอว์กิ้ง และ โรเจอร์ เพ็นโรส ได้นำสมการนี้มาอธิบายจุดจบของจักรวาลในหลุมดำ
6. การเดินทางข้ามเวลา หรือ Bose-Einstein Paradox โดยผ่านสะพานเชื่อม รูหนอน หรือ Wormholes เช่นถ้าลูกไม่ต้องการเกิดก็สามารถเดินทางข้ามเวลาไปเปลี่ยน สถานการณ์ หรือไปฆ่าพ่อได้ (เออ! แต่ทำไมไม่ยักจะฆ่าแม่ก็ไม่รู้แฮะ สงสัยจะเป็น Oedipus complex)
7. พลังงานมืด การที่จักรวาลขยายออกไปอย่างรวดเร็ว ทำให้เชื่อว่ามีพลังมืดมหาศาลที่จะเหวี่ยงกาแล็กซี่ต่าง ๆให้เดินทางไปสุดขอบจักรวาล หลังจาก Big Bang ได้ระเบิดเมื่อ 13.7 พันล้านปีที่แล้ว (ระบบสุริยะ มีอายุ 5 พันล้านปี) และในขณะนี้ขอบจักรวาลของเราก็กำลังขยายออกไปเรื่อย ๆ ด้วยความเร็วสูงและอยู่ห่างจากเราถึง 46.5 พันล้านปีแสง และอาจมีกาแล็กซี่เป็นจำนวนมากถึงหลักหลายแสนล้านจนถึงสองล้านล้าน กาแล็กซี่!!!
การที่กาแล็กซี่เดินทางไปเรื่อย ๆ ด้วยแรงมหาศาลจากพลังงานมืด มีผู้คำนวณว่ามีพลังงานมืดอยู่ถึง 68.3% ในจักรวาล (ข้อพิสูจน์ว่าจักรวาลขยายตัวมาจาก Edwin Hubble ในวันที่ 30 ธันวาคม 1924 ผู้ใช้กล้องโทรทัศน์ขนาด 100 นิ้ว ที่ Mount Wilson, California สามารถคำนวณต่อมาจากการเคลื่อนที่ออกไปของดาวและกลุ่มดาวในจักรวาลว่า กำลังเร่งความเร็วของการขยายตัวออกไปทำให้มองเห็นเป็นแสงสีแดงเรียกว่า Red Shift)
8. สสารมืด ในขณะที่กาแล็กซี่ถูกเหวี่ยงออกไปในจักรวาลด้วยความเร็วสูงขึ้นเรื่อย ๆ จากแรงของพลังงานที่มองไม่เห็น สสารมืดซึ่งคาดว่ามีอยู่ประมาณ 85% ของสสารในจักรวาลนี้ หรือ 26.8% ของสิ่งต่าง ๆ ในจักรวาล รวมทั้งพลังงานมืด (68.3%) โดยสสารที่เราสามารถมองเห็นบนท้องฟ้าได้มีเพียง 5% สสารมืดจะเป็นตัวถ่วงแรงโน้มถ่วงของกาลอวกาศ ซึ่งแม้จะไม่ได้อธิบายโดยไอน์สไตน์โดยตรง แต่ก็ยังเกี่ยวพันกับ ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป หลังจากที่ไอน์สไตน์เสียชีวิตไปแล้วว่า สมการสนามที่มีค่าคงที่เดิมของไอน์สไตน์อาจถูกต้องก็เป็นได้! โดยใช้ค่าคงที่ของเขานั่นแหละในระยะ 6,000 ปีแสงเท่านั้น (กาแล็กซี่ทางช้างเผือก มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100,000 ปีแสง) ที่เหลือถูกเหวี่ยงออกไปขอบจักรวาลหมด
9. Gravitation Lensing ไอน์สไตน์เรียกการโค้งของกาลอวกาศ โดยเทห์วัตถุขนาดยักษ์ เช่น ดาวฤกษ์ เหมือนการหักเหของแสงที่ส่องผ่านเลนส์
10. Gravitation Wave ทำนายโดย อองรี ปวงกาเร (Henri Poincaré) และไอน์สไตน์ ตามทฤษฎี สัมพันธภาพทั่วไป ว่าเมื่อหลุมดำชนกันหรือเกิดการชนกันของ binary pulsars จะเกิดการระเบิดอย่างรุนแรงทำให้เกิดการกระเพื่อมของกาลอวกาศ เป็นคลื่นรังสีกระจายไปทั่วจักรวาล ซึ่งได้มีการพิสูจน์แล้วว่าถูกต้อง และได้รับรางวัลโนเบลในปี 1993 และ 2017
11. ยิ่งกว่านั้นไอน์สไตน์ได้ทำนายระบบดาวแบบ ไบนารี่ (Binary Systems) ที่อยู่กันเป็นคู่ ๆ ได้แก่ หลุมดำ พัลซ่าส์ (Pulsars) ดาวแคระขาว (White Dwarfs) ไว้ว่าจะเกิดการชนกันที่ทำให้มีการแผ่รังสีคลื่นพลังงานแรงโน้มถ่วงกระเพื่อมไปทั่วจักรวาล (Gravitation Wave)
12. แค่นั้นยังไม่พอ ก่อนไอน์สไตน์เสียชีวิต เขาหมกมุ่นอยู่กับอีกความคิดหนึ่งซึ่งเป็นความคิดสุดท้ายของเขา คือ Grand Unified Theories (GUT) หรือ Theory of Everything (TOE) คือ ทฤษฎีฟิสิกส์ที่จะรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงอ่อน แรงแข็ง ของควอนตัมฟิสิกส์เข้าด้วยกัน แต่ยังไม่มีใครสามารถพิสูจน์หรือคิดสำเร็จ เเม้แต่ไอน์สไตน์เอง โดยได้ทำนายว่าแรงเหล่านี้รวมตัวกันในความร้อนจัดสูงสุดของ Singularity เรียกว่า แรง GUTs ก่อนที่จะเกิด Big Bang และเมื่อระเบิดแล้ว จึงได้แยกออกเป็นเป็นสี่แรงตามธรรมชาติ
13. ความคิดเรื่องแรงโน้มถ่วงของจักรวาลทั้งหมด (ไม่ใช่แรงดึงดูด) ตามความโค้งของกาลอวกาศของไอน์สไตน์ ปฏิวัติความคิดมนุษยชาติเดิมของ ไอแซค นิวตัน ในปี 1666 เมื่อ 355 ปีที่แล้ว ที่คำนวณเพียงแรงดึงดูดโลก (ไม่ใช่แรงโน้มถ่วงของจักรวาล) ที่ทำให้แอปเปิ้ลตกลงมา และคำนวณการดึงดูดกันของวัตถุขนาดใหญ่ เช่น โลกกับดวงจันทร์ หรือ ดวงอาทิตย์กับโลกและดาวเคราะห์ โดยใช้แคลคูลัส ตลอดจนคำอธิบายเรื่องแสงของนิวตันที่ว่า แสงเดินทางเป็นเส้นตรง (ไอน์สไตน์ว่าโค้งแน่นอนเพราะโค้งตามแรงโน้มถ่วงของกาลอวกาศ และเวลาก็โค้งตามไปด้วย) [ซึ่งของนิวตันก็ถือเป็นการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ครั้งใหญ่อยู่แล้ว] เป็นการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์อีกครั้งแบบไม่เห็นฝุ่น ทำให้ไอน์สไตน์เป็นบิดาแห่งฟิสิกส์สมัยใหม่ รวมทั้งจักรวาลวิทยา โดยใช้คณิตศาสตร์ชั้นสูงเชิงสัมพัธของ อองรี ปวงกาเร และเรขาคณิตเชิงโค้ง ของ เกออร์ค ฟรีดริช แบร์นฮาร์ท รีมันน์(Georg Friedrich Bernhard Riemann) มาผสมเป็นศาสตร์แห่งฟิสิกส์มหภาคที่นำไปสู่การค้นพบใหม่ ๆ และนำไปสู่ทฤษฎีฟิสิกส์จุลภาค หรือ อนุภาค (Quantum Physics)และจักรวาลภาค(Cosmology) ต่อมาในศตวรรษ 20
ถ้าย้อนถามว่าความรู้อย่างนี้มีประโยชน์อย่างไร และ มนุษยชาติได้อะไร เพราะดูห่างตัวเสียเหลือเกิน คำตอบคือ สิ่งนี้ทำให้สามารถอธิบายปรากฏการ์ณตามธรรมชาติที่ไม่สามารถอธิบายได้ขณะนั้น และสามารถทำนายกฎวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ และ กฎฟิสิกส์ต่อมาได้อย่างถูกต้อง
1
กฎของไอน์สไตน์ก็คือ กฎแห่งธรรมชาติจักรวาล เหมือนกับสัจจธรรมในศาสนาพุทธที่พระพุทธเจ้าได้อธิบายการเกิดขึ้น ตั้งอยู่และดับลงของอารมณ์ สติ อริยสัจ อภิธรรม จิต เจตสิก ขันธ์ และมรรค ซึ่งได้แก่ การดับขันธ์และทุกข์ รวมทั้งการอธิบายเรื่องกรรมว่าเราเกิดมาทำไม และการไม่จองเวรในทุกชาติ ฉันใดก็ฉันนั้น
กฎแห่งธรรมชาติของไอน์สไตน์ที่คล้ายกับศาสนาพุทธในเรื่องการเกิดดับ ได้เป็นแรงบันดาลใจให้ ฟริตจ๊อฟ คาปร้า (Fritjof Capra) ผู้เขียนหนังสือ Best seller เรื่อง The Tao of Physics การเกิดดับของจักรวาลเชิงศาสนาพุทธ
เราไม่ค่อยรู้ถึงชีวิตคู่ของไอน์สไตน์มากนัก ถึงแม้ประสพความสำเร็จทางฟิสิกส์อย่างสูงสุด แต่ชีวิตคู่ของเขาลุ่ม ๆ ดอน ๆ ไอน์สไตน์ ไม่ค่อยมีสมองหลงเหลือให้กับความรัก แต่เขาก็มีคนรักชื่อ มิเลว่า มาริค ซึ่งให้กำเนิดบุตรชายของไอน์สไตน์สองคน (หลังจากให้กำเนิดบุตรหญิงก่อนหน้านั้น ซึ่งไอน์สไตน์ไม่ยอมรับ)
มิเลว่า ผู้เก่งคณิตศาสตร์ ช่วยเขียนบทความทั้ง 5 ตรวจทานสมการคณิตศาสตร์ ของ รีมันน์ ที่มีชื่อเสียงของเขา และทำความเข้าใจฟิสิกส์ของ ปวงกาเร (ทั้งคู่เรียนที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งสวิตเซอร์แลนด์ ETH ที่ซูริค)
1
มิเลว่า ตายในปี 1919 หลังจากที่ไอน์สไตน์หย่ากับเธอในปี 1914 และตีพิมพ์ ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของเขาในปี 1915 ไอน์สไตน์แต่งงานครั้งที่สองกับญาติฝ่ายมารดาในปี 1919 ซึ่งพ่อแม่ทั้งสองฝ่ายต้องการให้แต่งงานกันตลอดมา (มิเลว่าได้รับการปฏิเสธจากพ่อแม่ของไอน์สไตน์)
ไอน์สไตน์มักชอบเล่นไวโอลิน ตามที่แม่เขาหัดให้ และเล่นเพลงโมสาร์ทได้ไพเราะมาก เคยเล่นร่วมกับ แม็กซ์ แพลงค์ Max Planck ซึ่งเล่นเปียนโน เป็นภาพอันน่าตื่นเต้นที่เห็นอัจฉริยะทางฟิสิกส์สองคนของจักรวาลและอนุภาค มาเล่นเพลงของอัจฉริยะทางดนตรีคนหนึ่งร่วมกัน ผู้นั้น คือ โมสาร์ท
แม็กซ์ แพลงค์ Max Planck ผู้ให้สูตรคำนวณ พลังงานหรือควอนต้าของการแผ่รังสีของแสงต่าง ๆโดยได้คำนวณค่าคงที่ของ h ซึ่งคือ Planck constant เท่ากับ 6.62* 10^-34 Jules เมื่อนำไปคูณกับคลื่นความถี่ของแสงจะได้พลังงานควอนตัม ในสูตรอนุภาคอีกสูตรหนึ่งของ E (เทียบเท่ากับของไอน์สไตน์ E = mc^2) คือ E = hv และเขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 1918
ไอน์สไตน์เสียชีวิตที่โรงพยาบาลมหาวิทยาลัยปริ๊นซ์ตัน นิวเจอร์ซี่ รวมอายุได้ 76 ปี ด้วยอาการเส้นโลหิตแดงใหญ่ที่ช่องท้อง (ไม่ใช่สมอง) แตก (abdominal aortic aneurism) เขาขอให้เผาศพของเขา แต่แพทย์ผู้ชันสูตร โธมัส ฮาร์วีย์ (Dr. Thomas Harvey) ได้แอบเก็บมันสมองของไอน์สไตน์ไว้ ถึงแม้ไอคิวของไอน์สไตน์ จะไม่สูงที่สุด (160 - 180) แต่ผู้ที่ทดสอบไอคิวได้ 200 ในปัจจุบันก็ยังโนเนม ไม่มีผลงานสร้างสรรค์และบุกเบิกเทียบเท่าไอน์สไตน์...
สุดท้ายขอจบด้วย 5 คำคมที่ริชชีชอบมากที่สุดจาก อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
"มีแต่คนบ้าเท่านั้น ที่จะทำสิ่งเดิมซ้ำ ๆ แต่กลับหวังผลลัพธ์ที่แตกต่าง"
"เราทุกคนเป็นอัจฉริยะ แต่ถ้าเราตัดสินปลาจากความสามารถในการปีนต้นไม้ ปลาตัวนั้นก็จะต้องใช้ชีวิตอยู่กับความเชื่อที่ว่าตัวเองโง่งมไปทั้งชีวิต"
"คนที่ไม่เคยทำผิดพลาดเลย คือ คนที่ไม่เคยลองทำอะไรใหม่ ๆ เลย"
"ตรรกะจะพาคุณเดินทางจากจุด A ไปจุด B ได้ แต่จินตนาการจะพาคุณเดินทางไปได้ทุกที่"
"ผู้หญิงแต่งงานกับผู้ชาย โดยหวังว่าเขาจะเปลี่ยน ผู้ชายแต่งงานกับผู้หญิง โดยหวังว่าเธอจะไม่มีวันเปลี่ยน ผู้ชายและผู้หญิงจึงผิดหวังในตัวกันและกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้"
โฆษณา