|
กับคำถามที่ว่า "ทำไมไอน์สไตน์จึงสมควรได้รับการยกย่อง
ให้เป็นบุคคลแห่งศตวรรษที่
20"
สิ่งที่น่าจะนำไปสู่คำตอบเพื่อใช้อธิบายคำถามดังกล่าว
ได้อย่างกระจ่างชัดที่สุดนั้นก็คือ
การศึกษาและการทำความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับผลงานอันล้ำค่าของอัจฉริยบุคคล
ผู้ซึ่งได้รับการขนานนามว่า
"บิดาแห่งโลกฟิสิกส์สมัยใหม่"
"อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์"
นั่นเอง
"อัลเบิร์ต
ไอน์สไตน์ "
คือผู้เปิดโลกฟิสิกส์สมัยใหม่
จากพื้นฐานความสนใจในธรรมชาติวิทยาเป็นชีวิตจิตใจ
ทำให้สามารถค้นคว้าทฤษฎีสัมพัทธภาพ
และทฤษฎีสนามรวม
รวมทั้งค้นพบกฎของเอกภพซึ่งได้เปลี่ยนแปลงแนวคิดทางฟิสิกส์ที่มีอยู่เดิม
อันถือเป็นก้าวสำคัญยิ่งของการเปลี่ยนแปลงในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน
|
|
ผลงานการค้นคว้าอันโดดเด่นชิ้นแรกของไอน์สไตน์
นั่นก็คือ
ทฤษฎีพิเศษแห่งสัมพัทธภาพ
ซึ่งมีใจความว่า "วัตถุยิ่งมีความเร็วเท่าใด
ก็ยิ่งมีมวลมากขึ้น
ขณะเดียวกันก็มีขนาดเล็กลงทุกที"
นอกจากนี้ยังค้นพบอีกว่า
"ไม่มีวัตถุใดมีความเร็วเท่ากับแสงหรือมากกว่าแสง
เพราะเมื่อมีความเร็วสูงถึงขนาดนั้น
ความยาวหรือขนาดของวัตถุนั้นก็หดลงจนหมด
และความเร็วแสงนั้นยังวัดได้ด้วยความแม่นยำเท่ากับ
300,000 กิโลเมตรต่อวินาที"
อีกสิ่งหนึ่งที่กล่าวขวัญถึงกันมาก
จากทฤษฎีพิเศษของไอน์สไตน์ก็คือ
ความสมมูล (equivalent)
ของมวลสารและพลังงาน
นั่นคือมวลสารจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเร็ววัตถุเพิ่มขึ้น
และในขณะเดียวกันพลังงานของวัตถุนั้นก็เพิ่มขึ้นด้วย
โดยมีสมการแสดงความสัมพันธ์ดังนี้
E = mc2
E =
พลังงานที่เพิ่มขึ้น
m =
มวลสารที่เพิ่มขึ้น
c =
ความเร็วของแสง
|
|
นั่นก็คือมวลสารมีความสัมพันธ์กับพลังงาน
ซึ่งอาจเขียนเป็นอีกสมการหนึ่งได้ว่า
E = mc2
E =
พลังงานที่สมมูลกับมวล
m =
มวลสารของวัตถุ
c =
ความเร็วของแสง
จากการอ่านสูตรนี้
เราอาจไม่เห็นความมากมายมหาศาลของพลังงาน
แต่เมื่อคิดถึง
ค่าความเร็วของแสงยกกำลังสอง
จึงเห็นได้ว่ามีค่ามหาศาลจริงๆ
สมมุติว่าวัตถุนั้นมีมวลสาร
1 กิโลกรัม
พลังงานที่ได้ก็จะสูงประมาณ
900,000,000,000 จูล
แต่ทั้งนี้เป็นการอธิบายการเกิดพลังงาน
ในระดับอะตอมที่เกิดการเปลี่ยนแปลง
เนื่องจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ภายใน
มิใช่การเปลี่ยนแปลง
จากการใช้พลังงานเคมีตามปกติ
ด้วยเหตุนี้เอง
เราจึงเข้าใจได้ทันทีว่า
เหตุใดการแตกตัวของอะตอมธาตุยูเรเนียมเพียง
1 กรัม
จึงสามารถให้พลังงานค่ามหาศาลได้
|
|
ผลงานชิ้นที่สองก็คือ
ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
เมื่อ พ.ศ. 2459
ไอน์สไตน์ได้ประกาศทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปขึ้น
อันเป็นประเด็นที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตที่มีความเร็วไม่คงที่
เนื้อหาของทฤษฎีทั่วไปนั้น
ส่วนใหญ่จะเกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างมวล
และมีการพิสูจน์ให้เห็นเป็นรูปธรรมได้ด้วย
ผลของการเคลื่อนที่ที่มีความเร่งนั้นจะเป็นอย่างไร
ก็ขึ้นอยู่กับอัตราความเร่ง
และความเร่งนี้ก็เหมือนกับแรงดึงดูด
เช่น
ถ้าไปยืนอยู่บนดาวที่มีมวลมาก
น้ำหนักของเราก็จะสูง
แต่ถ้าไปอยู่ที่ดาวพุธ
ซึ่งมีมวลเพียง 1 ใน 25
ของมวลบนโลก
น้ำหนักของเราจะน้อยลงเหลือเพียง
1 ใน 3
ของนน้ำหนักที่ชั่งบนโลกเท่านั้น
ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีแห่งการดึงดูดของมวล
และกระทำได้เสร็จสมบูรณ์ในทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปนี้
ดังนั้นเราอาจเรียกทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปว่า
"ทฤษฎีแห่งการดึงดูดระหว่างมวลของไอน์สไตน์"
ก็ได้จากการคำนวณของไอน์สไตน์
พบว่าแรงดึงดูดระหว่างวัตถุขนาดใหญ่
เช่นดาวเคราะห์กับดวงอาทิตย์
จะได้ผลลัพท์คล้ายกับของนิวตันที่เคยเสนอไว้ว่า
"วัตถุทั้งหลายในเอกภพ
จะดึงดูดกันด้วยแรงดึงดูดระหว่างมวล"
ไอน์สไตน์สามารถคำนวณได้ว่า
การโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์นั้นเป็นวงรี
แต่เมื่อครบรอบแล้วก็ไม่เวียนกลับรอบเดิม
หากแต่โคจรเป็นวงรีในลักษณะเกลียวเอียงไปเรื่อย
แต่ระยะห่างระหว่างวงโคจรเดิมนั้น
น้อยมาก
กว่าจะย้อนกลับมาที่เดิมก็ใช้เวลาถึง
34 ล้านปี คือ 34 ล้านรอบ
|
|
ยังมีทฤษฎีอีกหลายอย่างที่ไอน์สไตน์ได้เสนอขึ้น
นอกจากทฤษฎีสัมพันธภาพอันลือลั่นแล้ว
ยังมีทฤษฎีสนามรวม ( Unified Field
Theory)
ที่ไม่ค่อยได้รับการกล่าวถึงมากนัก
ไอน์สไตน์ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับสนามรวม
แก่สาธารณชนขึ้นเป็นครั้งแรกเมื่อ
พ.ศ. 2493
อันเป็นการขัดแย้งกับกฎกลศาสตร์ของนิวตัน
โดยไอน์สไตน์ได้อ้างถึงความสัมพันธ์ระหว่างสนามพลังงานต่างๆ
ว่าเป็นจริง
ด้วยการพิสูจน์
โดยเรขาคณิตแบบใหม่ที่มีมิติของเวลาเพิ่มเข้ามาด้วย
เนื่องจากเรขาคณิตของสสารที่เคลื่อนไหวนี้มีความสัมพันธ์กับเวลา
การใช้เรขาคณิตแบบเดิมที่สสารคงที่อันเป็นหลักกลศาสตร์แบบเก่าของนิวตันนั้น
จึงไม่สอดคล้องกับความเป็นจริง
ไอน์สไตน์เสนอแนวความคิดว่า
ความโน้มถ่วงและรังสี (การแผ่รังสี)
มีกฎร่วมกันอยู่ คือ
กฎกำลังสองกลับ
นั่นก็หมายความว่าความโน้มถ่วงกับการแผ่รังสีน่าจะเกิดจากสนามรวมอย่างเดียวกัน
นั่นคือขณะที่มีคนสังเกตเห็นรังสีเคลื่อนที่
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะกลายเป็นความโน้มถ่วง
และด้วยเหตุนี้
การอธิบายกฎเกณฑ์ทางฟิสิกส์จึงง่ายเข้าด้วยการใช้กฎเพียงอย่างเดียว
ก็สามารถครอบคลุมกฎต่างๆ
ที่เคยอธิบายมา
และตามความคิดของไอน์สไตน์
ถือว่าหลักนี้เสนอความเป็นจริงตามจักรวาลแล้ว
|
|
แม้บางเรื่องจากทฤษฎีของไอน์สไตน์
จะถูกพิสูจน์แล้วว่าผิดพลาด
แต่สิ่งที่ยังถูกต้อง
และเป็นที่ยอมรับอยู่นั้นมีมากมาย
ทั้งยังเป็นที่ประทับใจของนักวิทยาศาสตร์รุ่นหลังอยู่ตลอดเวลา
ทั่วโลกต่างยกย่องกันว่า
ไอน์สไตน์เป็นบิดาแห่งฟิสิกส์
เชิงทฤษฎีรุ่นใหม่อย่างแท้จริง
และยังได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้บุกเบิกสู่ยุคนิวเคลียร์
ทฤษฎีต่างๆของไอน์สไตน์
นอกจากจะให้แนวทางที่ใหม่แก่โลกฟิสิกส์แล้ว
ยังลบล้างข้อเสนอของนักวิทยาศาสตร์รุ่นก่อนอีกมากมาย
ไม่ว่าจะเป็น นิวตัน
หรือชเรอเดงเจอร์ก็ตาม
ปัจจุบันเรื่องราวของไอน์สไตน์ยังคงได้รับการกล่าวถึงอยู่เสมอ
สำหรับทฤษฎีทางฟิสิกส์ของเขานั้น
ยังมีการศึกษา ค้นคว้า
และทดลองเพื่อพิสูจน์และประยุกต์ใช้อยู่ตลอดเวลา
และเมื่อไม่นานมานี้
ได้มีการค้นพบว่ามีทฤษฎีใหม่ที่ขัดแย้งกับทฤษฎีของไอน์สไตน์ที่กล่าวไว้ว่า
"ไม่มีวัตถุอื่นใดในโลกที่เดินทางผ่านสุญญากาศหรือเดินทางผ่านที่ซึ่งไร้อากาศได้เร็วกว่าแสง"
|
|
เมื่วันพฤหัสบดีที่ 13 ก.ค. 2543
สถาบันวิจัย NEC
แห่งนิวเจอร์ซี
สหรัฐอเมริกาได้ตีพิมพ์ผลงานค้นคว้าวิจัย
เกี่ยวกับการพิสูจน์ได้ว่า
ยังมีสิ่งที่เดินทางได้เร็วกว่าแสงเผยแพร่ต่อสาธารณชน
ซึ่งเป็นผลงานของ 3
นักวิทยาศาสตร์คือ หวาง
หลี่จุ้น อเลกซานเดอร์
คูซมิค และอาร์เธอร์
โคการิง
นักวิทยาศาตร์ทั้ง 3
คนได้ศึกษาโดยอาศัยทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า
(electromagneticm) และทฤษฎีกลศาตร์
(quantum mechanics)
โดยทำการทดลองด้วยการใช้สื่อกลางพิเศษคือ
เซเซียมอะตอมส์
บรรจุในหลอดทดลองขนาด 6 ซม.
(2.4 นิ้ว)
จากนั้นใช้แสงเลเซอร์ลำแสงเรียบ
ยิงผ่านเข้าไปด้วยเวลา
3 ในส่วน 1 ล้านของ 1 วินาที
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นคือ
อะตอมของก๊าซเซเซียม
ทำหน้าที่กำหนดรูปแบบสูงสุดต่ำสุด
ด้วยความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน
ซึ่งรวมตัวกันเป็นตัวกระตุ้นแสง
ให้ไปปรากฏบนอีกด้านหนึ่งของหลอดเร็วกว่าที่ควรจะเป็น
หากเทียบกับการเดินทางของแสงในสุญญากาศ
นักวิทยาศาตร์ทั้ง 3
ให้ข้อสรุปว่า
ปรากฏการณ์ดังกล่าวคือ
การเดินทางที่ใช้เวลาแตกต่าง
จากการเดินทางของแสงในสุญญากาศ
6 หมื่น 2 พันล้านส่วนของ 1
วินาที
ทำให้จุดสูงสุดของตัวกระตุ้นแสง
เดินทางไปยังอีกด้านหนึ่งของหลอด
ก่อนที่ตัวกระตุ้นแสงจะไปถึงด้านที่ใกล้กว่าของหลอด
คำอธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวค่อนข้างจะเข้าใจยากพอสมควร
นักวิทยาศาตร์ทั้ง 3
คนจึงตั้งชื่อว่า
ปรากฏการณ์ negative delay หรือ negative
velocity
ซึ่งหมายถึงปรากฏการณ์ความเร็วที่ตรงข้ามกับความเชื่อของคนทั่วไป
การทดลองและการค้นพบที่ว่า
คลื่นแสงเดินทางเร็วกว่าแสง
ครั้งนี้มิใช่ครั้งแรก
โดยหนึ่งในการทดลองก่อนหน้านี้เป็นผลงานของนักวิทยาศาตร์ชาวอิตาลี
แต่ในครั้งนี้ถือเป็นครั้งที่มีหลักฐานอธิบายสิ่งที่ค้นพบได้ชัดเจนที่สุด
|
|
จากการทดลองเพื่อค้นหาข้อมูลมาหักล้างทฤษฎีของไอน์สไตน์ดังกล่าว
ซึ่งเป็นความพยายามของนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่นั้น
แสดงให้เห็นถึงความสนใจในผลงานของอัจฉริยบุคคลที่ชื่อว่า
"อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์"
อย่างแท้จริง
และถึงแม้ว่าทฤษฎีใหม่
ที่ไม่ตรงกับทฤษฎีของไอน์สไตน์ที่ถูกค้นพบ
โดยนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่นั้น
จะเป็นที่ยอมรับของวงการวิทยาศาสตร์โลกหรือไม่ก็ตาม
นั่นคือสิ่งที่เราต้องติดตามกันต่อไป
แต่สิ่งหนึ่งที่เราสามารถประจักษ์ได้ในขณะนี้ก็คือ
ผลงานทุกชิ้นที่ไอน์สไตน์ได้สร้างสรรค์ขึ้น
คือตัวจักรสำคัญที่คอยขับเคลื่อน
และกระตุ้นให้นักวิทยาศาตร์รุ่นใหม่ได้ตื่นตัว
ร่วมระดมความคิด
และเข้าห้องทดลองเพื่อพิสูจน์กฎ
และทฤษฎีต่างๆ
ด้วยแรงบันดาลใจที่ว่า
จะพบความรู้ใหม่นอกกรอบกำแพงที่ไอน์สไตน์ได้ว่าไว้
การปลุกเร้าให้นักวิทยาศาตร์รุ่นใหม่
ได้รู้จักเรียนรู้
รู้จักพยายามหาคำตอบ
และรู้จักถ่ายทอดแนวความคิดใหม่ๆ
ออกมาใช้กับนวัตกรรมอันล้ำยุค
ในโลกยุคปัจจุบันนี้เอง
จะเป็นเสมือนบันไดก้าวแรกในการเสริมสร้างความมั่นคง
เพื่อจรรโลงโลกของเราให้ยั่งยืนต่อไป
ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าไอน์สไตน์
คือผู้จุดประกายและเป็นเสมือนผู้บุกเบิกให้วงการวิทยาศาสตร์
โดยเฉพาะโลกของฟิสิกส์สมัยใหม่
ได้รับความสนใจและแพร่หลายมากยิ่งขึ้น
ด้วยผลงานที่ฝากไว้เป็นประโยชน์ต่อวงการวิทยาศาตร์โลก
และด้วยเหตุผลที่กล่าวมาทั้งหมด
ผนวกเข้ากับตำนานแห่งความอัศจรรย์ทางความคิด
ของอัจฉริยบุคคลท่านนี้
คงไม่มากเกินไปใช่ไหมหากจะประกาศให้โลกได้รับรู้ว่า
"ไอน์สไตน์
คือผู้สมควรได้รับการยกย่องให้เป็นบุคคลแห่งศตวรรษที่
20"
|