แม้ใกล้จะเสียชีวิตและกำลังพักรักษาตัวอยู่ที่โรงพยาบาลเมือง Princeton ในสหรัฐฯ เมื่อปี 1955 Albert Einstein ก็ยังหมกมุ่นครุ่นคิดแต่เรื่อง ทฤษฎีสนามรวมของฟิสิกส์ เพราะประสงค์จะสังเคราะห์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป กับทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นหนึ่งเดียว ในช่วงเวลาเดียวกันนั้นนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่นคนหนึ่งก็กำลังพยายามสร้างทฤษฎีสนามรวมเช่นกัน โดยการสังเคราะห์ทฤษฎีแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนกับทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า งานสังเคราะห์ของนักฟิสิกส์หนุ่มคนนี้ยุ่งยากและซับซ้อนไม่น้อยกว่างานของ Einstein ผู้ที่เขาเพิ่งพบหน้าเป็นครั้งแรกในปี 1952 ที่ Institute for Advanced Study (IAS) ที่ Princeton ในรัฐ New Jersey หลังจากที่ได้อพยพครอบครัวจากญี่ปุ่นมาอเมริกา
หลังจากทำงานที่ IAS ได้ระยะหนึ่ง Yoichiro Nambu ก็ย้ายไปทำงานวิจัยฟิสิกส์ต่อที่มหาวิทยาลัย Chicago และเริ่มศึกษาเรื่องสภาพนำยวดยิ่ง ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเวลาสสารบางชนิดถูกทำให้เย็นจัดถึงระดับอุณหภูมิ -250 องศาเซลเซียส ทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านสสารนั้นได้โดยไม่มีแรงต้านใดๆ และการไร้สภาพต้านทานไฟฟ้านี้สามารถอธิบายได้ โดยใช้หลักการเรื่อง “Spontaneous Symmetry Breaking” ของ Nambu เพราะสสารในสภาพตัวนำยวดยิ่งไม่มีสมมาตร และผลงานนี้มีส่วนทำให้ Nambu ได้รับครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2008
Yoichiro Nambu เกิดเมื่อ 18 มกราคม ค.ศ.1921 ที่กรุงโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น เมื่ออายุ 2 ขวบ ได้เกิดเหตุการณ์แผ่นดินไหวอย่างรุนแรงทำให้ผู้คนเสียชีวิตมากมาย บิดา Kichiro และมารดา Kimiko จึงตัดสินใจอพยพครอบครัวไปอยู่ที่เมือง Fukui ซึ่งอยู่ใกล้ Kyoto เพราะกลัวภัย และได้สร้างบ้านอยู่นอกเมือง
บิดาของ Nambu มีอาชีพเป็นครู ดังนั้นที่บ้านจึงมีหนังสือและตำรามากมายให้เด็กชาย Nambu เลือกอ่าน นอกเหนือจากการต้องอ่านหนังสือที่ครูประจำชั้นกำหนดให้แล้ว เมื่อมีอายุถึงวัยเรียน Nambu ได้เข้าเรียนที่โรงเรียนประจำเมือง Fukui ซึ่งเป็นโรงเรียนทหารที่มีกฎบังคับให้ นักเรียนทุกคนต้องแต่งเครื่องแบบรักษาดินแดน ฝึกยิงปืน เดินสวนสนาม และเคารพผู้ที่อาวุโสกว่า ซึ่งถ้าใครไม่แสดงความเคารพ ก็จะถูกต่อยเป็นการลงโทษ ดังนั้นสายตาของนักเรียนทุกคนจึงต้องสอดส่ายดูคนทุกคนที่เดินผ่านไปมาตลอดเวลา
สำหรับการฝึกวินัยในเวลานั้น Nambu เล่าว่า เมื่อถึงเวลา 4 ยามของทุกเช้า Nambu ต้องตื่นนอน และเดินเป็นระยะทาง 2 กิโลเมตรเพื่อไปฝึกการต่อสู้ป้องกันตนเอง และถูกบังคับให้ทำทุกสิ่งทุกอย่างที่โรงเรียน และผู้อาวุโสกำหนด นอกจากนี้โรงเรียนยังเน้นเรื่องความจงรักภักดีต่อองค์จักรพรรดิด้วย ดังครั้งหนึ่งเมื่ออาคารเรียนถูกไฟไหม้ มีครูคนหนึ่งได้วิ่งฝ่าเปลวเพลิงเข้าไปในอาคารที่กำลังถูกไฟเผาเพื่อนำพระฉายาลักษณ์ขององค์จักรพรรดิออกมา แม้รูปภาพถ่ายจะปลอดภัย แต่ครูคนนั้นทนพิษบาดแผลไฟไหม้ไม่ได้ จึงเสียชีวิตในเวลาต่อมา การกระทำของครูคนนี้ได้รับการยกย่องไปทั่วประเทศว่าเป็นวีรบุรุษของชาติ
แต่บิดาของ Nambu มิได้เห็นด้วยกับความคิดเช่นนี้ จึงพยายามอบรมสั่งสอน Nambu มิให้หลงทาง และห้ามไม่ให้ Nambu ไปสุงสิงกับเพื่อนๆ มาก Nambu จึงเป็นเด็กที่เก็บกดความรู้สึก ชอบครุ่นคิด และไม่ชอบออกความเห็นใดๆ ตั้งแต่วัยเด็กจนกระทั่งวาระสุดท้ายของชีวิต เพราะในความรู้สึกลึกๆ Nambu ปฏิเสธและไม่ยอมรับความเชื่อของสังคมญี่ปุ่น จึงรู้สึกอึดอัดที่คนญี่ปุ่นกำลังคลั่งชาติมากขึ้นทุกวัน
ในปี 1937 Nambu วัย 16 ปีได้เข้าเรียนที่มหาวิทยาลัย Tokyo Imperial ซึ่งมีบรรยากาศวิชาการที่ดีมาก แต่ปรากฏว่า เรียนวิชาอุณหพลศาสตร์เรื่อง entropy ไม่รู้เรื่อง ทำให้สอบวิชานี้ตก และคิดจะเลิกเรียนฟิสิกส์ แต่เมื่อได้อ่านงานวิจัยของ Hideki Yukawa (รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1949) ที่เสนอทฤษฎีแรงนิวเคลียร์ระหว่างอนุภาคมูลฐาน เช่น โปรตอนกับนิวตรอนว่าเกิดจากการแลกเปลี่ยนอนุภาค meson Nambu ชอบแนวคิดนี้มาก จึงตัดสินใจเรียนฟิสิกส์ต่อจนสำเร็จปริญญาตรีสาขาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Tokyo ในปี 1942
ในเวลานั้นญี่ปุ่นกำลังทำสงครามกับจีน และได้ชัยชนะ ภาวะสงครามทำให้ประเทศต้องการประชาชนจำนวนมากเป็นทหาร ดังนั้นหลักสูตรการเรียนการสอนต่างๆ ในมหาวิทยาลัยจึงถูกปรับลดลง เพื่อให้นิสิตจบการศึกษาเร็วขึ้น เมื่อสำเร็จการศึกษา Nambu ได้เข้ารับราชการทหาร และต้องปฏิบัติงานทุกอย่างตามที่ผู้บังคับบัญชาสั่ง ทำให้รู้สึกเหนื่อยและท้อแท้มาก เพราะต้องขุดสนามเพลาะ และใช้ชีวิตในสมรภูมิ
หลังจากที่รับราชการได้นาน 1 ปี Nambu ถูกส่งเข้าหน่วยวิจัยและพัฒนาเทคนิคการรับและส่งเรดาร์ความยาวคลื่นสั้น ผลปรากฏว่า โครงการไม่ประสบความสำเร็จ เพราะขณะเรดาร์ไม่ “เห็น” เครื่องบิน ตาคนกลับเห็น
หลังจากที่สงครามสิ้นสุด Nambu ยังติดตามวิจัยเรื่องทฤษฎีสนามนิวเคลียร์ต่อไป ยิ่งเมื่อได้อ่านผลงานเรื่อง Quantum Electrodynamics (QED) ของ Sin Itiro Tomonaga (รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1965) และทฤษฎีสนามควอนตัมของ Werner Heisenberg ที่หนังสือเหล่านี้เดินทางถึงญี่ปุ่นโดยเรือดำน้ำ เขาก็ได้แนวคิดและวิธีคิดที่ทันสมัยมากมาย
เมื่อเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 Nambu ได้พบรักกับ Chieko Hida และเห็นฝูงบิน B-29 ของฝ่ายสัมพันธมิตรบินเหนือ Osaka ไปทิ้งระเบิดที่เมือง Fukui ซึ่งมีผลทำให้ปู่และย่าของ Nambu เสียชีวิต แต่พ่อและแม่ไม่เป็นอันตราย
หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 Nambu กับ Hida ได้เข้าพิธีสมรส แต่แยกกันอยู่ โดย Hida ยังอยู่ดูแลแม่ที่ Osaka ส่วน Nambu เดินทางไปโตเกียวเพื่อทำงานวิจัย
สภาพของญี่ปุ่นหลังการพ่ายแพ้สงครามโลกเป็นภาวะที่ชาวญี่ปุ่นทุกคนต้องลำบาก เพราะที่พักและอาหาร แม้แต่น้ำอาบก็ขาดแคลน สินค้าต่างๆ มีราคาแพงมาก Nambu ต้องเช่าห้องเล็กๆ และจุดเทียนไขเพื่ออ่านข่าวฟิสิกส์จากนิตยสาร Time รวมถึงได้พูดคุยสนทนา และเขียนจดหมายติดต่อกับ Ziro Koba ซึ่งเป็นศิษย์ของ Tomonaga และเวลาทำงานก็ใช้กระดาษห่อหนังสือพิมพ์ในการคำนวณ
ในปี 1949 Nambu วัย 28 ปี ได้ไปทำงานที่ Osaka City University และเริ่มมีผลงานด้านทฤษฎีของฟิสิกส์อนุภาคมูลฐาน เมื่อได้เสนอแนวคิดเรื่องความสำคัญของสมมาตร (symmetry) ในทฤษฎีอันตรกริยาของฟิสิกส์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเมื่อระบบไร้สมมาตรจะมีอนุภาคเกิดขึ้นทันที โดยได้เปรียบเทียบให้เห็นว่า สมมติมีจานข้าวสองใบที่เหมือนกันทุกประการ (ระบบมีสมมาตรเท่ากับ 2) และมีสุนัขตัวหนึ่งซึ่งกินข้าวในจานได้ครั้งละจาน ดังนั้นเมื่อสุนัขกินข้าวจานหนึ่ง สมมาตรของทั้งระบบก็จะแตกสลายในทันที แต่ Nambu ได้พบว่า สุนัขไม่ติดใจกินข้าวที่จานหนึ่งเพียงจานเดียว แต่จะสลับจานไปมา สุนัขจึงเป็นตัวที่ทำให้สมมาตรของระบบแตกสลาย ในทำนองเดียวกัน Nambu ได้พบว่า การทำให้สมมาตรของระบบควอนตัมแตกสลายก็จะทำให้เกิดอนุภาค boson
ผลงานนี้ทำให้ Nambu วัย 31 ปีได้รับเชิญไปทำงานที่ Institute of Advanced Study ที่ Princeton ในรัฐ New Jersey ที่มีซูเปอร์สตาร์ เช่น Albert Einstein, Kurt Gödel, Robert Oppenheimer, Chen Ning Yang, John von Neumann, Edward Witten ฯลฯ ทำงาน และรู้สึกตื่นเต้นมาก เพราะต้องอยู่ท่ามกลางอัจฉริยะ จนทำงานวิจัยไม่ค่อยจะได้ เพราะเวลานักฟิสิกส์ระดับสุดยอดได้สนทนากับ Nambu หลังการพบปะหลายคนบ่นว่า ฟัง Nambu พูดไม่รู้เรื่อง ในการอธิบายเหตุผลสำหรับประเด็นนี้ Edward Witten ปราชญ์ด้านทฤษฎี String ได้ชี้แจงว่า การที่ผู้คนไม่เข้าใจ เพราะ Nambu พูดถึงองค์ความรู้และทฤษฎีต่างๆ ที่ยังไม่เกิด และจะเกิดอีก 10 ปีในอนาคต
เมื่อสภาพการทำงานที่ IAS ไม่อำนวย Nambu จึงย้ายไปทำงานวิจัยที่มหาวิทยาลัย Chicago ในอีก 2 ปีต่อมา ถึงปี 1957 Nambu ได้เสนอผลคำนวณที่ทำนายว่า ธรรมชาติมีอนุภาคอีกตัวหนึ่งชื่อ omega minus ซึ่งยังไม่มีใครพบ และไม่มีใครเชื่อ (รวมทั้ง Richard Feynman รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1965) อีกหนึ่งปีต่อมา อนุภาคนี้ก็ถูกพบ เป็นการยืนยันว่า แนวคิดเรื่อง Symmetry Breaking ของ Nambu เป็นความคิดที่สำคัญในอันตรกริยาฟิสิกส์ทุกรูปแบบ
ในปี 1958 Nambu วัย 37 ปี ได้รับแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Chicago และได้โอนสัญชาติเป็นชาวอเมริกัน เมื่ออายุได้ 49 ปี
ผลงานของ Nambu นอกเหนือจาก Symmetry Breaking แล้ว ยังมีเรื่อง color charge (ประจุสี) ที่ใช้ในทฤษฎี quantum chromodynamics (QCD) โดยได้เสนอแนะว่า quark ที่เป็นองค์ประกอบของ nucleon ถูกยึดกันด้วยอนุภาค gluon
ผลงานเหล่านี้ทำให้ Nambu ได้รับรางวัลสำคัญระดับโลกมากมาย เช่น Order of Culture ของญี่ปุ่นในปี 1978, National Medal of Science ของอเมริกาในปี 1982, Max Planck Medal ของเยอรมนีในปี 1985, Wolf Prize ของอิสราเอลในปี 1994 และรับครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลร่วมกับ Makoto Kobayashi และ Toshihide Maskawa ในปี 2008
อ่านเพิ่มเติมจาก “A History of Nobel Physicists from Wartime Japan” โดย Laurie Brown และ Yoichiro Nambu ใน Scientific American ฉบับเดือนธันวาคม 1998
3 ญี่ปุ่นกวาดเรียบโนเบลฟิสิกส์
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
*******************************
*******************************
