100 ปี E=mc²

ถก 100 ปีสุดยอดทฤษฎีของไอน์สไตน์ กับ อ.สุทัศน์ ยกส้าน

โดย ผู้จัดการออนไลน์,11 กรกฎาคม 2548

ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน

       ฟัง “อาจารย์สุทัศน์” นักฟิสิกส์เมืองไทย คุยถึงนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่แห่งศตวรรษอย่างไอน์สไตน์ ในวาระครบรอบ 100 ปีทฤษฎีพลิกโลก อัจฉริยะของโลกผู้นำสังคมสู่ยุคใหม่ จากเสมียนตรวจสอบสิทธิบัตรที่หาญกล้าค้านคนทั้งโลกว่า “เวลาคนเราไม่เท่ากัน” และแสงเป็นอนุภาคได้ทั้งที่การทดลอง 108 ยันว่าเป็นคลื่น เมธีวิจัยของไทยแจงต่อ นักฟิสิกส์คนสำคัญไม่ได้คิด E=mc² เพื่อสร้างระเบิดปรมาณู
       
       หลายท่านคงพอจะทราบว่าปีนี้เป็นปีที่ความสำคัญต่อวงการวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในแวดวงฟิสิกส์ เมื่อองค์การศึกษา วิทยาศาสตร์และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติหรือยูเนสโก ได้ประกาศให้ปี พ.ศ.2548 เป็น “ปีฟิสิกส์สากล” (International Year of Physics) เนื่องในวาระครบรอบ 100 ปีผลงานสำคัญของไอน์สไตน์ “ผู้จัดการวิทยาศาสตร์” จึงถือโอกาสนี้ไปสัมภาษณ์ ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักฟิสิกส์คนสำคัญของเมืองไทย ซึ่งเป็นประเด็นที่เกี่ยวเนื่องกับปีแห่งไอน์สไตน์
       
       วาระสำคัญอัศจรรย์ไอน์สไตน์
       
       “ปีนี้เป็นปีพิเศษ ยูเนสโกก็ประกาศให้เป็นปีฟิสิกส์ ปีเฉลิมฉลองฟิสิกส์ของไอน์สไตน์ ทำให้คนทั่วไปตื่นตัว อย่างปีที่แล้วครบรอบ 50 ปี ดีเอ็นเอ ก็ทำให้เห็นความสำคัญของวิทยาศาสตร์ต่อชีวิต ปีนี้เป็นปีไอน์สไตน์ แต่คนก็ยังไม่รู้ว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นยังไง ยิ่งใหญ่อย่างไร ทฤษฎีควอนตัมเป็นยังไง สำคัญอย่างไร มีผลกระทบต่อชีวิตของคนปัจจุบันยังไง อะไรต่างๆ ที่เราใช้อยู่ เทคโนโลยีต่างๆ ที่เราใช้อยู่ ได้จากความคิดของไอน์สไตน์ยังไงบ้าง ก็จะได้รับการเล่าสู่กันฟัง” ศ.ดร.สุทัศน์กล่าวถึงปีสำคัญ
       
       อาจารย์ได้กล่าวต่อไปว่าไอน์สไตน์สร้างผลงานออกมาปีเดียว 5 รายงาน และพลิกความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับจักรวาล เกี่ยวกับสสารในจักรวาล หลายๆ อย่างมหัศจรรย์มากๆ งานแต่ละชิ้นยิ่งใหญ่มาก นอกจากสุดยอดแล้วและสมควรได้รับรางวัลโนเบลทุกชิ้นแล้ว ทั้ง 5 รายงานยังออกมาภายในปีเดียว ออกมาแบบต่อเนื่องจนเรียกว่าเป็นปีมหัศจรรย์
       
       “ถ้าไม่มีไอน์สไตน์ ผมก็ไม่รู้ว่าโลกจะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เขาทำให้มนุษย์เข้าใจอะไรต่างๆ เข้าใจว่าสิ่งที่ตนเองรู้นั้นผิดพลาดเยอะแยะไปหมด นำโลกวิทยาศาสตร์เข้าสู่ยุคใหม่ อันที่จริงเริ่มมาจากสมัยนิวตันแล้ว แต่ไอน์สไตน์ก็ได้ผลิกโฉมวิทยาศาสตร์อีกครั้งหนึ่งสู่โลกยุคใหม่ อย่างที่เรารู้กัน มีทฤษฎีสัมพัทธภาพ ทฤษฎีควอนตัม ภายในช่วง 100 ปีนี้ วิทยาศาสตร์ก้าวหน้าไปมาก เขาทำให้ฟิสิกส์เริ่มศักราชใหม่”

อนุสาวรีย์ไอน์สไตน์ ตั้งอยู่ ณ สถาบันฟิสิกส์แห่งชาติเยอรมัน กรุงเบอร์ลิน เยอรมนี

       ไม่ได้ตั้งใจสร้าง E=mc² เป็นระเบิดนิวเคลียร์
       
       ส่วนกรณีที่คนทั่วไปเข้าใจว่าไอน์สไตน์เป็นผู้คิดค้นสูตรการระเบิดปรมาณูขึ้นนั้น ศ.ดร.สุทัศน์อธิบายว่าจริงๆ แล้วสมการ E=mc² ที่ไอน์สไตน์คิดขึ้นมา เขาต้องการจะสื่อว่าสสารและพลังงานเป็นสิ่งเดียวกัน ถ้าต้องการจะวัดมวลก็วัดจากพลังงานได้ และหากอยากจะรู้พลังงานก็วัดมวลได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่คนทั่วไปคาดไม่ถึง อย่างพลังงานที่ได้จากดวงอาทิตย์ก็อธิบายได้ด้วยสมการนี้
       
       “ตอนที่ ออตโต ฮาห์น (Otto Hahn) และลิเซ ไมท์เนอร์ (Lise Meitner) ทดลองยิงนิวตรอนเข้าไปในนิวเคลียสของยูเรเนียม พบว่านิวเคลียสของยูเรเนียมแบ่งออกเป็น 2 ส่วน มวลหายไปก็จะเกิดพลังงานจำนวนมหาศาล ตามสมการ E=mc² จริงๆ แล้ว เรื่องดังกล่าวเป็นเพียงผลพลอยได้ ที่สมการของไอน์สไตน์อธิบายได้ ทั้งที่เขาไม่ได้มีความตั้งใจที่จะคิดสมการดังกล่าวเพื่อไปสร้างระเบิดปรมาณูอย่างที่หลายคนเข้าใจ” ศ.ดร.สุทัศน์กล่าว
       
       “อีกทั้งช่วงนั้นเป็นช่วงที่เกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 เยอรมันกำลังบุกยุโรป บอร์ (Niels Bohr) จึงเขียนจดหมายถึงไอน์สไตน์บอกว่า คณะนักฟิสิกส์จากเยอรมันกำลังทดลองเรื่องนี้และพบว่ายูเรเนียมแยกเป็น 2 ส่วน ซึ่งมีทางที่จะเอาไปทำระเบิดปรมาณูได้ ไอน์สไตน์จึงเขียนจดหมายถึงรูสเวลต์ (Flanklin D. Roosevelt) อ้างผลงานว่าการค้นพบของเขาเอามาสร้างระเบิดปรมาณูได้ สมการที่ไอน์สไตน์คิดมีทั้งด้านบวกและด้านลบ มันอยู่ที่ว่าเราจะเอาไปใช้ทำอะไร” อาจารย์ชี้แจงต่อ
       
       อัจฉริยะของโลกมิอาจสร้างได้
       
       เมื่อ 100 ปีที่แล้ว ไอน์สไตน์ได้สร้างผลงานมหัศจรรย์ให้กับโลกและวงการวิทยาศาสตร์ ส่วนปีนี้จะมีผลงานที่ยิ่งใหญ่เหมือนที่นักฟิสิกส์แห่งศตวรรษได้ทำไว้หรือไม่นั้น อาจารย์สุทัศน์ได้ความเห็นอย่างกลางๆ ว่านักวิทยาศาสตร์หลายสาขาต่างก็ทำงานที่ยิ่งใหญ่ในสาขาตัวเอง ซึ่งคำตอบของปัญหาเหล่านั้นล้วนสำคัญและมีประโยชน์ต่อสังคมเช่นกัน

เวลาคนที่เคลื่อนที่มีเวลาไม่เท่ากัน

       “ปัญหามี 108 พันแปด นักวิทยาศาสตร์ทำอะไรไป ค้นพบอะไรไป สำคัญๆ ต่างๆ คนก็ทำกันทั่วโลก ทุกอย่างก็มีปัญหา มีปัญหาสำคัญๆ หลายอย่าง ปัญหาทางดาราศาสตร์ จักรวาลมาจากไหนก็เป็นปัญหาที่ยิ่งใหญ่ของเขา ปัญหาทางธรณีวิทยา มีเรื่องการเคลื่อนตัวของเปลือกทวีป ก็เป็นปัญหาที่ยังทำนายไม่ได้ ปัญหาเรื่องควาร์ก อะไรต่างๆ แต่ละคนก็มีปัญหาของตัวเอง นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนก็ทำงานในสนามเล็กๆ ของตัวเอง”
       
       สำหรับความคาดหวังให้มีอัจฉริยะอย่างไอน์สไตน์เกิดขึ้นมาอีกนั้น อาจารย์กล่าวไม่ใช่สิ่งที่สร้างขึ้นได้ สังเกตได้จากประวัตินักวิทยาศาสตร์คนสำคัญๆ ของโลกอย่าง เซอร์ ไอแซค นิวตัน (Sir Isaac Newton) หรือไอน์สไตน์เอง ศ.ดร.สุทัศน์กล่าวว่าไม่ใช่เรื่องง่ายเลยกว่าที่โลกจะมีอัจฉริยะเช่นบุคคลทั้ง 2 ต้องใช้เวลาหลายร้อยปีกว่าจะมีผู้มีสมองเป็นเลิศขึ้นมาซักคน
       
       “ถ้าเราดูประวัติบุคคลสำคัญจะเห็นว่า นักวิทยาศาสตร์แต่ละคนก็ไม่ได้มีชีวิตที่สมบูรณ์ อย่างนิวตันก็กำพร้าพ่อ แม่ก็ไม่ได้รับการศึกษา แต่ก็สามารถทำงานที่ยิ่งใหญ่ได้ ไอน์สไตน์เองก็เป็นเด็กที่เรียนไม่เก่งแต่แรก ความสามารถด้านอื่นก็ไม่เก่ง เพราะฉะนั้นการสร้างอัจฉริยะจึงยังทำไม่ได้ ผมคิดว่าคงไม่มีทางทำได้ เพราะเป็นเป็นเรื่องของสิ่งแวดล้อม และเป็นเรื่องภายในตัวบุคคลด้วย ทั้งความขยัน ความสนใจ ความรับผิดชอบในตนเอง เป็นเรื่องที่มนุษย์ทำไม่ได้ นักวิทยาศาสตร์ก็ยังทำไม่ได้” ศ.ดร.สุทัศน์กล่าว
       
       รับผิดชอบต่อสังคมคือสิ่งที่คนรุ่นหลังควรเอาแบบอย่าง
       จะเห็นว่านอกจากไอน์สไตน์จะเป็นอัจฉริยะที่สำคัญต่อการนำโลกสู่ยุคใหม่แล้ว (ซึ่งเขาเองอาจจะไม่ได้ตั้งใจ) ไอน์สไตน์ยังเป็นแบบอย่างที่ดีในการรับผิดชอบการกระทำของตนเองต่อสังคมด้วย เห็นได้ชัดในช่วงปลายของชีวิตที่ไอน์สไตน์หันมารณรงค์เพื่อสันติภาพ และทาง ศ.ดร.สุทัศน์ก็กล่าวถึงลักษณะที่ดีของนักวิทยาศาสตร์ด้วยเช่นกัน
       
       “นักวิทยาศาสตร์ที่ดี ควรทำในสิ่งที่ตนเองรัก ผลิตผลงานที่ดีออกมา ถ้าเป็นเทคโนโลยีก็เห็นผลเร็ว ถ้าเป็นความรู้บริสุทธิ์ก็ไม่เสียหายอะไร และเป็นเรื่องดี เพราะนักวิทยาศาสตร์จริงๆ ต้องสร้างความรู้ด้วย และนักวิทยาศาสตร์ที่ดีต้องให้ความรู้กับประชาชน ให้ความรู้กับรัฐบาลในการแก้ปัญหาวิทยาศาสตร์ ร่วมสร้างบรรยากาศทางวิทยาศาสตร์ ต้องสอนวิทยาศาสตร์ด้วย เพื่อถ่ายทอดความรู้ คือต้องมีปฏิสัมพันธ์กับคนหลายๆ กลุ่ม รวมทั้งนักวิทยาศาสตร์ด้วยกันเอง นี่คือบทบาทของนักวิทยาศาสตร์” ศ.ดร.สุทัศน์กล่าว
       
       อาจารย์ได้ทิ้งท้ายถึงไอน์สไตน์ว่าเป็นคนสำคัญทางวิทยาศาสตร์ของโลก ไม่มีกี่คนที่พอเอ่ยชื่อแล้วคนจะร้อง “อ๋อ” ไอน์สไตน์เป็นคนสมถะ มีบุคลิกน่าสนใจ ทำงานวิชาการตลอดชีวิตจนกระทั่งนาทีสุดท้าย เขาส่งเสริมวิชาการ เขียนบทความทางวิชาการและทำให้วิชาควอนตัมได้รับการพัฒนา ทั้งยังทำให้วิชาการต่างๆ เข้ารูปเข้ารอย สิ่งเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์รุ่นหลังควรเอาอย่างและเป็นมรดกที่ไอน์สไตน์ทิ้งไว้

ไอน์สไตน์กับทรงผมยุ่งๆ ที่เป็นเอกลักษณ์ ส่วนชายที่อยู่ข้างหลังด้านขวาของเขา คือ แมกซ์ แพลงค์ นักฟิสิกส์คนสำคัญอีกคน

       “คำถามนี้ตอบยาก อย่างที่ว่าไอน์สไตน์ทำงานหลายอย่างในเวลาเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพด้วย ทฤษฎีควอนตัมด้วย ทำงานเรื่องการเคลื่อนที่แบบราวเนียนด้วย ถ้าหากว่าไม่มีไอน์สไตน์นี่ การค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพก็คงมีเหมือนกัน แต่การที่จะอธิบายในแง่ที่ไอน์สไตน์อธิบายนี่คงไม่มีใครอธิบายได้แบบนั้น ในแง่ที่ว่าความเร็วแสงคงที่แต่เวลาไม่คงที่ เป็นสิ่งที่พลิกความคาดหมายของทุกๆ คน”
       
       หาญกล้าค้านความเชื่อของคนทั้งโลก
       
       ศ.ดร.สุทัศน์กล่าวว่าช่วงเวลาที่ไอน์สไตน์มีชีวิตอยู่นั้นทุกคนคิดว่าความเร็วแสงขึ้นอยู่กับผู้สังเกตและเวลาคนเราจะเท่ากันหมด แต่ไอน์สไตน์บอกว่า “เวลาของคนที่เคลื่อนที่ เร็ว-ช้า ไม่เท่ากัน” ส่วนแสงที่คนเข้าใจว่าเป็นคลื่น และยังมีการทดลองมากมายที่บอกว่าแสงเป็นคลื่น แต่ไอน์สไตน์บอกว่าแสงก็สามารถเป็นอนุภาคได้ ซึ่งการที่จะแถลงแบบนี้เป็นความกล้าหาญพอสมควร ที่จะขัดแย้งกับคนทั้งโลกในขณะที่มีอายุเพียงแค่ 26 ปี และไม่ได้ทำงานเป็นนักฟิสิกส์ แต่ทำงานเป็นเสมียนในสำนักงานตรวจสอบสิทธิบัตรเท่านั้น
       
       "ไอน์สไตน์ก็มีส่วนในการวางพื้นฐานกลศาสตร์ควอนตัม อันที่จริงควอนตัมเริ่มมาจากพลังค์ นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ที่ปูพื้นความคิดว่าพลังงานของรังสีต่างๆ มีลักษณะเป็นหน่วยเป็นเม็ดเหมือนเม็ดทราย แล้วไอน์สไตน์ก็ใช้แนวคิดนี้ของพลังค์ในการพัฒนาทฤษฎีให้ครอบคลุมอีกครั้งว่าแสงเป็นก้อนอนุภาคด้วย คล้ายจะบอกจากความเข้าใจเดิมว่าแสงเป็นคลื่น ตอนนี้แสงเป็นอนุภาคแล้ว แสงมีคุณสมบัติ 2 รูปในสิ่งเดียว”
       
       อาจารย์ฟิสิกส์ของไทยกล่าวว่ากว่าที่นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จะพิสูจน์ว่าสิ่งที่ไอน์สไตน์คิดเป็นจริงต้องใช้เวลากว่า 10 ปี เมื่อได้รับการยอมรับแล้ว ทฤษฎีควอนตัมก็ถูกนำไปใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เกี่ยวกับอะตอม การที่มนุษย์เข้าใจคุณสมบัติทางกลศาสตร์ควอนตัมของอะตอมทำให้มนุษย์เข้าใจ อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความรู้ในหลายด้าน เช่น อิเล็กทรอนิกส์ แสง สสาร มนุษย์นำสสารมาใช้ในการพัฒนาเทคโนโลยี ซึ่งกลศาสตร์ควอนตัมก็เป็นพื้นฐานสำคัญในการพัฒนาดังกล่าว