ขอเล่าต่อจากตอนที่แล้ว.... ต้นศตวรรษที่ 20 เป็นช่วงเวลาสำคัญแห่งการปฏิวัติความรู้ทางฟิสิกส์
ซึ่งเป็นผลจากความพยายามในการอธิบายธรรมชาติของโลก 2 โลก คือ โลกของจักรวาล
ซึ่งมีขนาด ใหญ่ที่สุดเท่าที่จะใหญ่ได้ และโลกของจุลภาคที่มีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเล็กได้
ปี ค.ศ.1905 พนักงานจดทะเบียนลิขสิทธิ์สิ่ง ประดิษฐ์โนเนมได้ตีพิมพ์ทฤษฎี
ฟิสิกส์สะท้านโลกที่มีชื่อว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (Special Relativity
Theory) ซึ่งเป็นการอธิบายปรากฏการณ์เกี่ยวกับความเร็วของแสง ในรูปแบบที่ไม่มีใครจะคาดคิดได้
จากหลักการที่คิดขึ้น เบื้องต้นต่อมาก็ถูกพัฒนา (โดยอดีตพนักงานจดทะเบียนคนเดิม)
ให้สามารถอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างมวลสารและพลังงาน เวลาและอวกาศ และแรง
โน้มถ่วง ท่านคงจะเดาได้ว่าพนักงานจดทะเบียนคนนี้มิใช่ใครอื่น คือ อัลเบิร์ต
ไอน์สไตน์ นั่นเอง
จากนั้น ไอน์สไตน์ ยังคิดค้นต่อมาอีกว่า สนาม ความโน้มถ่วงกับกรอบอ้างอิงที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งคือ
สิ่งเทียบเคียงกัน (Equivalence) ซึ่งหลักคิดนี้ร่วมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
กลายเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Relativity Theory) ซึ่งถือว่าเป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์
ที่มีความสวยงามที่สุดเท่าที่มีการคิดค้นมา ไอน์สไตน์พยายามอธิบายสิ่งต่างๆ
ในจักรวาลด้วยเรขาคณิต มิใช่เรขาคณิตอย่างที่นักเรียนเรียนกันในโรงเรียน
แต่เป็นเรขาคณิตหลายมิติที่คิดค้น โดยนักคณิตศาสตร์นามว่า Bernhard Riemann
ในกลางศตวรรษที่ 19 ไอน์สไตน์มองว่าจักรวาลคืออวกาศ 4 มิติ (มีเวลาเป็นมิติหนึ่งในนั้น)
ที่บิดเบี้ยวได้ ทฤษฎีของไอน์สไตล์สามารถอธิบายโลกที่มีขนาดใหญ่ และปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ได้เป็นอย่างดี
แต่มีความยุ่งยาก ในการอธิบายโลกจุลภาค ในบั้นปลายของชีวิต ไอน์สไตน์พยายามสร้างทฤษฎีที่สามารถ
อธิบายกาล-อวกาศ สสาร-พลัง งานและแรงทั้งหมดในจักรวาล เพื่อจะได้เป็นทฤษฎีครอบจักรวาล
แต่ไม่ประสบผลสำเร็จ ในโลกของจุลภาคมีความพยายามค้นหาองค์ประ กอบที่เป็นหน่วยย่อยที่สุด
ซึ่ง จะเป็นส่วนประกอบของ "สิ่งต่างๆ" ที่มีอยู่ในจักรวาล เดิมที่นักวิทยาศาสตร์มีความคิดว่า
สิ่งต่างๆ ประกอบ ด้วยหน่วยย่อยที่สุดที่ไม่ สามารถแบ่งแยกได้อีก และหน่วยย่อยนี้เมื่อนำมารวมกันในรูปแบบต่างๆ
จะกลาย เป็นสิ่งต่างๆ ได้ นักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 เชื่อ ว่า สสารต่างๆ
ประกอบขึ้นมาจากธาตุชนิดต่างๆ และ หน่วยย่อยของธาตุชนิดต่างๆ คือ อะตอม ต่อมามีความพยายามจะ
"ผ่า" อะตอมเพื่อค้นหาส่วนประกอบ ที่ย่อยลงไปอีก ซึ่งก็ได้ความว่าประกอบด้วยแกนกลาง
ที่เรียกว่า นิวเคลียส ซึ่งประกอบด้วยโปรตรอนและนิวตรอน และมีอนุภาคตัวเล็กๆ
ที่วิ่งวนรอบแกนกลาง เรียกว่า อีเลคตรอน จากนั้นมีความพยายามจะ "ผ่า"
นิวเคลียสของอะตอมเพื่อพิสูจน์ให้แน่ว่า โปรตรอนและนิวตรอนจะเป็นอนุภาคมูลฐาน
(Elementary Parti-cle) ที่ประกอบเป็นอะตอมหรือไม่ ปรากฏพบว่ายังมีอนุภาคที่
"มูลฐาน" กว่า ประกอบเป็นโปรตรอนหรือนิวตรอน และการทดลองยังพบอนุภาคมูลฐานอีกมาก
มายจนชักไม่แน่ใจในความเป็น "มูลฐาน" ของมัน ใน ที่สุดได้ข้อสรุปว่า
ที่ทำได้ดีที่สุดคือ การจัดหมวดหมู่ของอนุภาคที่คิดว่ามูลฐานที่สุด ซึ่งแบ่งได้เป็น
2 กลุ่มคือ กลุ่มของสสารที่เรียกว่า เฟอร์เมียน (Fermion) ซึ่ง จะประกอบด้วยหน่วยย่อยที่สุดเรียกว่า
ควาก (Quark) และเลปตอน (Lepton) อนุภาคมูลฐานที่สุดอีกกลุ่มหนึ่ง และกลุ่มของแรงที่เรียกว่า
โบสซอน (Boson) ปัจจุบัน นักฟิสิกส์เหมาเอาว่า "สิ่งต่างๆ" ประกอบขึ้นจากเฟอร์
เมียน และโบสซอน
นอกจากความพยายามในการ "ผ่า" ให้ถึงที่สุด ของนักฟิสิกส์อนุภาคแล้ว
ระหว่างการทดลอง (ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19) ยังพบปรากฏการณ์ที่แปลกแต่สำคัญยิ่ง
คือ พลังงานที่ใช้ในการเปลี่ยนแปลงสถานะของสสารมีปริมาณเป็นก้อนๆ ที่แบ่งให้ย่อยลงอีกไม่ได้
เรียกว่า ควอนต้า (Quanta) สิ่งนี้ทำให้โฉมหน้าของความคิดทางฟิสิกส์เปลี่ยนไปอย่างมาก
และเกิดสาขาวิชาใหม่ขึ้นมาเรียกว่า Quantum Physics พลังงานเป็น ก้อนๆ นี้สร้างความหงุดหงิดให้กับไอน์สไตน์เป็นอย่าง
มาก เพราะไม่มีคำอธิบายที่กระจ่างถึงหลักการที่อยู่เบื้องหลัง แต่ปรากฏว่า
Quantum Physics สามารถอธิบายปรากฏการณ์ของโลกจุลภาคได้เป็นอย่างดี
ความฝันอันสูงสุดของนักฟิสิกส์ในยุคนั้น (และ ยุคใดๆ) คือการสร้างทฤษฎีที่สามารถอธิบายสิ่งต่างๆ
ได้ตั้งแต่ควากจนถึงสุดขอบของจักรวาล ในปี 1968 นัก ฟิสิกส์ชาวอิตาเลียน
Gabriele Veneziano ได้พบสมการ คณิตศาสตร์ที่สามารถอธิบายพฤติกรรมของอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งได้โดยบังเอิญ
ต่อมานักฟิสิกส์อเมริกัน เชื้อสายญี่ปุ่นนามว่า Yoichiro Nambu เสนอคำอธิบาย
ที่แสนประหลาดว่า อนุภาคมูลฐานและปฏิสัมพันธ์ของ มันเกิดจากการสั่นของเส้น
(String) ภายในอวกาศหลาย มิติ มีการพัฒนาความคิดนี้กลายเป็นทฤษฎี String
Theory ยุคแรก ทฤษฎีนี้มาถึงจุดอับเพราะความยุ่งยาก ของคณิตศาสตร์ที่ต้องใช้เรขาคณิต
26 มิติสำหรับอธิบายอนุภาคกลุ่มโบสซอน และ 10 มิติสำหรับอนุภาค กลุ่มเฟอร์เมียน
ไม่นานทฤษฎีนี้ก็แผ่วลง มาในปี 1980 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Michael Green และนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน
John Schwarz ได้พัฒนา String Theory โดยพ่วงทฤษฎี Supersymmetry ที่สามารถอธิบายกฎเกณฑ์ของอนุภาคมูลฐานได้ลงไปด้วย
กลายเป็นทฤษฎี Superstring จากนั้นไม่นานก็เกิดกระแสขึ้นในหมู่นักฟิสิกส์ทั่วโลก
โดยมีความเชื่อว่าทฤษฎี Superstring จะ สามารถอธิบายทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลได้
(หมายถึงความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสสาร-พลังงาน และกาล-อวกาศ แรงต่างๆ และการกำเนิดของจักรวาล)
ทฤษฎี Superstring มีคุณสมบัติพิเศษที่สามารถเข้ากันได้กับทฤษฎีสำคัญๆ ต่างๆ
ทั้งทฤษฎีสัมพัทธภาพและทฤษฎีทาง Quantum Physics ไม่มีนักฟิสิกส์คนใดไม่อยากมีชื่อเสียงว่าได้ค้นพบทฤษฎีครอบจักรวาลเป็นคนแรก
ต่างพากันคิดค้นเพื่อให้ได้ทฤษฎีที่สมบูรณ์ที่สุด ปรากฏว่ามีนักฟิสิกส์หลายกลุ่ม
หลายคนคิดทฤษฎี Superstring ที่สมบูรณ์ ได้ 5 ทฤษฎี มีคำถามว่าเป็นไปได้อย่างไรที่จะมีทฤษฎีอธิบาย
ทุกสิ่ง ทุกอย่าง 5 ทฤษฎี เพราะการอธิบายทุกอย่างได้ยกเว้น 4 ทฤษฎีที่เหลือก็ไม่ใช่ทุกสิ่งทุกอย่างแล้ว
มันน่าจะมีทฤษฎีหนึ่งเดียวที่สามารถอธิบายครอบคลุมทั้ง 5 ทฤษฎี นี้ได้ ล่าสุดมีความพยายามที่จะพัฒนา
Superstring Theory ในรูปแบบใหม่เรียกว่า M-Theory ซึ่งอาศัยเรขา คณิต 11
มิติ วิบากกรรมของนักฟิสิกส์ยังไม่หมด หรือ จะเป็นการอาจหาญเกินตัวหรือไม่สำหรับความพยายาม
ในการค้นหาทฤษฎีครอบจักรวาล ของมนุษย์ในขณะนี้
น่าจะเป็นเรื่องเกินตัวเกินไปที่จะอธิบายเรื่องที่กล่าวมานี้ให้ได้ในข้อเขียน
2 ตอน แต่สิ่งที่ผมได้ประสบ มาจากความพยายามศึกษาเรื่องราวเหล่านี้ (เท่าที่สมอง
เล็กๆ จะรับได้) เหมือนเป็นการท่องไปในแดนสนธยาและได้เรียนรู้หลักการและวิธีคิดที่เหลือเชื่อแต่น่าสนใจ
มากมาย สำหรับผู้สนใจผมขอแนะนำหนังสือที่เขียนถึง เรื่องราวเหล่านี้เช่น
Hyperspace เขียนโดย Michio Kaku หนังสือ Beyond Einstein เขียนโดย Michio
Kaku และ Jennifer Thompson หนังสืออ่านประกอบความรู้ฟิสิกส์ ที่อ่านง่าย
Who's Afraid of Schrodinger's cat เขียนโดย Ian Marshall และ Danah Zohar
และถ้าอยากจะรู้เรื่องซูเปอร์สตริงส์จริงๆ ขอเชิญอ่าน Superstrings and the
Search for the Theory of Everything เขียนโดย F. David Peat หนังสือเหล่านี้เขียนขึ้นสำหรับผู้สนใจทั่วไป
ถ้าท่านสนใจหามาอ่านแก้เซ็งยุคเศรษฐกิจมืดมัว ซ้ำซากน่าจะไม่เลวนะครับ