ด้วยพื้นฐานการเป็นเด็กยากจนที่เกิดในสลัมกรุงลอนดอน และเติบโตเป็นผู้ใหญ่โดยไม่ได้รับการศึกษาสูงถึงระดับมหาวิทยาลัย จึงเป็นได้แค่เสมียนไปรษณีย์ แต่ Oliver Heaviside ก็มีพรสวรรค์ด้านคณิตศาสตร์มาก เพราะเขาคือคนที่นำความรู้เรื่องเวกเตอร์มาใช้ในฟิสิกส์ จนมีผลทำให้สมการต่างๆ ในทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell มีรูปแบบที่สวยกะทัดรัดจนทำให้เป็นที่เข้าใจและนักฟิสิกส์สามารถประยุกต์ใช้ได้ดี นอกจากนี้ Heaviside ก็ยังเป็นผู้วางพื้นฐานการออกแบบวงจรไฟฟ้าให้วิศวกรสามารถใช้ส่งสัญญาณโทรเลขได้ แม้จะเป็นคนที่ไม่ชอบคณิตศาสตร์มาก แต่เทคนิคเวกเตอร์ของ Heaviside ก็ถูกนำมาใช้ในฟิสิกส์ทฤษฎีของ Newton และของ Maxwell ให้นักเรียนทุกคนเรียน แต่วันนี้มีคนรู้จัก Heaviside ค่อนข้างน้อย คงเพราะขาดการประชาสัมพันธ์และ Heaviside มีบุคลิกที่ไม่เหมือนคนทั่วไป คือ ประหลาด หูพิการ และเป็นคนขี้อาย นอกจากนี้เวลาไม่พอใจใครก็จะลงเขียนบทความวิพากษ์วิจารณ์อย่างรุนแรงในหนังสือพิมพ์ทันที จนทำให้หลายคนกลัว
Heaviside เกิดเมื่อวันที่ 18 พฤษภาคม ค.ศ.1850 (ตรงกับรัชสมัยสมเด็จพระนั่งเกล้าเจ้าอยู่หัว) ที่ลอนดอน และเป็นลูกคนสุดท้องในครอบครัวที่มีลูกชาย 4 คน บิดา Thomas เป็นช่างแกะสลักไม้ ส่วนมารดาเป็นครูสอนเด็กๆ ในละแวกบ้าน เพราะครอบครัวยากจน ดังนั้น Heaviside จึงไม่ได้รับการศึกษาดี และเมื่อหูพิการตั้งแต่เด็กด้วยป่วยเป็นโรคดำแดง ดังนั้น Heaviside จึงมีปัญหาด้านการเรียนและการสื่อสารมาก ทำให้ชอบแยกตัวจากสังคม
เมื่ออายุ 15 ปี Heaviside ได้เข้าเรียนที่ College of Preceptors และเรียนฟิสิกส์ทฤษฎีได้ดี แต่เรียนเรขาคณิตไม่ได้ เพราะไม่ชอบวิธีพิสูจน์อย่างเคร่งครัด และมักคิดว่าอะไรที่เป็นที่เข้าใจหรือเห็นชัดแล้ว ก็ไม่จำเป็นต้องเสียเวลาพิสูจน์อีก หลังจากที่เรียนไปได้หนึ่งปี Heaviside ก็ขอลาออก เพราะเบื่อเรียนแต่ก็มีความรู้เรื่องไฟฟ้าดี และสามารถส่งรหัส Morse ได้ จากนั้นก็ไม่ได้ไปเรียนต่อที่ไหนอีกเลย จึงได้เดินทางไปหางานทำที่ประเทศเดนมาร์ก เป็นงานวางสายเคเบิลข้ามทะเลเหนือจาก Newcastle ไปเดนมาร์ก ด้วยได้รับคำรับรองจาก Sir Charles Wheatstone (ผู้ออกแบบวงจร Wheatstone ที่นักฟิสิกส์ทุกคนรู้จัก) ซึ่งเป็นน้าเขยของ Heaviside
เมื่ออายุ 21 ปี Heaviside ได้เดินทางกลับบ้านเกิดที่อังกฤษเพื่อรับงานในตำแหน่งหัวหน้าฝ่ายโทรเลขของบริษัท Great Northern Telegraph Company ที่เมือง Newcastle upon Tyne เพราะนายจ้างเห็นมีประสบการณ์ด้านนี้มาก
ในยามว่าง Heaviside ชอบอ่านตำราคณิตศาสตร์กับวิทยาศาสตร์ และได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยเรื่องแรกเกี่ยวกับไฟฟ้าในวารสาร Philosophical Magazine ของ Royal Society เมื่ออายุ 22 ปี โดยใช้วิชาพีชคณิตและแคลคูลัสวิเคราะห์กระแสไฟฟ้าในวงจรแบบ Wheatstone ผลงานนี้ได้รับการอ้างอิงโดย James Clerk Maxwell ในตำรา Treatise on Electricity and Magnetism ที่ Maxwell เขียน เมื่อรู้สึกว่าเป็นที่ยอมรับโดยปราชญ์ผู้ยิ่งใหญ่ระดับ Maxwell Heaviside จึงขอลาออกจากงาน เพื่อจะได้มีเวลาทุ่มเทศึกษาฟิสิกส์ด้วยตนเอง และได้หมกมุ่นอยู่แต่ในห้องที่บ้าน โดยทำงานหนักทั้งกลางวันและกลางคืนคนเดียวเป็นเวลานาน 10 ปี และไม่หางานอื่นทำเลย อนึ่ง เวลาทำงานมารดาจะเอาถาดอาหารวางไว้ที่หน้าห้องนอนของ Heaviside แต่ไม่กล้าเคาะประตูห้อง เพราะเกรงเสียงเคาะจะรบกวนสมาธิการทำงานของลูกชาย
ในที่สุด Heaviside ก็ประสบความสำเร็จในการทำให้นักฟิสิกส์ประจักษ์ว่าทฤษฎีของ Maxwell ที่ Maxwell นำเสนอนั้นมีลักษณะสับสนวุ่นวาย เพราะ Maxwell เขียนสมการในพิกัด Cartesian จึงดูยุ่งและซับซ้อน แต่ Heaviside ได้เขียนสมการดังกล่าวให้อยู่ในรูปใหม่ที่ดูง่าย ด้วยการใช้เอกลักษณ์ต่างๆ ของเวกเตอร์ จึงทำให้สมการ Maxwell ที่มี 20 สมการ ลดรูปเป็นสมการอนุพันธ์ย่อยของเวกเตอร์ Eและ H ที่ดูไม่ยุ่งอีกต่อไป เสมือนว่า Heaviside ได้ถางป่ารกของ Maxwell แล้วตัดถนนผ่านป่านั้น การพบวิธีเขียนรูปแบบใหม่ของ Heaviside มีส่วนช่วยให้ Heinrich Hertz สร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ในเวลาไล่เรี่ยกับที่ Heaviside พบวิธีเขียนสูตร นักฟิสิกส์บางคนจึงเรียกสมการแม่เหล็กไฟฟ้าว่า สมการ Hertz-Heaviside ด้าน Einstein เรียกสมการ Maxwell-Hertz ส่วนนักฟิสิกส์ปัจจุบันเรียกสั้นๆ ว่าสมการ Maxwell
ผลงานเรื่องเวกเตอร์ของ Heaviside ทำให้นักฟิสิกส์รู้จักนำเวกเตอร์มาประยุกต์ในฟิสิกส์ และเมื่อผลงานนี้ปรากฏใน Proceedings of the Royal Society ท่าน Lord Rayleigh นักวิทยาศาสตร์อาวุโสของอังกฤษได้กล่าวแสดงความชื่นชม แต่นักคณิตศาสตร์บริสุทธิ์หลายคนคิดว่าผลงานของ Heaviside ขาดการพิสูจน์อย่างเคร่งครัด จึงยังไม่ยอมรับ และ Heaviside ได้โต้ตอบว่าใครที่ไม่กินอาหาร เพราะไม่เข้าใจกระบวนการย่อยอาหารในกระเพาะ ก็ตามใจ
ในที่สุดวงการฟิสิกส์ก็ยอมรับวิธีเขียนสมการฟิสิกส์ในรูปของเวกเตอร์ เมื่อตำราแม่เหล็กไฟฟ้าทุกเล่มในเวลาต่อมาแสดงสมการ Maxwell ในรูปของเวกเตอร์หมด แต่แทบไม่มีใครรู้ว่า Heaviside คือผู้ที่คิดวิธีเขียนสมการฟิสิกส์ให้กระชับ
ในปี 1884 ซึ่งเป็นเวลา 5 ปี หลังจากที่ Maxwell เสียชีวิต Heaviside และ John Henry Poynting ได้พบ Poynting vector ซึ่งเป็นเวกเตอร์ที่แสดงทิศการเคลื่อนที่ของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า นอกจากผลงานนี้แล้ว Heaviside ก็ยังเป็นนักฟิสิกส์คนแรกที่ครุ่นคิดเรื่องอนุภาคที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าความเร็วของแสงในตัวกลางด้วย และเมื่อ Paul Cerenkov นำความคิดนี้ไปสานต่อ เขาก็พบรังสี Cerenkov ซึ่งทำให้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 1958
เมื่อ Heaviside นำทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell ไปประยุกต์ในโจทย์วิศวกรรมไฟฟ้า และได้ตีพิมพ์ผลงานนี้เผยแพร่ในวารสาร Electrician ให้วิศวกรไฟฟ้าอ่าน Sir William Thomson ซึ่งผู้เป็นผู้อำนวยการของสถาบัน Institution of Electrical Engineers ได้กล่าวชื่นชมผลงานของ Heaviside ว่ามีความลึกซึ้งเกินกว่าที่วิศวกรไฟฟ้าธรรมดาจะสามารถเข้าใจได้ เพราะสามารถครอบคลุมกรณีกระแสรั่วในวงจรที่มีตัวเหนี่ยวนำได้หมด
ในปี 1891 Heaviside ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Royal Society ด้วยการสนับสนุนของ William Thomson, Oliver Lodge, John Poynting และ George Francis Fitzgerald ซึ่งเป็นเรื่องที่แทบไม่มีใครเชื่อ เพราะจากพนักงานโทรเลขที่ไม่สำเร็จการศึกษาถึงระดับมหาวิทยาลัย Heaviside ได้กลายเป็น Fellow of the Royal Society (F.R.S.) ที่มีเกียรติโด่งดังระดับโลก แม้จะมีคนหลายคนชื่นชม แต่ก็มีอีกหลายคนที่ไม่พอใจ อาทิเช่น William H. Preece ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญแห่งองค์กร General Post Office เพราะเป็นคนที่ไม่ศรัทธาในการทำงานของนักฟิสิกส์ทฤษฎี โดยให้เหตุผลว่าคนเหล่านี้ชอบหลีกเลี่ยงการอธิบายธรรมชาติโดยใช้คณิตศาสตร์ปิดบัง
เมื่ออายุ 46 ปี บิดาของ Heaviside เสียชีวิต และ Heaviside ต้องประสบความยากลำบากเพราะขาดเงิน ยิ่งเมื่อหนังสือ Electromagnetic Theory ที่เขาเรียบเรียงขายไม่ได้ เขาจึงไม่มีรายได้อื่นใด นอกจากเงินบำนาญ
ในปี 1902 Heaviside ได้เสนอความคิดใหม่ที่สำคัญมาก ว่าในบรรยากาศของโลกที่ระดับสูงมีชั้นบรรยากาศซึ่งประกอบด้วยประจุไฟฟ้ามากมาย และสามารถสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้ จึงทำให้คนที่อยู่คนละซีกโลกสามารถสื่อสารถึงกันได้ โดยการสะท้อนคลื่นวิทยุจาก Heaviside layer
หลังจากนั้น Heaviside ได้เริ่มวิจัยเรื่องอายุของโลก ซึ่ง Lord Kelvin ได้เคยคำนวณโดยตั้งสมมติฐานว่า ถ้าให้ความร้อนจากใต้โลกแพร่ซึมออกในอัตราคงที่ โลกควรมีอายุไม่เกิน 98 ล้านปี ซึ่งไม่นานพอที่จะให้สัตว์ต่างๆ มีวิวัฒนาการ ทฤษฎีนี้จึงยังไม่เป็นที่ยอมรับ โดยนักวิทยาศาสตร์ แต่ Heaviside อธิบายเพิ่มว่าความร้อนใต้โลกมี 2 รูปแบบ คือ ที่ซึมผ่านทะลุผิวและที่เกิดเองในบริเวณแกนกลางของโลก ผลคำนวณ Heaviside ได้ตัวเลขอายุโลก 300 ล้านปี คำตอบนี้จึงขัดแย้งกับผลของ Kelvin การโต้เถียงกับ Kelvin ผู้ยิ่งใหญ่ทำให้ Heaviside กลายเป็นหมาหัวเน่าที่ไม่มีใครเสวนาด้วย (ความจริงโลกมีอายุประมาณ 4,500 ล้านปี และความร้อนใต้โลก เกิดจากธาตุกัมมันตรังสีที่ทั้ง Kelvin และ Heaviside ยังไม่รู้จัก)
เมื่ออายุ 58 ปี Heaviside ได้อพยพไปอยู่ที่เมือง Torquay ซึ่งเป็นเมืองตากอากาศทางใต้ของอังกฤษ และใช้ชีวิตอย่างเงียบๆ แม้แต่คนข้างบ้านไม่ตระหนักว่าเขา คือ F.R.S. ที่วงการวิทยาศาสตร์ยกย่อง Heaviside เริ่มแยกตัวและตัดขาดจากสังคมอย่างสมบูรณ์ เพราะรู้สึกขมขื่นและเสียใจที่ถูกเพื่อนนักวิชาการดูแคลน เขามักเดินไปเดินมาคนเดียวในบ้าน ผมเผ้าไม่หวี และแต่งตัวสกปรกมอมแมม เมื่ออายุ 75 Heaviside ก็เสียชีวิตเพราะตกบันไดเมื่อวันที่ 3 กุมภาพันธ์ ค.ศ.1925 ศพถูกนำไปฝังรวมกับศพของบิดามารดา เพราะ Heaviside ไม่มีครอบครัว
ณ วันนี้ นักคณิตศาสตร์รู้จัก Heaviside function และนักฟิสิกส์รู้จัก Heaviside layer ส่วนวิศวกรไฟฟ้ารู้จัก Heaviside telegraphy equation, impedance, inductance ซึ่งได้จากการนำขดลวดเหนี่ยวนำ (induction coil) มาใช้ใน transmission line จนทำให้การสื่อสารข้ามมหาสมุทรเป็นเรื่องที่เป็นไปได้
อ่านเพิ่มเติมจาก Oliver Heaviside: Sage in Solitude ซึ่งเรียบเรียงโดย Paul J. Nahin ที่จัดพิมพ์โดย IEEE Press ในปี 1988
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
*******************************
*******************************
