xs
xsm
sm
md
lg

Josiah Willard Gibbs (จบ)

เผยแพร่:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน

ห้องเลกเชอร์ที่มหาวิทยาลัย Sorbonne ในสมัยที่ Gibbs ไปเยือน
เมื่ออายุ 41 ปี Gibbs ได้รับรางวัล Rumford Prize ของ American Academy of Arts and Sciences และอีก 5 ปีต่อมา ก็ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ British Association ในปี 2434 ได้เป็นสมาชิกของ Royal Institution แห่งอังกฤษ และรับเหรียญ Copley ของ Royal Society จากผลงานการใช้กฎข้อที่สองของวิชาความร้อนศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานเคมี พลังงานไฟฟ้า และพลังงานความร้อน ข้อสังเกตหนึ่งเกี่ยวกับรางวัลที่ Gibbs ได้รับจากสมาคมวิชาการของอังกฤษ คือ ตลอดชีวิตเขาไม่เคยเดินทางไปอังกฤษเลย

เมื่อ Gibbs อายุ 59 ปี Anna พี่สาวคนสุดท้ายที่ยังมีชีวิตอยู่ได้เสียชีวิตลง เหตุการณ์นี้ทำให้ Gibbs ผู้ไม่มีครอบครัวรู้สึกเหงามาก เขาจึงคิดจะไปยุโรปอีกแต่ไม่ได้ไป เพราะสุขภาพเริ่มมีปัญหา ประกอบกับในช่วงเวลานั้น โลกฟิสิกส์กำลังมีเหตุการณ์ประหลาดๆ เกิดขึ้นมากมาย เช่น กัมมันตรังสี รังสีเอ็กซ์ อิเล็กตรอน และควอนตัม Gibbs รู้สึกว่าปรากฏการณ์เหล่านี้กำลังเปลี่ยนฟิสิกส์ที่ตนรู้จัก และถนัด จึงรู้สึกไม่มั่นใจ แต่ในความเป็นจริง Gibbs ไม่น่ากังวลใจใดๆ เพราะสิ่งที่ Gibbs พบและรู้ครอบคลุมวิทยาการควอนตัมด้วย Gibbs เริ่มป่วยกระเสาะกระแสะในต้นปี 2446 และเสียชีวิตเมื่อวันที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2446 ที่ New Haven ขณะอายุ 64 ปี

เมื่อ Gibbs จากไป Albert Einstein ได้กล่าวถึง Gibbs ว่าเป็น one of the most original and important creative minds in the field of science America has produced. ทั้งนี้ เพราะวงการวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นมักเชื่อว่า นักวิทยาศาสตร์ยุโรปมักเก่งทฤษฎี และนักวิทยาศาสตร์อเมริกันถนัดด้านการทดลอง แต่ Gibbs ได้พิสูจน์ให้เห็นว่า เขาเป็นนักฟิสิกส์และเคมีทฤษฎีชาวอเมริกันที่ยิ่งใหญ่คนหนึ่ง ผู้ได้วางรากฐานของวิชาเคมีอุณหพลศาสตร์ (chemical thermodynamics)

แม้ในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ งานวิจัยของ Gibbs จะไม่มีคนอ่านมาก แต่เมื่อ Wilhelm Ostwald แปลผลงานเป็นภาษาเยอรมัน และ Henri Loius le Chatelier แปลงานของ Gibbs ได้ภาษาฝรั่งเศส ผู้คนในวงการวิชาการก็เริ่มรู้จักจนทำให้ Gibbs ได้รับการคัดเลือกให้เป็นสมาชิกของ National Academy of Science ของอเมริกา (ซึ่งเทียบเท่า Royal Society ของอังกฤษ) ถึง Gibbs จะจากไปร่วม 100 ปีแล้วก็ตาม แต่ในปี 2493 ชื่อของ Gibbs เป็นถูกนำไปจารึกที่ Hall of Fame for Great American และเมื่อเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2548 องค์การไปรษณีย์โทรเลขของอเมริกาก็ได้จัดพิมพ์แสตมป์เพื่อยกย่องนักวิทยาศาสตร์อเมริกัน 4 คน คือ Gibbs, John von Newman, Barbara McClintock และ Richard Feynman

ความสำคัญของผลงาน Gibbs นับตั้งแต่สมัยของ Isaac Newton นักฟิสิกส์รู้ว่า สมดุลสถิตคือสภาพที่ทุกสิ่งทุกอย่างในระบบหยุดนิ่ง เพราะแรงที่ผลักไปทางซ้ายเท่ากับแรงที่ผลักไปทางขวา และแรงกดลงเท่ากับแรงดันขึ้นพอดี ส่วนสมดุลจลน์ หมายถึง สภาพที่ทุกส่วนของระบบเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอ เพราะแรงลัพธ์มีค่าเท่ากับศูนย์ แต่เมื่อใดก็ตามที่แรงลัพธ์มีค่าๆ หนึ่ง ระบบนั้นก็จะมีความเร่ง นอกจากนี้กฎการเคลื่อนที่ของ Newton ก็ยังสามารถอธิบายระบบกลศาสตร์ได้ว่า ระบบใดทำงานได้หรือไม่ได้ด้วย

จากแนวคิดนี้ Gibbs ได้ขยายความคิดเรื่องสมดุลต่อ โดยให้ครอบคลุมกรณีที่สสารมีการเปลี่ยนสถานะ เช่น จากน้ำแข็งเป็นน้ำเหลว และจากน้ำเหลวเป็นไอน้ำ หรือในกรณีที่ไฮโดรเจนรวมกับไนโตรเจนเป็นแอมโมเนีย เป็นต้น โดยได้ตั้งสมการ Gibbs ขึ้นมาเพื่อใช้อธิบายระบบที่ประกอบด้วย เฟส (phase) ต่างๆ ว่าจะเปลี่ยนไปเป็นรูปแบบใด ณ วันนี้ สมการ Gibbs ถูกนำไปใช้อธิบายการทำซีเมนต์ ปิโตรเลียม กระดาษ ไส้หลอดไฟฟ้า อธิบายการระเบิดของภูเขาไฟ การแยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า และการทำปุ๋ย เป็นต้น

ถึง Gibbs จะไม่ได้รับรางวัลโนเบล (เพราะตายหลังจากที่รางวัลเพิ่งจัดตั้งได้ 3 ปี) แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์ 4 คน ที่ได้รับรางวัล Nobel จากการประยุกต์หลักการของ Gibbs ที่แถลงความสัมพันธ์ระหว่าง chemical potential กับ entropy และกฎ phase rule ที่กำหนดเงื่อนไขของสสารหลายสถานะว่าจะอยู่ร่วมกันได้หรือไม่ได้

นักวิทยาศาสตร์ทั้ง 4 คน คือ

1. Johann van der Waal แห่งเนเธอร์แลนด์ ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 2453 จากการสร้างสมการสถานะของแก๊ส

2. Max Planck รางวัลโนเบลฟิสิกส์ ปี 2461 จากการพบทฤษฎี quantum โดยใช้ความรู้ thermodynamics ของ Clausius, Gibbs และ Boltzmann

3. William Giauque รางวัลโนเบลเคมีปี 2429 จากการศึกษาสสารที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์องศาสัมบูรณ์ โดยใช้กฎข้อที่ 3 ของวิชาความร้อนซึ่งว่าด้วยเรื่อง entropy และ

4. Paul Samuelson รางวัลโนเบลเศรษฐศาสตร์ ปี 2513 จากการใช้ทฤษฎีความร้อนของ Gibbs ในการวิเคราะห์สถานการณ์เศรษฐศาสตร์ดังที่ปรากฏในตำรา Foundation of Economic Analysis ของ Samuelson

สำหรับคุณค่าของความคิด Gibbs ในทางลบนั้น ในสงครามโลกครั้งที่ 1 F. Haber นักเคมีชาวเยอรมันได้ใช้กฎเฟส (phase rule) ของ Gibbs ผลิต nitrate ที่ใช้ในการทำดินระเบิดให้รัฐบาลเยอรมัน ครับ

สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.
Helmholtz แห่งเยอรมนี ผู้ที่นักวิทยาศาสตร์อเมริกันเดินทางไปฝึกงานด้วย
กำลังโหลดความคิดเห็น