xs
sm
md
lg

John Bardeen: ผู้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ 2 ครั้ง

เผยแพร่:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน

 John Bardeen
โลกมีนักวิทยาศาสตร์อัจฉริยะหลายคนที่เป็นคนร่าเริง เปิดเผย เพราะชอบเป็นบุคคลสาธารณะ เช่น Richard Feynman, Carl Sagan และ Edward Wilson ฯลฯ แต่ John Bardeen กลับมีบุคลิกตรงกันข้าม เพราะชอบความสงบ และไม่โอภาปราศรัยมาก ทั้งๆ ที่เคยได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ถึง 2 ครั้ง คือ ครั้งแรกรับร่วมกับ William Shockley และ Walter Brattain ในปี 1955 จากการประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ ซึ่งนับว่ายิ่งใหญ่และสำคัญพอๆ กับการสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องแรกของโลก เพราะทรานซิสเตอร์ได้นำโลกเข้าสู่ยุคสารสนเทศ และรางวัลโนเบลครั้งที่สองรับร่วมกับ Leon Cooper และ Robert Schrieffer ในปี 1972 จากการสร้างทฤษฎีของตัวนำยวดยิ่ง (superconductor) ซึ่งมีผลกระทบกว้างไกลทั้งทางเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์

Bardeen เกิดเมื่อวันที่ 23 พฤษภาคม ค.ศ.1908 ที่เมือง Madison รัฐ Wisconsin ของอเมริกา ในครอบครัวที่อบอุ่นและเติบโตในบรรยากาศวิชาการ บิดาเป็นคณบดีแพทยศาสตร์คนแรกของมหาวิทยาลัย Wisconsin – Madison ส่วนมารดาเป็นอาจารย์ประจำมหาวิทยาลัย Chicago เมื่ออายุ 11 ปี Bardeen กำพร้ามารดา และหลังจากที่สำเร็จการศึกษาระดับมัธยมศึกษาเมื่ออายุ 13 ปี ได้เข้าเรียนวิศวกรรมไฟฟ้าที่มหาวิทยาลัย Wisconsin – Madison ในช่วงเวลาที่เรียนกลศาสตร์ควอนตัม Bardeen ได้รับการสอนโดย John Van Vleck (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1977) Peter Debye (รางวัลโนเบลเคมีปี 1936) Werner Heisenberg (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1932) และ Paul Dirac (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1933) และต้องใช้เวลานานถึง 5 ปี จึงสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีและโท เพราะตัดสินใจไม่ได้ว่าตนต้องการจะเชี่ยวชาญฟิสิกส์ หรือวิศวกรรมไฟฟ้า หรือคณิตศาสตร์ดี ในที่สุดเมื่ออายุ 20 ปี ก็เข้ารับปริญญาตรีและโทสาขาวิศวกรรมไฟฟ้า ด้วยวิทยานิพนธ์เรื่องการหาแหล่งน้ำมันด้วยเทคนิคการวัดสภาพนำไฟฟ้า

จากนั้นได้ไปทำงานที่บริษัท Gulf Oil ในเมือง Pittsburgh แต่ทำงานได้ 3 ปีก็รู้สึกเบื่อเพราะรู้สึกว่างานธรณีวิทยาไม่ท้าทาย จึงสมัครเรียนต่อระดับปริญญาเอกที่ Trinity College แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge ในอังกฤษ แต่ถูกปฏิเสธจึงไปศึกษาต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Princeton แทน โดยมี Eugene Wigner (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1963) เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ เมื่อสำเร็จการศึกษา Bardeen ได้งานในตำแหน่งนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Harvard และเริ่มชีวิตอาจารย์เมื่ออายุ 30 ปีที่มหาวิทยาลัย Minnesota โดยการทำวิจัยเรื่องทฤษฎีแถบพลังงานของโลหะเพื่อหาสมการสถานะและสภาพต้านทานไฟฟ้าของโลหะอัลคาไล

เมื่อเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 Bardeen ได้เข้ารับตำแหน่งหัวหน้าฝ่ายวิจัยประจำห้องปฏิบัติการแห่งราชนาวี Naval Ordnance Observatory ที่กรุง Washington D.C. และมีผู้อยู่ใต้บังคับบัญชา 90 คน หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 Bardeen ได้งานเป็นนักวิจัยในสังกัด Bell Laboratories ที่เมือง Murray Hill เพราะ Bell Laboratories ให้เงินเดือนสูงกว่าที่มหาวิทยาลัย โดยมีหน้าที่พัฒนาประสิทธิภาพของหลอด triode เพื่อให้สามารถใช้แทนหลอดสุญญากาศในวงจรไฟฟ้า และได้ทำงานร่วมกับ Walter Brattain

ถึงเดือนพฤศจิกายน ปี 1947 คนทั้งสองและ William Shockley ก็ได้พบว่า ตัวขยายสัญญาณที่คนทั้งสามประดิษฐ์นั้นสามารถทำงานได้ดีกว่าหลอดสุญญากาศถึง 100 เท่า นี่คือ การสร้างทรานซิสเตอร์ตัวแรกของโลก นอกจากนี้ Bardeen ยังได้เสนอทฤษฎีของสารกึ่งตัวนำโดยการพัฒนาทฤษฎีของแถบสารเจือ และเทคนิคการดัดแปลงบ่อศักย์พลังงานในสารกึ่งตัวนำ ด้วยผลงานด้านทฤษฎีสารกึ่งตัวนำ และทรานซิสเตอร์ ทำให้ Bardeen ได้เดินทางไป Stockholm ในสวีเดนในปี 1955 เพื่อรับรางวัลโนเบลฟิสิกส์รางวัลแรก ด้านภรรยาของ Bardeen ได้เล่าเหตุการณ์วันที่ Bardeen ประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ได้ว่า ในเย็นวันนั้นเมื่อเขาจอดรถเรียบร้อย ขณะจะรับประทานอาหารเย็น Bardeen ได้ปรารภเพียงว่า วันนี้ได้พบอะไรบางอย่าง แต่ไม่ได้เล่ารายละเอียดใดๆ ว่า สิ่งนั้นคืออุปกรณ์ที่นำโลกเข้าสู่ยุคสารสนเทศ

แม้โลกจะรู้ว่า Bardeen, Brattain กับ Shockley จะประดิษฐ์ transistor ร่วมกัน แต่ในภายหลัง Shockley ได้อ้างว่า เขาคือผู้วิจัยหลัก จากนั้นความสัมพันธ์ระหว่าง Bardeen และ Brattain กับ Shockley ก็สลายไป
(ซ้ายไปขวา) John Bardeen, William Shockley และ Walter Brattain ณ Bell Labs
ในปี 1951 Bardeen เข้ารับตำแหน่ง ศาสตราจารย์ฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัย Illinois ที่ Urbana Champaign ได้หันมาสนใจปรากฏการณ์สภาพนำยวดยิ่ง ที่ Heike Kammerlingh Onnes พบเมื่อ 38 ปีก่อน แต่ไม่มีใครแม้แต่ Einstein, Feyman และ Landau ก็ไม่สามารถอธิบายสาเหตุการเกิด และสมบัติต่างๆ ของสารประหลาดนี้ได้

ครั้นเมื่อรู้ว่า B. Serin พบปรากฏการณ์ isotope ที่แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิวิกฤตของตัวนำยวดยิ่ง แปรผกผันกับรากที่สองของมวลเชิงอะตอมของสาร และทฤษฎีตัวนำยวดยิ่งของ H. Frohlich ได้รับการพิสูจน์โดยการทดลองว่าผิด

Bardeen จึงลาออกจาก Bell Lab ไปทำงานที่มหาวิทยาลัย Illinois และได้นำนิสิตหลังปริญญาเอกชื่อ Leon Cooper ผู้มีความรู้และความสามารถด้านทฤษฎีควอนตัมกับ Robert Schrieffer ผู้กำลังทำปริญญาเอกฟิสิกส์มาวิจัยปัญหานี้ร่วมกัน จนในที่สุดคนทั้งสามก็ประสบความสำเร็จในการสร้างทฤษฎีที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์สภาพนำยวดยิ่งได้ ทฤษฎีนี้มีชื่อว่า ทฤษฎี BCS ตามอักษรนำของชื่อ Bardeen, Cooper และ Schrieffer

เมื่อคำทำนายทุกประเด็นของทฤษฎีนี้ได้รับการยืนยันโดยการทดลองว่าถูกต้อง Bardeen, Cooper และ Schrieffer จึงได้เดินทางไป Stockholm อีกคำรบหนึ่งเพื่อรับรางวัลโนเบลครั้งที่สอง จากการสร้างผลงานฟิสิกส์ทฤษฎีที่สำคัญมาก ภรรยาของ Bardeen ได้เล่าเหตุการณ์วันที่สามีเธอสร้างทฤษฎี BCS สำเร็จว่า Bardeen ได้กล่าวสั้นๆ และเรียบๆ ว่า วันนี้เราสามารถอธิบายปรากฏการณ์สภาพนำยวดยิ่งได้แล้ว

คำถามหนึ่งที่คนทั่วไปสงสัย คือ การค้นพบใดยิ่งใหญ่กว่ากัน ระหว่างทรานซิสเตอร์กับทฤษฎีสภาพนำยวดยิ่ง ซึ่งคำตอบก็มีว่าการค้นพบทรานซิสเตอร์นั้นยิ่งใหญ่กว่าการพบปรากฏการณ์ fission และ fusion เพราะได้เปลี่ยนแปลงสังคมมากกว่าทฤษฎีตัวนำยวดยิ่ง แต่ถ้ากล่าวถึงผลกระทบเชิงความรู้แล้ว ทฤษฎี BCS มีผลกระทบต่อวงการวิทยาศาสตร์มากกว่าโดยเฉพาะในวิชาฟิสิกส์นิวเคลียร์ และอนุภาคมูลฐานด้วยการนำความคิดเรื่อง broken symmetry มาใช้เป็นครั้งแรก

เมื่อเร็วๆ นี้ Lilian Hoddeson และ Vicki Daitch ได้เรียบเรียงหนังสือชื่อ True Genius: The Life and Science of John Bardeen, the Only Winner of Two Nobel Prizes in Physics ซึ่งจัดพิมพ์โดย Joseph Henry Press หนังสือได้เปิดเผยชีวิตของนักฟิสิกส์ผู้เชี่ยวชาญด้านของแข็งผู้หนึ่งซึ่งมีความสามารถระดับอัจฉริยะให้ชาวโลกรู้จัก เช่นว่า Bardeen เป็นครูที่ดีมาก เพราะคอยดูแลและให้คำแนะนำศิษย์อย่างสร้างสรรค์ เช่น แนะให้นิสิตแบ่งแยกปัญหาใหญ่ออกเป็นส่วนเล็กๆ ก่อน เพื่อให้คณิตศาสตร์ที่ต้องใช้ในการแก้ปัญหาไม่ยุ่งยากมาก ซึ่งจะทำให้สามารถหาคำตอบได้ จากนั้นให้พิจารณาปัญหาที่ซับซ้อนขึ้นๆ จนถึงระดับที่ใกล้เคียงสถานการณ์จริงในที่สุด

หนังสือเล่มนี้ยังเล่าสภาพการทำงานของนักวิจัยที่ Bell Lab. ซึ่ง Bardeen เคยปฏิบัติงานครั้งหนึ่ง และได้บรรยายความแตกต่างระหว่างนักวิทยาศาสตร์อเมริกันกับนักวิทยาศาสตร์ยุโรปที่มหาวิทยาลัย Princeton ว่า Einstein กับ Wigner ชอบดื่มกาแฟ ส่วน Bardeen ชอบเล่นโบว์ลิ่ง กับไพ่บริดจ์มากกว่า Einstein กับ Wigner ชอบฟิสิกส์ทฤษฎี แต่ Bardeen ชอบฟิสิกส์ประยุกต์ ดังนั้น เขาจึงไปทำงานวิจัยในบริษัทเอกชน เช่น Xerox Corporation และ Sony เป็นต้น

หนังสือเล่มนี้ยังอธิบายอย่างละเอียดว่า Bardeen นอกจากจะเป็นอัจฉริยะผู้มีผลงานด้านวิศวกรรมไฟฟ้า คณิตศาสตร์ และฟิสิกส์ทฤษฎีแล้ว ยังเป็นนักวางนโยบายการพัฒนาอุตสาหกรรม รวมถึงชอบเล่นกอล์ฟ และมีความเพียรพยายาม แรงดลใจ ความมุ่งมั่น ความสามารถ ความมั่นใจและความเชี่ยวชาญ ถึงระดับที่ทำให้เป็นนักฟิสิกส์เพียงคนเดียวในประวัติศาสตร์ที่ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์สองครั้ง

นอกจากจะเป็นคนพูดน้อย จนไม่เป็นที่โปรดปรานของบรรดาสื่อแล้ว Bardeen ยังเป็นคนที่ยึดมั่นในความเชื่อของตนเองมากด้วย ซึ่งจะเห็นได้จากการลาออกจากคณะกรรมการที่ปรึกษาของประธานาธิบดี Ronald Reagan เมื่อ Reagan กล่าวปราศรัยแถลงนโยบาย Star Wars อีกทั้งยังเป็นคนที่สนับสนุนการวิจัยฟิสิกส์มากด้วย โดยได้อุทิศเงินส่วนตัวเป็นส่วนหนึ่งของรางวัล Fritz London ที่ให้แก่การวิจัยฟิสิกส์ที่อุณหภูมิต่ำด้วย

Bardeen จากโลกไปเมื่อวันที่ 30 มกราคม ปี 1991 สิริอายุ 82 ปี แม้จะมีชื่อเสียงเป็นที่รู้จักดีในวงการนักฟิสิกส์ แต่คนทั่วไปจะไม่รู้จัก คงเป็นเพราะ Bardeen มิได้มีบุคลิกแปลกๆ เช่น Einstein หรือเป็นคนเปิดเผยมากเหมือน Feynman ไม่ใจลอยเหมือน Archimedes หรือป่วยเป็นจิตเภทแบบ Nash แต่ทุกคนก็เป็นคนที่สามารถสร้างสรรค์ผลงานที่สำคัญมากได้ เพราะมีความเพียร แรงจูงใจ ความผูกพัน พรสวรรค์ ความมั่นใจ ความสนใจที่ดิ่งเดี่ยว อย่างไม่แปรผันนั่นเอง



เกี่ยวกับผู้เขียน สุทัศน์ ยกส้าน ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
กำลังโหลดความคิดเห็น...