เรียนรู้ "สตริง" ทฤษฎีปฏิวัติฟิสิกส์พื้นฐานกับ "เดวิด กรอส" นักวิทย์โนเบลผู้เยือนไทย

"เดวิด กรอส" นักวิทย์โนเบลบินบรรยายไทยระบุ "สตริง" ทฤษฎีปฏิวัติฟิสิกส์พื้นฐาน เผยให้เห็นแนวคิดมองอนุภาคเป็นเส้น ความหวังนำไปสู่การรวมแรงและสสารอันเป็นเป้าหมายของนักฟิสิกส์ พร้อมการรอพิสูจน์ด้วยเครื่องเร่งอนุภาคที่สวิตเซอร์แลนด์ซึ่งจะเดินเครื่องในเร็ววันนี้

ศาสตราจารย์เดวิด โจนาธาน กรอส (Prof.David Jonathan Gross) ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2547 และผู้อำนวยการและประธานคณะกรรมการฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเฟรเดอริคดับเบิลยู กลุค (Frederick W. Gluck) ที่สถาบันฟิสิกส์เชิงทฤษฎีคาฟลิ (Theoretical Physics at the Kavli Institute) มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ในซานตาบาร์บารา (University of California in Santa Barbara) ได้แสดงปาฐกถาพิเศษหัวข้อ "การปฏิวัติใหม่ในฟิสิกส์พื้นฐาน" (The Coming Revolution in Fundamental Physics) เมื่อ 7 ม.ค.นี้ ณ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ทั้งนี้มีนักเรียน นักศึกษา อาจารย์และประชาชนทั้งชาวไทยและต่างชาติเข้าฟังบรรยายพิเศษของนักฟิสิกส์รางวัลโนเบลผู้นี้ร่วม 500 คน

เนื้อหาหลักๆ ของบรรยายพิเศษเป็นเรื่องเกี่ยวกับทฤษฎีสตริง (String Theory) ทฤษฎีใหม่ของฟิสิกส์พื้นฐานซึ่งไม่มองอนุภาคเป็นก้อนเหมือนก่อนแต่มองอนุภาคเส้น โดย น.ส.มณีเนตร เวชกามา อาจารย์ด้านดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยา จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์กล่าวว่า ทฤษฎีดังกล่าวยังเป็นเรื่องใหม่และยังไม่มีบรรจุลงในหลักสูตรการศึกษาทั่วไป อีกทั้ง ศ.กรอสเองก็กล่าวว่ายังไม่ทราบเช่นกันที่สุดแล้วทฤษฎีนี้จะเป็นเช่นไรเพราะเป็นทฤษฎีที่ใหม่มากๆ อย่างไรก็ดีเธอเผยว่าการฟังบรรยายครั้งนี้ทำให้ได้ทราบขอบเขตของการศึกษาฟิสิกส์ในปัจจุบันและอนาคต ซึ่งนักฟิสิกส์มีความพยายามที่จะหาทฤษฎีที่จะรวมแรงเป็นหนึ่งเดียวทั้งที่แรงแต่ละชนิดแตกต่างกัน และเชื่อว่าทฤษฎีนี้จะเป็นทางออก

"โดยปกตินักฟิสิกส์ทราบอยู่แล้วว่ามีทฤษฎีนี้เพราะเป็นทฤษฎีใหม่ที่นักฟิสิกส์ศึกษากัน และเรื่องนี้ยังประยุกต์ใช้ได้กับดาราศาสตร์ เพราะมีบางเรื่องเกี่ยวกับเอกภพที่ยังไม่มีคำอธิบายและอาจนำทฤษฎีสตริงไปใช้อธิบายได้" น.ส.มณีเนตรกล่าว

ด้านนายดริศ สามารถ นักศึกษาปริญญาเอก สาขาฟิสิกส์ สำนักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี ซึ่งเดินทางมาร่วมฟังบรรยายเนื่องจากมีความชื่นชมใน ศ.กรอสกล่าวว่าได้ทำวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ โดยเนื้อหาที่ได้รับฟังส่วนใหญ่เป็นความรู้กว้างๆ ที่บรรยายให้กับคนทั่วไปซึ่งเป็นการเสนอความก้าวหน้าทางวิชาการ ทั้งนี้สสารมูลฐานมี 2 ชนิดคือ เลปตอน (lepton) ซึ่งไม่ทำให้เกิดสสารใหม่ และควาร์ก (quark) ซึ่งเป็นส่วนประกอบของสสารในเอกภพ

ทั้งนี้สิ่งที่ถือเป็นการปฏิวัติฟิสิกส์พื้นฐานตามที่ ศ.กรอสนำเสอนนั้น นายดริศกล่าวว่า เมื่อศตวรรษที่ 20 มีเรื่องสัมพัทธภาพทั่วไปที่เผยให้เห็นว่า "เวลา" ซึ่งเคยมองกันว่าสมบูรณ์นั้นแท้จริงแล้วไม่เท่ากันและขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิง และเรื่องควอนตัม (quantum) ที่เราไม่สามารถวัดสิ่งใดได้แม่นยำพร้อมๆ กัน ต้องเลือกอย่างใดอย่างหนึ่ง ยุคต่อมาคือทฤษฎีสตริงที่มองอนุภาคเป็นเส้นและน่าจะเป็นทฤษฎีที่อธิบายปรากฏการณ์ทั้งหมด โดยรอพิสูจน์การทดลองจากห้องปฏิบัติการเซิร์น (CERN) ที่สวิตเซอร์แลนด์เดินเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซี (LHC: Large Hadron Collider)

ส่วน ผศ.ดร.ธนากร โอสถจันทร์ นักวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยีจากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล กล่าวว่าได้ทราบว่าทฤษฎีสตริงก้าวหน้าไปแค่ไหนแล้ว ทั้งนี้ฟิสิกส์เป็นศาสตร์ที่ศึกษาแค่เรื่องแรงและสสาร ซึ่งทฤษฎีสตริงได้พยายามรวมทั้งแรงและสสารเข้าด้วยกัน จึงเป็นทฤษฎีที่ครอบคลุมฟิสิกส์ทั้งหมด และยังได้อธิบายถึงควาร์กที่มีระดับ 10^-33 เมตร นับเป็นการอธิบายปรากฏการณ์ระดับที่เล็กกว่านาโนเมตรมากๆ จึงได้เรียนรู้ว่าความรู้ในการประยุกต์นั้นยังอยู่แค่ระดับนาโนเมตร แต่สิ่งที่เล็กกว่านั้นยังรู้เพียงเล็กน้อย

อย่างไรก็ดีการศึกษาทฤษฎีสตริงนั้นยังต้องรู้อะไรเพิ่มเติมอีกเพื่อให้ได้ทฤษฎีที่สมบูรณ์ โดย ผศ.ดร.ธนากรเผยจากสิ่งที่ทราบจากการฟัง ศ.กรอสว่า ปัจจุบันยังมีความรู้ไม่พอเนื่องจากการรวมแรงทุกชนิดเป็นหนึ่งเดียวนั้นต้องรวมกันที่ค่าพลังงานสูงมาก และหลักๆ ยังต้องการความรู้เรื่องค่าคงที่จักรวาลและการอธิบายที่มากกว่า 3 มิติ

ในส่วนของมิติที่มากกว่า 3 มิตินั้น ดร.รุจิกร ธรวิทยาพล อาจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ช่วยอธิบายว่า ในโลกที่เราสัมผัสได้นั้นมี 3 มิติ คือ กว้าง ยาว สูง แต่ในทางฟิสิกส์มีมิติเวลาด้วย ซึ่งหมายความว่าหากให้เราอยู่เฉยเราก็จะไปไหลไปกับเวลา ขณะเดียวกันทฤษฎีฟิสิกส์ใหม่อย่างสตริงนั้นมีเพียง 3 มิติไม่พอ เพราะคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ไม่สามารถใช้งานได้ ต้องขยายมิติออกไป โดยในทฤษฎีซูเปอร์สตริง (Superstring Theory) นั้นใช้ได้กับกาล-อวกาศ (space-time) ที่มี 10 มิติ โดย 6 มิติที่เพิ่มขึ้นมาจากกว้าง ยาว สูงและเวลานั้นเป็นมิติพิเศษที่เราไม่สามารถรับรู้ได้และเป็นมิติที่เล็กมากๆ

ส่วนนายพิทยุทธ วงศ์จันทร์ นิสิตปริญญาเอก ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เผยว่ากำลังศึกษาเรื่องจักรวาลวิทยาซึ่งศึกษากำเนิด การมีอยู่และจุดจบของจักรวาลซึ่งมีเรื่องแรงเข้ามาเกี่ยวข้อง ดังนั้นความรู้ที่ฟังจาก ศ.กรอสจึงมีส่วนเกี่ยวข้องกับสิ่งที่ศึกษาอยู่ ขณะเดียวกันก็ได้ทราบถึงขอบเขตกว้างๆ ในการศึกษาของนักฟิสิกส์ รวมถึงเครื่องมือที่จะใช้ทดสอบทฤษฎีอย่างเครื่องเร่งอนุภาคแอลเอชซีที่จะเริ่มเร็วๆ นี้

นายพิทยุทธกล่าวว่าการศึกษาฟิสิกส์มี 2 ส่วนคือ การทดลองและทฤษฎีซึ่งทฤษฎีสตริงยังอธิบายด้วยการทดลองไม่ได้ ต้องรอเครื่องเร่งอนุภาคดังที่ได้กล่าวไปแล้ว โดยความก้าวหน้าของทั้งสองส่วนจะเกิดขึ้นขนานกันไป เมื่อเกิดทฤษฎีขึ้นก็มีจะมีการทดลองมาพิสูจน์ เมื่อเกิดทฤษฎีใหม่ก็จะมีการทดลองตามมาเรื่อยๆ และบางครั้งการทดลองก็ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่อาจยังไม่มีทฤษฎีมาอธิบายได้ทันที

สำหรับนักเรียนมัธยมอย่างนายปภพ อดิศักดิ์พานิชกิจ นายสุทธิศักดิ์ เด่นดวงใจ และนายปฏิพลมีวิทยาภรณ์ นักเรียนชั้น ม.4 จากโรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์ จ.นครปฐม เผยว่า ศ.กรอสได้ไปบรรยายพิเศษที่โรงเรียนเกี่ยวกับงานที่ส่งผลเขาได้รับรางวัลโนเบล ซึ่งทำให้ทราบว่าการพักผ่อนของเขาคือการได้เล่นคอมพิวเตอร์ จากนั้นก็ได้ตามมาฟังบรรยายพิเศษในอีกวันที่มหาวิทยาลัยมหิดล โดยในเรื่องทฤษฎีสตริงที่นักวิทย์โนเบลได้บรรยายไปนั้นเคยได้อ่านจากตำราภาษาอังกฤษบ้าง โดยทราบคร่าวๆ ว่าเป็นสิ่งที่แยกย่อยจากควาร์ก แต่ยังไม่ทราบเกี่ยวกับเรื่องแรง การประพฤติตัวของสตริง ซึ่งจากการแสดงภาพจำลอง (simulation) ทำให้เห็นภาพว่าสตริงคล้ายกับหนังยางที่ยิ่งยืดก็ยิ่งมีแรงดึงกลับ

พร้อมกันนี้นักเรียนทั้งสามคนยังได้แสดงความรู้สึกกังวลในความรู้ที่ได้รับมาว่าเวลาไม่คงที่ ดังนั้นในการทดลองที่ต้องเทียบเวลาอาจต้องเปลี่ยนหมด แล้วจะใช้อะไรเป็นตัวแปรในการทดลองที่ขึ้นอยู่กับเวลา

การบรรยายพิเศษของ ศ.กรอส เป็นกิจกรรมในโครงการ “สานสัมพันธ์สู่สันติวัฒนธรรม” ระดับภูมิภาคอาเซียนครั้งที่ 1 ซึ่งจัดขึ้นโดยมูลนิธิสันติภาพนานาชาติ (International Peace Foundation) ซึ่งจัดให้มีการบรรยายพิเศษของผู้ได้รับรางวัลโนเบลในสาขาต่างๆ ที่ประเทศไทยและฟิลิปปินส์จำนวน 7 คนและผู้เชี่ยวชาญด้านเศรษฐกิจอีก 1 คน ระหว่าง พ.ย.2550- เม.ย.2551
 
นักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลคนอื่นๆ ที่จะเดินทางมาบรรยายพิเศษต่อไป ได้แก่ ศ.เดวิด บอลติมอร์ (Prof.David baltimore) จะเดินทางมาบรรยายพิเศษที่สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ในวันที่ 24 มี.ค.51 และศ.อารอน เจ ซีชาโนเวอร์ (Prof.Aaron J. CieChanover) จะเดินทางมาบรรยายพิเศษที่คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ในวันที่ 10 เม.ย.51 ทั้งนี้ตรวจสอบกำหนดการบรรยายของผู้ได้รับรางวัลโนเบลท่านอื่นๆ และขอรับบัตรฟรีเข้าร่วมกิจกรรมได้ที่เว็บไซต์ www.peace-foundation.net