12 ส.ค. 2023 เวลา 00:00 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

บทความ Blockdit ตอน อัจฉริยะติดกับ

อัจฉริยะจำนวนไม่น้อยคนตกหล่มความฉลาดของตัวเอง พวกเขามีความเชื่อมั่นในตนเองสูง จนบางครั้งก็เกิดอคติได้
6
ไอน์สไตน์มีความคิดชัดเจนในเรื่องการสร้างโลก (Creation) โดย ‘personal God’ เขาไม่เชื่อว่าพระเจ้าสร้างโลกตามในไบเบิล เขาเชื่อ ‘พระเจ้าของสไปโนซา’ ที่เป็นสิ่งเดียวกับสรรพสิ่งในจักรวาล ดังนั้นจักรวาลน่าจะอยู่คงที่ หรือเสถียร ไม่มีจุดเริ่มต้น ไม่มีจุดจบ
4
อาจโดยไม่ตั้งใจ มันก็กลายเป็นกำแพงกั้นการค้นพบทฤษฎีของเขา
2
เป็นเดือนธันวาคม 1915 ไอน์สไตน์อยู่คนเดียว ไม่มีความสุขในชีวิตคู่ เขาจึงหาความสุขโดยกระโจนเข้าไปในโลกส่วนตัวของเขา โลกของฟิสิกส์
4
ไอน์สไตน์จินตนาการว่าเมื่อเราวางพระอาทิตย์ ดาวเคราะห์ลงไปในพื้นที่ว่างแห่งจักรวาล มันจะทำให้พื้นที่ว่างนั้นบุ๋มลงไป
3
แล้วแรงแห่งดวงดาวก็พลันบังเอิญ
1
ไอน์สไตน์เพิ่งค้นพบทฤษฎีใหม่ General Relativity (ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) มันเป็นการค้นพบครั้งสำคัญในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ ระดับ “คิดได้ไง”
3
วันนั้นเมื่อคิดสำเร็จ เขามีความสุขมาก ประหนึ่งคนที่ปีนเขามาหลายปี แล้วขึ้นถึงยอดเขา มองไปรอบตัว เห็นภาพทุกอย่างชัดแจ้ง
2
อย่างไรก็ตาม สองปีต่อมา เขามองสมการที่เขาคิดใหม่ แล้วอุทานว่า “เอ๊ะ! ตามสมการนี้ ดูเหมือนจักรวาลจะขยายตัวได้”
1
หากจักรวาลขยายตัวได้ ความคิดเรื่องจักรวาลเสถียรก็ต้องล้ม
1
แต่จากข้อมูลที่ได้รับมาจากเพื่อนๆ นักดาราศาสตร์ ล้วนชี้ว่าจักรวาลไม่ได้ขยายตัว
2
สมการดูจะถูกต้อง แต่มีคำอธิบายอื่นอีกหรือไม่?
2
ในศตวรรษที่ 17 งานของเซอร์ ไอแซค นิวตัน อธิบายแรงโน้มถ่วงได้ดี แต่ไอน์สไตน์มองว่าการค้นพบของนิวตันไม่ใช่ภาพรวมของทุกอย่าง ทฤษฎีสัมพัทธภาพทำให้เห็นภาพจักรวาลชัดขึ้น หรืออย่างน้อยก็มองอีกมุมหนึ่ง
3
อย่างไรก็ตาม ทั้งสองทฤษฎีล้วนไม่ผิด เปรียบเสมือนจักรวาลเป็นรถยนต์หนึ่งคัน นิวตันอธิบายส่วนที่เป็นล้อรถ และใช้งานได้จากความรู้นั้น ไอน์สไตน์อธิบายโครงสร้างของตัวรถ ทำให้เห็นภาพชัดขึ้น แต่ทั้งหมดก็ดูเหมือนจะยังไม่ครบ
11
อาจมีแต่การค้นพบ Theory of Everything (TOE) จึงอาจเห็นภาพทั้งหมดของรถยนต์แห่งจักรวาล
3
ปัญหาที่แทงใจไอน์สไตน์คือ หากทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกต้อง จักรวาลเสถียรจะอยู่ไม่ได้ แต่ถ้าไอน์สไตน์ยืนยันให้จักรวาลเสถียร ทฤษฎีสัมพัทธภาพก็ไม่สมบูรณ์
5
ไอน์สไตน์จึงใส่ค่าคงที่ตัวหนึ่งเข้าไป เรียกว่า cosmological constant เพื่อให้ได้รับคำตอบตามที่ต้องการ นั่นคือไม่มี Creation
4
บางทีอคติของไอน์สไตน์อาจมาจากความคิดต่อต้านการสร้างโลก (Creation) ของศาสนจักรมาแต่แรก หากจักรวาลเสถียร ก็ไม่มีจุดเริ่มและไม่มีจุดจบ ดังนั้นจักรวาลจึงไม่ได้ถูกสร้างโดยพระเจ้า
4
ตลอดประวัติศาสตร์ของคริสต์จักร พวกบาทหลวงมักจะยิงทิ้งทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ด้วยความเชื่อ เช่น ทฤษฎีวิวัฒนาการของ ชาร์ลส์ ดาร์วิน โลกไม่ใช่ศูนย์กลางของจักรวาล โดย จิออร์ดาโน บรูโน และกาลิเลโอ ฯลฯ ทว่าในต้นศตวรรษที่ 20 คริสต์จักรกลับมีบาทหลวงผู้ไม่เพียงรู้เรื่องฟิสิกส์ แต่ยังรู้ในระดับลึกซึ้งด้วย
4
คือ จอร์จส์ เลอเม็ทร (Georges Lemaître)
3
จอร์จส์ เลอเม็ทร เป็นทั้งบาทหลวงและนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียม บวชเป็นพระในปี 1923 หลังจากจบปริญญาเอกด้านคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์
3
เลอเม็ทรเรียนทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ที่เคมบริดจ์ แต่เขาไม่ค่อยแน่ใจในโมเดลจักรวาลเสถียรของไอน์สไตน์ เขาก็ไม่แน่ใจค่าคงที่ cosmological constant ที่ไอน์สไตน์เสนอ เขาจึงพัฒนาความคิดเรื่อง primeval atom (อะตอมแรกเริ่ม) ซึ่งชี้ว่าจักรวาลมีจุดกำเนิดและไม่เสถียร
3
เลอเม็ทรถามตัวเองว่า จักรวาลจะเป็นอย่างไรหากมี “วันหนึ่งที่ไม่มีเมื่อวานนี้” (a day without a yesterday)
2
หาก a day without a yesterday มีจริง ก็แปลว่าจักรวาลมีจุดกำเนิด จักรวาลไม่ได้อยู่ในสภาพนี้มาแต่แรก มันเคยเป็น ‘ทารก’ มาก่อน
2
วันหนึ่งเลอเม็ทรเสนอไอเดียเรื่อง primeval atom ให้ไอน์สไตน์ฟัง ไอน์สไตน์บอกว่า “คณิตศาสตร์คุณเป็นเลิศ แต่การจับต้องฟิสิกส์ของคุณยังน่าเกลียดอยู่”
1
แม้ไอน์สไตน์ไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีของเลอเม็ทร แต่ก็นับถือสติปัญญาของบาทหลวงรูปนี้ ครั้งที่ไอน์สไตน์เล็กเชอร์ทฤษฎีของเขาต่อผู้ฟังที่กรุงบรัสเซลส์ในปี 1933 ผู้ฟังคนหนึ่งถามไอน์สไตน์ว่า จะมีคนเข้าใจทฤษฎีของเขาจริงๆ บ้างไหม
5
จอร์จส์ เลอเม็ทร กับไอน์สไตน์
ไอน์สไตน์ตอบว่า “ที่เข้าใจแน่ๆ คือเลอเม็ทร ที่เหลือไม่แน่ใจ”
1
เขายอมรับว่าเลอเม็ทรเก่ง แต่ยังไม่ยอมรับว่าจักรวาลเสถียรไม่เป็นจริง
1
นี่เป็นเรื่องแปลกและย้อนแย้ง ปกติแล้ว นักวิทยาศาสตร์เสนอความคิดอะไร ศาสนจักรมักยิงทิ้ง แต่ครั้งนี้ฝั่งศาสนจักรเสนอวิทยาศาสตร์ แต่ฝั่งวิทยาศาสตร์ระดับไอน์สไตน์กลับยิงทิ้งด้วยอคติ
1
แต่ในส่วนลึกของเขา ก็อาจสงสัยเช่นกันว่า บางที cosmological constant ยังไม่ใช่คำตอบ
4
ในเวลานั้นนักฟิสิกส์อีกกลุ่มหนึ่งศึกษาจักรวาลในอีกมุมหนึ่ง คือมองเข้าไปในด้านลึก ลึกเข้าไปถึงอะตอมและอนุภาคย่อย เรียกว่าศาสตร์ ควอนตัม ฟิสิกส์
1
หนึ่งในนักฟิสิกส์หัวแถวคือ เวอร์เนอร์ ไฮเซนเปิร์ก ผู้คิดค้น หลักการแห่งความไม่แน่นอน (Uncertainty Principle) มันบอกว่าบางทีสิ่งต่างๆ ในจักรวาลเกิดขึ้นมาแบบบังเอิญ ไม่แน่นอน
2
อีกคนหนึ่งคือ นีล บอห์ร แห่งสถาบัน Copenhagen Institute ชาวเดนมาร์ก
2
ไม่มีใครในกลุ่มนี้สามารถโน้มน้าวใจไอน์สไตน์ให้เชื่อเรื่อง ควอนตัม
2
ไอน์สไตน์บอกว่า “หลักของ ควอนตัม เมคานิกส์ นี้ยอดเยี่ยมมาก แต่เสียงภายในของผมบอกว่ามันยังไม่ใช่ของจริง ทฤษฎีนี้บอกอะไรมากมาย แต่ไม่ได้นำเราเข้าใกล้ความลับของพระเจ้าเลย ผมถูกโน้มน้าวให้เชื่อว่า พระเจ้าไม่ทรงเล่นลูกเต๋ากับจักรวาล”
2
ไม่เชื่อก็ไม่เชื่อ แต่วงการวิทยาศาสตร์ไม่ได้ตัดสินกันที่ความเชื่อ หากว่ากันที่หลักฐาน
1
และเรื่องนี้ก็จบลงด้วยหลักฐานอย่างบังเอิญในปี 1929
3
เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก
นีล บอห์ร สอนหนังสือในปี 1923
กรรมการตัดสินเรื่องนี้ไม่ใช่นักฟิสิกส์ทฤษฎี แต่เป็นนักดูดาว
3
เอ็ดวิน ฮับเบิล
2
เอ็ดวิน ฮับเบิล เป็นชาวอเมริกัน บุคลิกเป็นสุภาพบุรุษทุกกระเบียดนิ้ว แต่งกายประณีต คาบกล้องยาสูบ เรียนด้านกฎหมาย แต่เบื่อหน่าย จึงเปลี่ยนสายไปเรียนดาราศาสตร์จนจบปริญญาเอก นอกจากนี้ยังเรียนคณิตศาสตร์ ปรัชญา ฟิสิกส์
2
หลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง ฮับเบิลไปทำงานที่หอดูดาว เมาท์ วิลสัน ภาคใต้ของแคลิฟอร์เนีย หอดูดาวแห่งนี้มีกล้องโทรทรรศน์หนึ่งร้อยนิ้วใหญ่ที่สุดในโลกเวลานั้น
1
สมัยก่อนยุคฮับเบิล เราเชื่อว่าจักรวาลทั้งหมดก็คือทางช้างเผือก
2
หลังจากส่องกล้องโทรทรรศน์ใหญ่ที่สุดในโลกนานหลายปี ฮับเบิลก็เห็นว่าสิ่งที่เขาคิดว่าเป็นเนบิวลาน่าจะเป็นดาราจักรอิสระ เพราะพวกมันอยู่ไกลมากเกินทางช้างเผือก ฮับเบิลจึงสรุปว่า
2
ทางช้างเผือกไม่ใช่จักรวาล มันเป็นแค่ดาราจักร (galaxy) มีดาราจักรอื่นๆ นอกเหนือจากทางช้างเผือกอีกมากมายนับไม่ถ้วน
3
การส่องกล้องโทรทรรศน์ดูดาราจักรต่างๆ ทำให้สามารถคำนวณค่า redshift ซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของดาราจักรเหล่านั้น ฮับเบิลสรุปจากภาพที่เห็นว่าดาราจักรทั้งหลายกำลังเคลื่อนห่างออกจากกัน เขาไม่เข้าใจว่าทำไมดาราจักรเหล่านั้นจึงเคลื่อนห่างออกจากกัน ยิ่งไม่รู้ว่าเคลื่อนไปได้อย่างไร
1
แต่หลักฐานก็คือหลักฐาน
1
และไอน์สไตน์ก็ต้องจำนนต่อหลักฐาน
2
พลันทฤษฎีจักรวาลเสถียรของไอน์สไตน์ก็ล้มครืนทันที
1
ความจริงคือจักรวาลมิได้เสถียรเลยแม้แต่น้อยนิด มันเคลื่ีอนตัว ขยายตัวตลอดเวลา และเร็วด้วย
1
สำหรับเลอเม็ทร การค้นพบนี้ยืนยันทฤษฎีของเขา
2
นี่แปลได้อย่างเดียวว่า ในอดีตกาลนานมาแล้ว ดาราจักรทั้งหลายเริ่มที่จุดเดียวกัน มันตรงกับหลัก primeval atom ที่เขาคิด
2
ในปี 1949 นักดาราศาสตร์อังกฤษ เฟรด ฮอยล์ ตั้งชื่อจุดกำเนิดเกิดจักรวาลนี้ว่า Big Bang
3
บิ๊ก แบง กลายเป็นคำฮิต ส่วน cosmological constant กลายเป็นคำที่ไอน์สไตน์บอกว่าคือ ‘The biggest blunder of my life.’ หรือการปล่อยไก่ตัวใหญ่ที่สุดในชีวิตของเขา
4
นี่เป็นเรื่องน่าเสียดาย ไอน์สไตน์ติดในกับดักทางความคิดของตนเอง เขามีอคติบางอย่าง และมันทำให้เสียโอกาส หากเขายอมเชื่อสมการที่เขาคิดขึ้นมาแต่แรก โดยไม่มีอคติ เขาอาจพัฒนาอะไรไปไกลกว่านี้
2
อย่างไรก็ตาม ไอน์สไตน์ก็ยังไม่เปลี่ยนใจไปเชื่อ ควอนตัม เมกานิกส์
1
เมื่อเพื่อนนักฟิสิกส์กลุ่มควอนตัมชวนไอน์สไตน์ไปทำงานด้านนั้น เพราะอัจฉริยะอย่างเขาน่าจะพัฒนาวิชา ควอนตัม เมกานิกส์ ไปไกล แต่เขาไม่ไป เขาไม่ยอมออกจาก comfort zone ของเขาเอง
5
เมื่อไอน์สไตน์ปฏิเสธ ไฮเซนเบิร์กก็ไปหาไอน์สไตน์ บอกว่า “เมื่อคุณคิดเรื่องสัมพัทธภาพ คุณแค่ดูสิ่งต่างๆ จากภายนอกที่คุณวัด นั่นก็คือสิ่งเดียวกับที่ผมทำกับอะตอมสำหรับทฤษฎี Uncertainty”
2
ไอน์สไตน์บอกว่า นั่นไม่ใช่สิ่งที่เขาคิด
2
ไอน์สไตน์พยายามยิงทฤษฎี Uncertainty Principle ให้ตก
1
ครั้งหนึ่งในการประชุมปี 1931 ที่กรุงบรัสเซลส์ ไอน์สไตน์โต้กับฝั่งควอนตัม ซึ่งประกอบด้วย นีล บอห์ร กับ เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก ทั้งสองฝ่ายโต้กันด้วยไอเดียเพื่อล้มล้างอีกฝ่าย เมื่อฝ่ายหนึ่งคิดอะไรออกมา อีกฝ่ายก็ขบคิดหาทางโต้กลับ บางครั้งต้องคิดข้ามคืน
3
คืนหนึ่งไอน์สไตน์คิดไอเดียเรื่องกล่อง หลักการคือให้ใส่โฟตอนเข้าไปในกล่องแล้วเอาออกมา วัดค่าน้ำหนัก มันก็จะไม่ใช่ uncertainty อีกต่อไป
2
นีล บอห์ร ถกกับไอน์สไตน์เรื่อง ควอนตัม เมกานิกส์
นีล บอห์ร ขบคิดทั้งคืนจนเช้า ในที่สุดก็คิดออก บอกไอน์สไตน์ว่า “มีจุดหนึ่งที่คุณไม่ได้นำมารวมในกล่อง”
1
“อะไร?”
1
“ทฤษฎีสัมพัทธภาพ”
1
บอห์รชี้ว่ามีความไม่แน่นอน (uncertainty) ของความสูงของกล่อง สนามแรงโน้มถ่วงก็เปลี่ยน มันจึงเปลี่ยนการวัดเวลาด้วย
1
ไอน์สไตน์อึ้งไป ตอบว่า “ถูกของคุณ” แล้วยิ้มอย่างมีความสุข
1
หลังจากนั้นเขาก็เลิกคิดล้มล้างทฤษฎีควอนตัม
1
ที่น่าสนใจคือ ไอน์สไตน์มิได้รับรางวัลโนเบลจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ หากได้รับจากงานที่เกี่ยวข้องกับควอนตัม เมกานิกส์
3
ในเดือนมกราคม ปี 1933 บาทหลวง จอร์จส์ เลอเม็ทร ไปปาฐกถาเรื่องกำเนิดจักรวาลที่แคลิฟอร์เนีย หลังพูดจบ ชายคนหนึ่งที่หลังห้องยืนขึ้น ปรบมือกังวาน กล่าวว่า “นี่เป็นการอธิบายกำเนิดจักรวาลที่สวยงามและน่าพึงใจที่สุดที่ผมเคยได้ยินมา”
5
คนพูดคือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
10
โฆษณา