เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน ค.ศ.1995 ที่มหาวิหาร Westminster ในกรุงลอนดอน ซึ่งเป็นที่ฝังศพของบุคคลสำคัญของอังกฤษ Sir Michael Atiyah ซึ่งดำรงตำแหน่งนายกของสมาคม Royal Society ได้ทำพิธีติดตั้งแผ่นศิลาที่มีชื่อของ Paul Dirac และสมการ Dirac ในมหาวิหาร
ในพิธีระลึกเดียวกันนี้ Stephen Hawking ได้กล่าวสรรเสริญ Dirac ว่า ในคริสต์ศตวรรษที่ 20 ที่ผ่านมานี้ ถ้าไม่นับ Einstein เราอาจถือได้ว่า Dirac ได้ปฏิรูปฟิสิกส์ยิ่งกว่าทุกคน
Dirac เกิดที่เมือง Bristol ในอังกฤษเมื่อวันที่ 8 สิงหาคม ค.ศ.1902 (ปีเดียวกับที่ Einstein เริ่มทำงานที่สำนักงานจดสิทธิ์บัตร ในกรุง Bern ประเทศสวิสเซอร์แลนด์) บิดาชื่อ Charles Dirac เป็นชาวสวิสที่มีอาชีพเป็นครูสอนภาษาฝรั่งเศสที่โรงเรียน Merchant Ventures Technical College ส่วนมารดาชื่อ Florence Holten หลังจากที่แต่งงานกันในปี 1899 ครอบครัวนี้มีทายาท 3 คน ชื่อ Beatrice, Felix และ Paul เป็นคนสุดท้อง
ชีวิตตั้งแต่เด็กของ Dirac ถูกกดดันโดยบิดาที่ชอบวางอำนาจ และเอาแต่ใจตัว ส่วนมารดาก็โหยหาแต่ลูกๆ สมาชิกทุกคนที่บ้านถูกสั่งห้ามไม่ให้รับแขกใดๆ และลูกทุกคนต้องพูดภาษาฝรั่งเศสกับบิดา ซึ่งถ้าพูดผิดจะถูกตี (แต่ลูกสามารถสนทนาภาษาอังกฤษกับมารดาได้) เพื่อไม่ให้ถูกตี Dirac จึงใช้วิธีนิ่งคือไม่พูดอะไรเลย
Dirac เข้าเรียนชั้นประถมศึกษาที่ Bishop Road School และมีเพื่อนร่วมรุ่นที่คนทั้งโลกรู้จักดีกว่าชื่อ Cary Grant ซึ่งเป็นดาราภาพยนตร์ฮอลลีวู้ด เมื่ออายุ 16 ปี Dirac ได้เข้าเรียนวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัย Bristol จนสำเร็จปริญญาตรีเกียรตินิยมอันดับหนึ่ง แต่พบว่าไม่ต้องการมีอาชีพเป็นวิศวกร เพราะตามปกติเวลาวิศวกรแก้โจทย์ จะต้องการเพียงคำตอบ โดยไม่สนใจวิธีการพิสูจน์ที่มาของสูตรที่ใช้
Dirac จึงหันไปเรียนฟิสิกส์ระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Cambridge ทั้งๆ ที่มีความรู้ฟิสิกส์ค่อนข้างน้อย แต่ก็ได้อ่านผลงานของ Niels Bohr และ Arnold Sommerfeld มาบ้าง ประจวบกับในช่วงนั้นคือในปี 1919 ครอบครัว Dirac ได้เปลี่ยนสัญชาติจากสวิสเป็นอังกฤษแล้ว และโลกกำลังตื่นตะลึงด้วยข่าวว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein สามารถอธิบายการเลี้ยวเบนของแสงขณะผ่านใกล้ดวงอาทิตย์ได้ถูกต้องยิ่งกว่าทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของ Newton Dirac รู้สึกอยากเรียนทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมาก จึงตัดสินใจจะเป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎี เพราะชอบคณิตศาสตร์เป็นชีวิตจิตใจ และไม่ชอบการทดลองเลย
Dirac เริ่มงานวิจัยด้านทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป โดยมีอาจารย์ที่ปรึกษาชื่อ Ralph Fowler ซึ่งเชี่ยวชาญวิชากลศาสตร์สถิติ กับทฤษฎีควอนตัม โดยพยายามศึกษาโจทย์กลศาสตร์ต่างๆ ที่เคยเล่าเรียนมา แล้วแปลงเป็นกรณีที่ต้องใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
ในฤดูร้อนปี 1925 Dirac ได้รับข่าวร้ายว่า พี่ชายที่ขาดการติดต่อกันมานานเพราะถูกบิดาขับออกจากบ้านได้กินยาพิษ potassium cyanide และเสียชีวิต Dirac รู้สึกเสียใจมาก และโทษบิดาที่ได้สร้างความกดดันให้คนทุกคนในครอบครัว จนรู้สึกว่า ตั้งแต่เกิดพ่อไม่ได้รักลูกๆ เลย แต่เมื่อรู้ว่าพ่อแม่ร้องไห้ Dirac จึงรู้ว่า พ่อแม่ก็รักลูกเหมือนกัน
เมื่อกลับจากการพักผ่อนฤดูร้อนในปีนั้น Dirac ได้รับจดหมายฉบับหนึ่งที่เปลี่ยนชีวิตเขาอย่างสมบูรณ์ มันคือจดหมายจากอาจารย์ที่ปรึกษา ซึ่งได้แนบผลงานตีพิมพ์เรื่องกลศาสตร์ควอนตัมชิ้นแรกของ Werner Heisenberg ในการอ่านครั้งแรก Dirac รู้ลึกว่า คณิตศาสตร์ที่ Heisenberg ใช้ ยุ่งมาก จึงไม่อยากอ่านต่อ แต่อีก 2 สัปดาห์ต่อมา เขาได้สังเกตเห็นว่า ในงานวิจัยนั้นมีประโยคหนึ่งที่ Heisenberg เขียนว่า ตัวแปรของตำแหน่งและตัวแปรของโมเมนตัมของอิเล็กตรอนไม่ commute กัน [นั่นคือ ตัวแปรตำแหน่ง (q) และตัวแปรโมเมนตัม (p) ไม่เป็นไปตามความสัมพันธ์ pq=qp]
Dirac ตระหนักทันทีว่านี่คือ เส้นทางใหม่ที่จะนำเขาไปสู่การสร้างวิชากลศาสตร์ควอนตัม โดยใช้แนวคิดเรื่องวงเล็บ Poisson ที่เป็นที่รู้จักดีในกลศาสตร์นิวตัน เมื่องานวิจัยชิ้นแรกของ Dirac เรื่อง “The Fundamental Equations of Quantum Mechanics” ปรากฏ Heisenberg และ Max Born สองปราชญ์แห่งมหาวิทยาลัย Göttingen ในเยอรมนี รู้สึกประทับใจมาก และคิดกันว่า Dirac คงเป็นนักคณิตศาสตร์ มิใช่นักฟิสิกส์
หลังจากนั้น Dirac ได้นำเสนอผลงานกลศาสตร์ควอนตัมที่เด่นๆ อีกมากมายอย่างต่อเนื่อง เช่น ทฤษฎี quantum transformation, dispersion theory และ density matrix เป็นต้น
ลุถึงปี 1928 ผลงานสุดยอดของ Dirac ก็ปรากฏ เมื่อเขาเสนอสมการที่อธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนโดยใช้ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมร่วมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ สมการ Dirac นี้สามารถอธิบายที่ของสปิน (spin) และโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอน ที่ไม่มีผู้ใดสามารถอธิบายได้มาก่อน
อีก 3 ปีต่อมา Dirac ก็ได้ใช้สมการนี้ทำนายอีกว่า ธรรมชาติยังมีอนุภาคชนิดหนึ่งที่มีพลังงานเป็นลบ มีประจุบวก แต่มีมวลเท่าอิเล็กตรอน ซึ่งขณะนั้นยังไม่มีใครเคยเห็น จนกระทั่ง R. Millikan ได้มาให้สัมมนาที่มหาวิทยาลัย Cambridge และได้นำภาพที่ Carl D. Anderson ถ่ายเมื่อวันที่ 2 สิงหาคม ค.ศ.1932 โดยให้รังสีคอสมิกผ่านเข้าไปในห้องหมอก (cloud chamber) และได้เห็นอนุภาคตัวหนึ่งว่า มีมวลเท่าอิเล็กตรอน แต่มีประจุบวก ผลการพบอนุภาค positron ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Science ฉบับเดือนกันยายน 1932 เป็นการยืนยันว่า สมการ Dirac ถูกต้อง เพราะสามารถทำนายการอุบัติของปฏิสสาร (antimatter) ได้เป็นครั้งแรก
ความสำเร็จเหล่านี้ ทำให้คณะกรรมการรางวัลโนเบลรู้สึกประทับใจมาก ดังนั้น ในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.1933 ซึ่งเป็นเวลาหนึ่งปีหลังจากที่ได้ครองตำแหน่ง Lucasian Professor แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge (ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ Isaac Newton เคยครอง) Dirac ในวัย 31 ปี ก็ได้รับการประกาศชื่อให้เป็นผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกับ Erwin Schroedinger ซึ่งทำให้ Dirac เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีอายุน้อยที่สุดที่ได้รับรางวัลอันทรงเกียรตินี้ (จนกระทั่งปี 1957 สถิตินี้ได้ถูกทำลายโดย T.D. Lee)
เมื่อได้ข่าวว่าตนคือผู้พิชิตรางวัลโนเบล Dirac คิดจะปฏิเสธการรับรางวัล เพราะไม่ชอบให้ใครมาสนใจชีวิตของตนเองเลย แต่ Niels Bohr บอกว่า ถ้าปฏิเสธคนจะยิ่งสนใจ Dirac จึงเดินหน้าประกาศจะไปรับรางวัลในงานเลี้ยงฉลองการรับรางวัลโนเบลที่ Stockholm ในสวีเดน Dirac ไม่ได้เชิญบิดาไปร่วมงาน แต่เชิญเฉพาะมารดา
ในเดือนมีนาคม 1936 เมื่อบิดาเสียชีวิต Dirac บอกเพื่อนทุกคนว่าเขาหมดความกดดันแล้ว และต่อแต่นี้ เขามีเสรีภาพเต็มตัว อีก 6 เดือนต่อมา Dirac ได้เข้าพิธีสมรสกับน้องสาวของ Eugene Wigner (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1963) ชื่อ Margit Balazs คนทั้งสองมีบุคลิกตรงกันข้าม เช่น Margit ชอบสังคม แต่ Dirac ชอบเก็บตัว Margit พูดมาก แต่ Dirac พูดน้อย (บางครั้งก็ไม่พูดเลย) ทั้งสองจึงเป็นเสมือน antiparticle ของกันและกัน อย่างไรก็ตามครอบครัวนี้มีลูกสาว 2 คน
ในหนังสือ The Strangest Man: The Hidden Life of Paul Dirac, Quantum Genius ของ Graham Farmelo ที่จัดพิมพ์โดย Faber ในปี 2009 ผู้เขียนได้ให้ความเห็นว่า การที่ Dirac มีบุคลิกประหลาด เพราะเขามีชีวิตที่ขาดความอบอุ่น เพราะถูกกดดันโดยบิดาตลอดเวลาทำให้เป็นคนเก็บตัวที่เข้มงวด ไม่ว่าจะเป็นเรื่องนิสัย คำพูดและกิจกรรมต่างๆ ที่ต้องทำตามกฎเกณฑ์ ให้ความสำคัญกับตนเอง ไม่ผูกพันกับใคร และเคยร้องไห้ครั้งเดียวในชีวิตคือเมื่อ Einstein ตาย เป็นคนไม่มีเพื่อนสนิท ไม่รับนิสิตทำวิทยานิพนธ์ จน Farmelo คิดว่า Dirac น่าจะเป็นออทิสติกเหมือนบิดา แต่ดีที่มีคนยอมรับและชื่นชม เพราะ Dirac เป็นนักฟิสิกส์ระดับสุดยอดนั่นเอง
หลังจากที่ได้รับรางวัลโนเบลแล้ว งานวิจัยของ Dirac เริ่มเปลี่ยนทิศทาง เพราะทฤษฎี quantum electrodynamics (QED) ที่ Dirac ให้กำเนิดเริ่มประสบปัญหาการคำนวณที่ให้คำตอบที่มีค่าอนันต์ (infinity) ในหลายกรณี Dirac จึงหันไปสนใจเรื่องจักรวาลวิทยา และทำตัวเป็นพ่อบ้านธรรมดา ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 Dirac เป็นที่ปรึกษาให้ทีมนักฟิสิกส์อังกฤษที่ทำงานในโครงการ Manhattan เพื่อผลิตระเบิดปรมาณู
หลังจากที่สงครามโลกยุติ นักฟิสิกส์ทฤษฎีหนุ่มๆ เช่น Freeman Dyson, Richard Feynman, Julian Schwinger และ Sin – itiro Tomonaga ได้ร่วมกันพัฒนาทฤษฎี quantum electrodynamics ต่อไปจนสามารถกำจัดค่าอนันต์ได้ และผลการคำนวณให้คำตอบที่สอดคล้องกับผลการทดลองอย่างดีเยี่ยม แต่ Dirac ก็ไม่ประทับใจ เพราะรู้สึกว่า เทคนิคคณิตศาสตร์ที่คนทั้งสี่ใช้นั้นน่าเกลียด สับสนและยุ่งมาก Dirac จึงถอยห่างจาก QED และหันไปสนใจเฉพาะอันตรกริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับแสงเท่านั้น และไม่สนใจอันตรกริยานิวเคลียร์เลย ดังนั้น Dirac จึงแยกตัวจากนักฟิสิกส์ทุกคน และไม่ได้ผลิตผลงานสำคัญใดๆ อีกเลย
ในปี 1969 เมื่อ Dirac ลาออกจากตำแหน่งศาสตราจารย์ Lucasian แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge เขาได้เดินทางไปรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัย Florida State แห่งเมือง Tallahassee ใน Florida เวลาได้รับเชิญไปบรรยายในที่ต่างๆ ทั่วโลก Dirac มักกล่าวถึง ความไม่สวยงามของทฤษฎี QED และตั้งความหวังว่าในอนาคต ทฤษฎีนี้จะถูกแก้ไข และปรับเปลี่ยนให้กระชับและสวยงาม แนวคิดเช่นนี้ได้ทำให้นักฟิสิกส์รุ่นใหม่ตระหนักว่า ยุคของ Dirac ได้ผ่านไปแล้ว
ถึงวันที่ 20 ตุลาคม ค.ศ.1984 Dirac ก็เสียชีวิตด้วยโรคหัวใจล้มเหลวที่เมือง Tallahassee ในอเมริกา
หนังสือ The Strangest Man ที่ Graham Farmelo เรียบเรียงนี้ เขาได้บอกว่า เขาได้แรงบันดาลใจในการเขียนจากการได้พบ Dirac ในสมัยที่เขายังเป็นเด็กขายสลาก และ Dirac ได้ซื้อไปหนึ่งใบ ความชื่นชมนี้ได้ทำให้ Farmelo ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Northwestern ตั้งชื่อลูกสาวของเขาว่า Paula และในยามว่าง Farmelo มักนำตำราคลาสสิกชื่อ The Principles of Quantum Mechanics ที่ Dirac เขียนมาอ่าน ส่วนชื่อของหนังสือนี้ เขาได้มาจากคำรำพึงของ Niels Bohr ที่เคยกล่าวถึง Dirac ว่าเป็นคนที่ประหลาดที่สุดที่ Bohr รู้จัก
สำหรับประเด็นออทิสติกนั้น Farmelo ได้วิเคราะห์จากข้อมูลที่ว่า Dirac เป็นคนไม่พูด (ถ้าไม่จำเป็น) ไม่มีอารมณ์อ่อนไหว ค่อนข้างเย็นชา ไม่มีทักษะในการสื่อสาร เมื่อครั้งที่พบสมการ Dirac เขาได้เขียนโปสการ์ดถึงมารดาว่า ไม่มีอะไรจะรายงาน บุคลิกต่างๆ เหล่านี้คงได้มาจากพ่อ นอกจากนี้การสืบค้นประวัติของบุคคลต่างๆ ในครอบครัวสกุลนี้ก็พบว่า มี 6 คนที่ฆ่าตัวตายด้วยโรคซึมเศร้า
ถ้า Dirac เป็นออทิสติกจริง ความผิดปกติของสมองของเขาจะสามารถตรวจสอบได้โดยใช้เครื่องตรวจ positron emission tomography (PET) ซึ่ง positron เป็นอนุภาคที่ Dirac ทำนายว่ามีในธรรมชาติ แต่โลกไม่ได้เก็บสมองของ Dirac ไว้ ดังนั้นเราจึงไม่มีทางรู้ชัดว่า Dirac เป็นออทิสติกหรือไม่
ถึงจะเป็นหรือไม่เป็น แต่ Dirac ก็เป็นนักฟิสิกส์ไอคอน (icon) คนหนึ่งของโลก
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ภาคีสมาชิกราชบัณฑิตยสถาน และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์
ประวัติการศึกษา - ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
