Chandrasekhar อัจฉริยะอินเดียผู้กล้าต่อกรผู้ทรงอิทธิพลแห่งอังกฤษ
เมื่อวันที่ 21 สิงหาคม ค.ศ.1995 นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ คนสำคัญที่สุดคนหนึ่งของโลกได้ถึงแก่กรรมที่เมืองชิคาโก สหรัฐอเมริกา หลังจากที่ได้สร้างผลงานด้านทฤษฎีดาราศาสตร์ฟิสิกส์ติดต่อกันมานานร่วม 60 ปี และได้รับรางวัลเกียรติยศมากมาย รวมถึงครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 1983 ด้วย
Subramanyan Chandrasekhar หรือที่คนในวงการรู้จักในนาม จันทรา (Chandra) เกิดเมื่อวันที่ 19 ตุลาคม ค.ศ.1910 ที่เมือง Lahore (ซึ่งในเวลานั้นอยู่ภายใต้การปกครองของอินเดีย แต่ปัจจุบันอยู่ในปากีสถาน) บิดาคือ C.S. Ayyar เป็นข้าราชการทำงานในสังกัดกรมการรถไฟ ครอบครัวนี้มีทายาท 10 คน โดยมีจันทราเป็นลูกชายคนโต เมื่ออายุ 6 ขวบ ครอบครัวของจันทราได้อพยพไป Madras (ปัจจุบันคือ Chennai) ในอินเดีย จันทราได้เริ่มเรียนหนังสือที่นั่น จนกระทั่งอายุ 15 ปีก็ได้เข้าเรียนที่ Presidency College ซึ่งเป็นวิทยาลัยที่ดีที่สุดใน Madras อีก 2 ปีต่อมาได้ตัดสินใจเรียนฟิสิกส์ เพราะได้รับแรงบันดาลใจจากการได้ไปฟัง Arnold Sommerfeld (อาจารย์ของ W.H. Heisenberg) บรรยายเรื่องกลศาสตร์ควอนตัมที่มหาวิทยาลัย Madras
จันทราสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีด้วยคะแนนเกียรตินิยมอันดับหนึ่ง และสอบได้ที่หนึ่งของรุ่นใน ค.ศ.1928 แม้จะเรียนในระดับปริญญาตรี แต่จันทราก็สามารถตีพิมพ์งานวิจัยเรื่อง “Compton Scattering and the New Statistics” ซึ่งใช้สถิติแบบ Fermi โดยผลงานได้ลงเผยแพร่ในวารสารชั้นนำของโลกชื่อ Proceedings of the Royal Society ของอังกฤษ จากนั้นจันทราเริ่มสนใจเรื่องโครงสร้างของดาวแคระขาว (white dwarf star) โดยใช้แนวคิดของ Ralph H. Fowler เป็นหลัก ผลงานนี้ทำให้ Fowler รู้สึกชื่นชมและประทับใจมาก จึงรับจันทราไปเรียนและวิจัยฟิสิกส์ระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Cambridge ในประเทศอังกฤษ
จันทราได้ออกเดินทางจาก Bombay โดยทางเรือเมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม ค.ศ.1930 เพื่อไปเรียนที่ Trinity College แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge การเดินทางด้วยเรือซึ่งต้องใช้เวลานานหลายเดือน ทำให้จันทรามีเวลาครุ่นคิดเรื่องโครงสร้างของดาวแคระขาว และเมื่อเขาตระหนักว่าดาวชนิดนี้มีอุณหภูมิสูงมาก ดังนั้นบรรดาอิเล็กตรอนภายในดาวจะต้องมีความเร็วสูงด้วย นั่นคือการศึกษาธรรมชาติของดาว จะต้องมีการนำทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein มาใช้ จันทราจึงได้ผสมผสานความรู้นี้เข้ากับทฤษฎีควอนตัมสถิติของสสาร จนทำให้ได้พบว่า ดาวแคระขาวในธรรมชาติต้องมีมวลไม่เกิน 1.45 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และดาวฤกษ์ใดที่มีมวลมากถึง 10 เท่าของดวงอาทิตย์ ก็จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา (supernova) ที่ส่งประกายแสงเจิดจ้ายิ่งกว่ากาแล็กซี่
เมื่องานวิจัยลุล่วงจันทราได้ส่งผลงานไปลงเผยแพร่ในวารสารของสมาคม Royal Society ของอังกฤษ แต่ท่าน Sir Arthur Eddington ซึ่งเป็นอรหันต์เรื่องดาวแคระขาวไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีของจันทรา ผลงานจึงตกการประเมิน แต่จันทราก็ได้ลองส่งผลงานที่ถูกปฏิเสธนี้ไปลงพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ของอเมริกา และบรรณาธิการของวารสารก็ได้ตอบรับ การมีผลงานลงในวารสารชั้นนำของโลก ทำให้จันทราสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอก เมื่ออายุ 23 ปี และได้รับเลือกเป็น Fellow ของ Trinity College ซึ่งเป็นตำแหน่งที่มีเกียรติมาก
จันทรายังวิจัยเรื่องดาวแคระขาวต่อไป ผลการคำนวณอย่างละเอียดในเวลาต่อมาก็ยังยืนยันว่า ดาวแคระขาวต้องมีมวลไม่เกิน 1.45 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ จึงจะดำรงสภาพอยู่ได้ และผลงานนี้ทำให้จันทราวัย 25 ปีได้รับเชิญไปบรรยายที่สมาคม Royal Astronomical Society เมื่อวันที่ 11 มกราคม 1935
แต่เมื่อจบการบรรยายครั้งนั้น Eddington นักดาราศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงโด่งดังจากการตรวจสอบความถูกต้องของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ได้ยืนขึ้นโจมตีทฤษฎีของจันทราอย่างรุนแรงว่าเป็นเรื่องเหลวไหลและเป็นไปไม่ได้ โดยให้เหตุผลว่าเมื่อดาวฤกษ์ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนที่มีในตัวมันจนหมด ดาวแคระขาวจะไม่มีวันระเบิดตัวเอง เพราะกฎฟิสิกส์จะบังคับไม่ให้ธรรมชาติเป็นไปตามที่จันทราทำนาย
การถูกเหยียดหยามว่าอ่อนหัด และรู้ไม่จริงกลางที่ประชุมในครั้งนั้น ทำให้วิถีชีวิตและจิตใจของจันทราเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง เขาตัดสินใจย้ายที่ทำงานจากอังกฤษไปอเมริกาทันที ทั้งๆ ที่ในเวลานั้นมหาวิทยาลัย Cambridge มีอัจฉริยะหลายคน เช่น J. Chadwick ผู้พบนิวตรอน, P.A.M. Dirac ผู้สร้างทฤษฎี Quantum Electrodynamics และ P. Kapitza ผู้พบของไหลยวดยิ่ง แต่ไม่มีใครสามารถต่อต้านบารมีและความเห็นของ Eddington ได้ จันทราจึงอพยพออกจากอังกฤษ แล้วสมัครไปทำงานเป็นนักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Chicago ในอเมริกา
แต่ในเวลาเดียวกันจิตใจของจันทราก็ไม่ยอมแพ้ Eddington เขานำความคิดและทฤษฎีของเขาไปรายงานให้ Niels Bohr และ Wolfgang Pauli (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1922 และ 1945 ตามลำดับ) ฟังซึ่งก็เห็นด้วยกับจันทราว่า Eddington คิดผิด และจันทราคำนวณถูก นั่นคือ ในขั้นตอนวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ เมื่อดาวฤกษ์ เช่น ดวงอาทิตย์ เมื่อเผาผลาญเชื้อเพลิงไฮโดรเจนในตัวด้วยปฏิกริยาฟิวชัน แรงดันของรังสีจากภายในจะทำให้ดาวมีขนาดใหญ่ขึ้นๆ จนมีรัศมีเป็น 100 เท่าของรัศมีเดิม ในเวลาเดียวกันไฮโดรเจนไอออนที่ผิวดาวจะถูกความดันของรังสีผลักดันออก ทำให้ดาวฤกษ์สูญเสียมวลไปทีละน้อยๆ และแกนจะถูกแรงโน้มถ่วงอัดจนกลายเป็นดาวแคระขาวที่จบชีวิตอย่างเงียบๆ ทฤษฎีของจันทราแสดงให้เห็นว่า มวล 1.45 เท่าของดวงอาทิตย์ คือขีดจำกัดที่รู้จักในนาม ขีดจำกัดจันทราเสขา (Chandrasekhar limit)
สำหรับดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่า ปฏิกริยานิวเคลียร์ในบริเวณแก่นกลางของดาวจะดำเนินไป จนกระทั่งไฮโดรเจนถูกหลอมรวมเป็นเหล็ก เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนหมด ปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชันบนดาวก็จะหยุด และแกนกลางของดาวที่เป็นเหล็กจะมีมวลเท่ากับ 1.45 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ จากนั้นแรงโน้มถ่วงที่มากมหาศาลของดาวจะทำให้แกนกลางยุบตัว ทำให้โปรตอนและอิเล็กตรอนรวมตัวเป็นนิวตรอน นั่นคือ ดาวทั้งดวงเป็นดาวนิวตรอน ส่วนเนื้อดาวภายนอกจะระเบิด กลายเป็นซูเปอร์โนวาชนิดที่ 2 แต่ก็มีดาวแคระขาวในบางกรณีที่สามารถมีมวลเพิ่มได้ โดยการดึงดูดมวลของดาวฤกษ์อื่นที่มีขนาดเล็กกว่า จนกระทั่งมันมีมวลเท่ากับขีดจำกัดจันทรเสขา แล้วดาวก็จะระเบิดเป็นดาวซูเปอร์โนวาชนิด 1a
ส่วนดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 20 เท่าเมื่อถึงกาลดับขันธ์ ในขณะที่แกนกลางยุบตัวลงอุณหภูมิของแกนจะเพิ่มถึง 1011 องศา แรงโน้มถ่วงจะเพิ่มมากขึ้นๆ และบีบอัดสสารที่มีขนาดใหญ่เท่าขุนเขาให้เล็กลงเท่าเม็ดทราย อะตอมจะแตกสลายเป็นอิเล็กตรอน โปรตอน ควาร์กกับ gluon ความหนาแน่นจะมากขึ้นๆ จนไม่มีทฤษฎีใดสามารถอธิบายธรรมชาติของมันได้แล้ว ขณะนั้นเพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และทฤษฎีควอนตัมไม่สามารถใช้อธิบายอะไรๆ ในเวลานั้นได้อีกต่อไป ดาวได้กลายเป็นหลุมดำ
ทฤษฎีของจันทราจึงเป็นทฤษฎีที่สำคัญของวิชาดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ใช้อธิบายการถือกำเนิดของดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน ซูเปอร์โนวา และหลุมดำ
ก่อนที่จันทราจะเข้ารับตำแหน่งอาจารย์ที่มหาวิทยาลัย Chicago ในเดือนมกราคม 1937 นั้น เขาได้เดินทางกลับอินเดียเพื่อแต่งงานกับ Lalitha ซึ่งเป็นเพื่อนนิสิตที่เคยเรียนด้วยกันที่ Madras เมื่อกลับถึงที่อเมริกา จันทราได้ทุ่มเททำงานหนัก ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการสอน หรือการวิจัย จนในที่สุดได้รับแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ในปี 1947 ในวัย 37 ปี ประสบการณ์ตลอดชีวิตของการเป็นอาจารย์ จันทราเป็นอาจารย์ที่ปรึกษาของนิสิตปริญญาเอกกว่า 50 คน มีศิษย์สองคนที่มีชื่อเสียงโด่งดังไม่แพ้อาจารย์ ชื่อ Tsung Dao Lee และ Chen Ning Yang ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 1957 (ด้วยผลงานเรื่องทฤษฎี Parity Violation ในอันตรกริยาอ่อน) ซึ่งนับเป็นเวลา 26 ปีก่อนที่อาจารย์จันทราเองจะได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 1983 ร่วมกับ William Fowler ด้วยผลงานทฤษฎีดาวแคระขาว
สำหรับผลงานการเขียนหนังสือก็มีมากมาย เพราะจันทราทำงานวิจัยฟิสิกส์หลายเรื่อง และได้ตั้งปณิธานส่วนตัวไว้ว่าจะต้องเขียนหนังสือเกี่ยวกับเรื่องวิจัยที่ทำ เช่น ในปี 1942 เขียนเรื่อง Principles of Stellar Dynamics ปี 1950 แต่งตำรา Radiation Transfer ปี 1969 เรียบเรียง Ellipsoidal Figures of Equilibrium ปี 1983 เขียนตำรา Mathematical Theory of Black Holes ในปี 1987 เรียบเรียงตำรา Principia ของ Newton สำหรับให้คนทั่วไปอ่าน (คนทั่วไปในที่นี้ คือ นักฟิสิกส์ที่เก่งจึงจะอ่านรู้เรื่อง)
เมื่อเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 จันทราซึ่งต่อต้านกองทัพนาซีมาก ได้เข้าร่วมผลิตระเบิดปรมาณูในโครงการ Manhattan แต่กลับเผชิญปัญหาเรื่องการเหยียดผิวในบรรดาผู้ร่วมงาน ทำให้ทำงานได้ไม่เต็มที่ ในที่สุดก็ได้แปลงสัญชาติเป็นอเมริกันในปี 1953 เหตุการณ์นี้ทำให้บิดาของจันทรารู้สึกไม่สบายใจเลย เพราะต้องการให้บุตรชายกลับไปทำงานที่อินเดียเหมือนน้าชาย C.V. Raman ซึ่งเป็นชาวอินเดียคนแรกที่ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 1930 แต่ใจของจันทราผูกพันกับอเมริกายิ่งกว่า เพราะชอบบรรยากาศการทำงานที่นี่มากกว่าที่อินเดีย
นอกจากจะสอนหนังสือ และทำงานวิจัยแล้ว จันทรายังช่วยจัดการออกวารสาร Astrophysical Journal ด้วย โดยได้รับทุนสนับสนุนจากสมาคม American Astronomical Society กับมหาวิทยาลัย Chicago และจันทราก็ได้ทุ่มเททำหน้าที่เป็นบรรณาธิการของวารสารนี้เป็นเวลาถึง 19 ปี จนปัจจุบันวารสารได้การยอมรับเป็นวารสารระดับสุดยอดในวงการดาราศาสตร์ฟิสิกส์
จันทราได้รับรางวัลของ Royal Astronomical Society ในปี 1944 ได้รับเลือกเป็นสมาชิก F.R.S. ของสมาคม Royal Society ในปี 1953 (หลังจากที่ Eddington เสียชีวิต) ได้รับ Gold Medal ของสมาคม Royal Astronomical Society ในปี 1955 ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ National Academy of Sciences ในปี 1966 ได้รับเหรียญ National Medal of Sciences ของสหรัฐอเมริกา และในปี 1983 ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์จาก Royal Swedish Academy
ในด้านชีวิตส่วนตัว จันทราสามารถพูดและเขียนภาษาอังกฤษได้ดีเลิศ และใช้ภาษาอังกฤษได้ดีกว่าคนอังกฤษทั่วไป เขาสนใจและใส่ใจในความสำเร็จของศิษย์ทุกคน เป็นคนที่มีความจำดีเยี่ยม สามารถเล่าเหตุการณ์ต่างๆ ในอดีตได้อย่างมีชีวิตชีวา โดยมีรายละเอียดอย่างแทบไม่น่าเชื่อ ทั้งๆ ที่เหตุการณ์นั้นเกิดขึ้นนานแล้ว จันทรามักให้เวลาแก่นิสิตในการปรึกษาปัญหาอย่างเต็มที่และเต็มใจ การทุ่มเทด้านการสอนนี้มีเรื่องเล่าที่เป็นตำนาน ว่าจันทราต้องขับรถจากหอดูดาว Yerkes ไปสอนที่มหาวิทยาลัย Chicago ทุกสัปดาห์เป็นระยะทางหลายร้อยกิโลเมตร เพื่อสอนนิสิตเพียง 2 คนชื่อ T.D. Lee กับ C.N. Yang
จันทราศรัทธาและยกย่อง Newton มาก เขาคิดว่า Newton เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติของมนุษย์ชาติ และถ้าใครต้องการจะเปรียบ Newton กับปราชญ์หรืออัจฉริยะคนอื่นๆ ก็ต้องแสวงหาบุคคลจากสาขาอื่นที่ไม่ใช่ฟิสิกส์ เช่น Michelangelo ในทางศิลปะหรือ Beethoven ในทางดนตรี
แต่ในเวลาเดียวกัน นักฟิสิกส์รุ่นหลังก็ยกย่องจันทรามาก ว่าเขาคือแรงดลใจให้นักฟิสิกส์หนุ่มสาวได้เจริญรอยตาม เมื่อจันทราเสียชีวิต เขามีอายุ 85 ปี
อ่านเพิ่มเติมจาก Chandra: A Biography of S. Chandrasekhar โดย Kameshwar C. Wali จัดพิมพ์โดย University of Chicago Press ปี 1991
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
