xs
xsm
sm
md
lg

เอกภพของ Stephen Hawking

เผยแพร่:   โดย: สุทัศน์ ยกส้าน


แม้จะนั่งคิดงานโดยการนั่งรถเข็นตลอดเวลา อีกทั้งเป็นมนุษย์ cyborg ที่ปราศรัยแบบคนธรรมดาทั่วไปไม่ได้ จนต้องใช้คอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่างๆ รวมทั้งสายตา คิ้ว กล้ามเนื้อที่ใบหน้าควบคุม เพื่อเลือกคำต่างๆ ส่งเข้าเครื่องสังเคราะห์เสียงให้เอ่ยถ้อยคำออกมา ทั้งนี้เพราะ Stephen Hawking ป่วยเป็นโรคกล้ามเนื้ออ่อนเปลี้ยไปทั้งตัว (amyotrophic lateral sclerosis ALS) มาเป็นเวลานาน แต่ Stephen Hawking ก็เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่คนทั้งโลกรู้จักดีที่สุดว่า เป็นผู้ที่สังเคราะห์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม และทฤษฎีอุณหพลศาสตร์ (thermodynamics) ได้เป็นคนแรก ในการศึกษาธรรมชาติของหลุมดำ รวมถึงได้วิจัยเรื่องการถือกำเนิดของเวลา และของเอกภพ เป็นนักเขียนระดับ bestseller ที่มีคนซื้อร่วม 10 ล้านเล่ม เขียนบทความวิชาการ แสดงปาฐกถา ออกรายการโทรทัศน์อีกทั้งให้ข้อคิดต่างๆ ต่อสังคมด้วย

ดังนั้นเมื่อ Hawking เสียชีวิตในวัย 76 ปี เมื่อวันที่ 14 มีนาคมที่ผ่านมา โลกจึงตะลึง แต่ก็คาดหวังมาตลอดเวลา และรู้สึกใจหายที่ต้องสูญเสียอัจฉริยะทางฟิสิกส์คนสำคัญคนหนึ่ง ผู้ได้สร้างผลงานไว้มากมาย และได้บันดาลแรงดลใจให้คนทั้งโลกเห็นการเอาชนะความพิการทางกาย เพื่อให้บรรลุเป้าหมายและอุดมการณ์ในชีวิตของตนเอง ดังจะเห็นได้จากการมีพระราชสาส์นจากสมเด็จพระนางเจ้า Elizabeth ที่ 2 สันตะปาปา Francis ประธานาธิบดี Barach Obama ตลอดจนถึงแฟนๆ ของ Hawking ในจีนร่วมล้านคน

Stephen William Hawking เกิดที่เมือง Oxford ในอังกฤษเมื่อวันที่ 8 มกราคม ค.ศ.1942 และเรียนหนังสือได้ในระดับดีมาก แต่ไม่ถึงกับดีเด่น โดยใช้เวลาประมาณวันละ 1 ชั่วโมง แต่เมื่อถึงเวลาใกล้จะสอบ ความกังวลทำให้ต้องเพิ่มเวลาเพื่อทบทวนมากขึ้นเป็นวันละ 3 ชั่วโมง จากนั้นได้เข้าเรียนปริญญาตรีวิชาเอกฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Oxford แล้วแววความสามารถและความมั่นใจก็เริ่มแสดงออก เมื่อได้ไปฟังการบรรยายของ Fred Hoyle ผู้เสนอทฤษฎี Steady State Theory ว่า ขณะเอกภพขยายตัว จะมีสสารถือกำเนิดตลอดเวลาเพื่อให้ความหนาแน่นโดยเฉลี่ยของเอกภพมีค่าคงตัว (Hoyle พลาดรางวัลโนเบลฟิสิกส์ ปี1983 ที่จะได้รับร่วมกับ William Fowler และ Subrahmanyan Chandrasekhar) ทันทีที่ฟัง Hoyle พูดจบ นิสิตปริญญาตรี Hawking ได้ลุกขึ้นชี้แจงว่า ที่ท่านกล่าวมาทั้งหมดนั้นผิด เพราะหลักการคำนวณที่ใช้ไม่ถูกต้อง ครั้นเมื่อ Hoyle ถามกลับว่ารู้ได้อย่างไร Hawking ตอบว่า ผมคำนวณเรื่องนี้มาแล้ว เมื่อยักษ์ถูก Jack ทักท้วง ยักษ์ก็ได้จำนน นิสัยไม่รับฟังความคิดที่ตนไม่เชื่อ เป็นอัตลักษณ์อย่างหนึ่งของ Hawking ที่ได้ทำให้คนชื่นชม และชิงชัง

ในการสอบจบการศึกษาระดับปริญญาตรี Hawking ได้คะแนนคาบเส้นระหว่างเกียรตินิยมอันดับหนึ่งกับอันดับสอง จึงต้องเข้ารับการสอบสัมภาษณ์ โดยคณะกรรมการภายนอกสถาบัน ซึ่งก็ได้ถาม Hawking ว่า เมื่อจบแล้วจะเรียนต่อที่ใด และ Hawking ได้ตอบว่า ถ้าได้เกียรตินิยมอันดับหนึ่งจะไปเรียนต่อที่มหาวิทยาลัย Cambridge แต่ถ้าได้อันดับสองจะอยู่ต่อที่ Oxford อย่างไรก็ตาม ตนคิดว่าคณะกรรมการจะให้อันดับหนึ่ง

ซึ่งกรรมการก็เห็นด้วย Hawking จึงไปเรียนต่อที่มหาวิทยาลัย Cambridge โดยคาดหวังจะได้ Hoyle เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาในการทำวิทยานิพนธ์ แต่ไม่ได้ (คงเพราะเคยปะทะกันในการบรรยายที่สมาคม Royal Society ก่อนนั้น) และได้ Dennis Sciama เป็นที่ปรึกษาแทน ซึ่งก็ดี เพราะ Sciama มีเวลาให้ Hawking พบปะและสนทนาปรึกษาปัญหา ส่วน Hoyle นั้นไม่มีเวลาเพราะต้องเดินทางไปต่างประเทศบ่อย

ในปี 1963 Hawking วัย 21 ปี เริ่มรู้ตัวว่า มีอะไรผิดปกติเกิดขึ้นในร่างกาย เพราะเดินหกล้มบ่อย จึงไปพบหมอและได้รับคำบอกเล่าว่า ตนกำลังมีอาการของคนเป็นโรค ALS โดยที่ 80% ของคนที่เป็นโรคนี้จะมีอายุต่อไปได้อีกได้ไม่เกิน 5 ปี Hawking จึงรู้สึกกังวลมาก และรู้สึกว่า ตนไม่มีเหตุผลจะเรียนปริญญาเอกต่อจนจบ และได้พยายามหาทางออก โดยการไปฟังซิมโฟนีของ Wagner และในเวลาต่อมาก็พบว่า อาการ ALS มิได้สำแดงอย่างรุนแรงดังที่หลายคนคิด จึงคิดจะทำวิทยานิพนธ์ให้ลุล่วงก่อน และหาทางรักษาตัวในภายหลัง

ประจวบกับในช่วงนั้นมีเหตุการณ์สำคัญ 2 เรื่องเกิดขึ้นกับ Hawking คือ เหตุผลแรกเขาได้พบรักกับ Jane Wilde ซึ่งกำลังทำปริญญาเอกด้านวรรณกรรมในสมัยกลางที่มหาวิทยาลัยลอนดอน และเหตุผลที่สอง คือ ได้ไปฟังการบรรยายของ Roger Penrose ซึ่งเป็นนักคณิตศาสตร์จาก Birkbeck College แห่งมหาวิทยาลัยลอนดอน เรื่องหลุมดำ และรู้สึกว่า นี่เป็นหัวข้อวิทยานิพนธ์ที่ “ใช่เลย” สำหรับตนเอง

Hawking รู้ว่า หลุมดำเกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ภายใต้แรงโน้มถ่วง เมื่อเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในตัวดาวหมดไป ซึ่งตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป การยุบตัวนี้จะทำให้เกิดภาวะเอกฐาน (singularity) ที่สสารมีความหนาแน่นมากถึงอนันต์ (infinity) จนทำให้สมการฟิสิกส์ทั้งปวงในบริเวณนั้นใช้ไม่ได้อีกต่อไป ส่วนเอกภพนั้นเกิดจากการขยายตัว ดังนั้น เอกภพกับหลุมดำจึงเป็นกระบวนการทางธรรมชาติที่ย้อนเวลากัน

แต่การ “เห็น” ภาพกับการพิสูจน์ให้ได้เป็นคนละเรื่องกัน Hawking จึงเริ่มทำงานร่วมกับ Penrose และเริ่มเข้าใจธรรมชาติของหลุมดำมากขึ้นๆ ว่า หลุมดำจะมีมวลมากขึ้นตลอดเวลา โดยการรวมตัวกับหลุมดำอื่น หรือโดยการดึงดูดสสารจากดาวฤกษ์ดวงอื่นเข้าสู่ตัวมัน ทำให้ผิวของหลุมดำมีพื้นที่มากขึ้นๆ และในเวลาเดียวกัน ในทฤษฎีอุณหพลศาสตร์ซึ่งเป็นทฤษฎีหลักของวิชาความร้อนมีบทหนึ่งที่แถลงว่า entropy ของระบบปิดจะมีแต่เพิ่ม และเมื่อค่า entropy ขึ้นกับอุณหภูมิ ดังนั้น Hawking จึงเชื่อมโยงความคิดเหล่านี้เข้าด้วยกัน แล้วสรุปว่า หลุมดำก็มีอุณหภูมิเช่นเดียวกับเทหวัตถุทุกชนิดในเอกภพ แต่อุณหภูมิของหลุมดำถูกกำหนดโดยพื้นที่ผิวของมัน และเมื่อกฎฟิสิกส์กำหนดว่า อะไรก็ตามที่มีอุณหภูมิจะต้องแผ่รังสี นั่นแสดงว่า หลุมดำต้องแผ่รังสีด้วย ซึ่งจะทำให้มันมิใช่หลุมดำอีกต่อไป

เมื่อตรรกะของความคิดขัดแย้งกันเช่นนี้ Hawking ก็ถึงทางตัน
ในช่วงเวลาเดียวกันนั้น Jacob Bekenstein ได้พบว่าพื้นที่ผิวของหลุมดำคือปริมาณที่ใช้กำหนด entropy และหลุมดำมีอุณหภูมิจริงๆ การตีพิมพ์ผลงานของ Bekenstein ทำให้ Hawking ฉุน เพราะรู้สึกว่า Bekenstein ได้ขโมยความคิดไป แต่เมื่อถึงเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ.1974 Hawking ก็ได้ออกแถลงการณ์ที่ห้องปฏิบัติการ Rutherford Appleton Laboratory ที่มหาวิทยาลัย Oxford ว่า หลุมดำสามารถแผ่รังสีได้ (ซึ่งขัดกับความเข้าใจของผู้คนทั้งโลกในเวลานั้น) โดยการเปลี่ยนพลังงานโน้มถ่วงที่มีในตัวมันเป็นอนุภาค ด้วยกลไกทางกลศาสตร์ควอนตัมทำให้มวลของหลุมดำลดลงๆ จนตัวมันเองระเหิดหายไปในที่สุด และรังสีที่ถูกแผ่ออกมาจากหลุมดำนี้มีชื่อเรียกว่า รังสี Hawking (ไม่ได้เรียก Bekenstein radiation)

ผลงานนี้นับเป็นผลงานระดับสุดยอดของ Hawking ซึ่งนับว่าสำคัญที่สุด เพราะได้สังเคราะห์วิทยาการ 3 สาขาของฟิสิกส์ คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม และทฤษฎีอุณหพลศาสตร์เข้าเป็นหนึ่งเดียวเป็นครั้งแรก

แต่ตราบถึงวันนี้ก็ยังไม่มีใคร และไม่มีการทดลองใดที่แสดงให้เห็นว่า รังสี Hawking มีจริงในธรรมชาติ แม้จะมีการพยายามสร้างหลุมดำขนาดเล็กในเครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Accelerator (LHC) ที่ CERN ก็ยังไม่มีใครเห็น ในอวกาศก็ยังไม่มีใครตรวจวัดรังสี Hawking ได้ แต่นักฟิสิกส์ทุกคนก็คิดว่า รังสีนี้มีจริง เพียงแต่เราหาหลุมดำที่เหมาะสมไม่ได้ และนี่ก็คือเหตุหลักที่ทำให้ Hawking ไม่ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ เพราะรางวัลโนเบลจะมอบให้แก่ทฤษฎีที่ได้รับการยืนยันโดยการทดลองเท่านั้น ดังเช่นเมื่อ Albert Einstein เสนอทฤษฎีของปรากฏการณ์ photoelectric effect ในปี 1905 แต่รับรางวัลโนเบลเกี่ยวกับผลงานนี้ในปี 1921 หลังจากที่ Robert Millikan ได้ทดลองเรื่องนี้และได้ผลการทดลองตรงกับที่ Einstein ได้ทำนายไว้ทุกประการ

ดังนั้นการที่ยังไม่มีใครยืนยันรังสี Hawking และ Hawking เองได้เสียชีวิตไปแล้ว รางวัลโนเบลสำหรับ Hawking จึงตกอยู่ในหลุมดำที่เขาสร้างอย่างชั่วนิจนิรันดร์

ในปี 1985 Hawking วัย 43 ปีได้ล้มป่วยด้วยโรคปอดบวม และต้องเข้ารับการผ่าตัดที่กล่องเสียง ทำให้การเปล่งเสียงตามธรรมชาติของเขาสูญสิ้นไป และต้องใช้เสียงสังเคราะห์แทน ครั้นเมื่ออาการ ALS ทวีความรุนแรง Hawking จำเป็นต้องมีคนดูแลตลอดเวลา จึงมีนางพยาบาลมาทำความสะอาดร่างกาย ป้อนอาหารและยา และเวลา Hawking ต้องการตัว เขาจะส่งสายตาบังคับคอมพิวเตอร์ให้เปิดประตูห้องพักของนางพยาบาลเป็นสัญญาณให้มาหา

เวลาทำงานวิจัย Hawking จะมีนิสิตปริญญาเอกที่เก่งมาก 4 คนช่วย ซึ่งคนเหล่านี้จะต้องพยายามเข้าใจคำพูดและความคิดของ Hawking มีความสามารถสูงมากทั้งในการคำนวณ และการเขียนงานวิจัย โดย Hawking จะเป็นคนให้ปัญหา เสนอแนะวิธีคำนวณให้นิสิตลุยต่อ รวมถึงเขียนงานวิจัยจนจบ แต่เวลางานชิ้นนั้นปรากฏ ผลงานจะมีชื่อของ Hawking เพียงคนเดียว

ความยากลำบากในการสื่อสารนี้ยังมีผลต่อ Hawking เวลาแสดงปาฐกถาด้วย เพราะ Hawking จะต้องใช้สายตาเลือกคำและสำนวน ที่ต้องการใช้จากโปรแกรม แล้วนำมาประสมกัน เมื่อถึงเวลาตอบคำถามจากผู้ฟัง Hawking อาจตอบ yes หรือ no เพียงสั้นๆ ถ้าคำถามนั้นไม่ต้องการคำอธิบายมาก แต่ถ้าเป็นคำถามที่ต้องการคำตอบยาว Hawking อาจใช้เวลานานถึง 10 นาที จึงจะตอบ ซึ่ง Hawking จะบอกให้คนที่ถามคอย และให้อ่านหนังสือพิมพ์ในระหว่างคอย หรือคุยกับคนอื่นไปพลางๆ และบางครั้งหลังจากที่คอยนาน Hawking กลับตอบสั้นๆ ว่า no ซึ่งเรียกเสียงหัวเราะจากคนฟังทั้งห้องประชุม

ความยากลำบากในการสื่อสารนี้ ทำให้ Hawking ปรารภว่า เป็นข้อดี คือ จะไม่มีใครในโลกเชิญเขาไปเป็นกรรมการพิจารณาเรื่องใดๆ หรือขอความเห็น ไม่ว่าจะเป็นเรื่องอะไรก็ตาม

ส่วนความพิการที่ทำให้ไม่สามารถใช้มือเขียนสูตรคำนวณ ทำให้เขาต้องพยายามทำความคิดที่ยุ่งเหยิงให้ง่ายลง จนสมองสามารถดำเนินการได้

การเป็นคนพยายามต่อสู้อุปสรรค นานับประการและคิดบวกตลอดเวลาเช่นนี้ ทำให้ Hawking ประสบความสำเร็จในชีวิต

หลังปี 1980 งานของ Hawking เริ่มฉีกไปในแนวการคาดการณ์ต่างๆ เช่น การเดินทางไปในอวกาศ การดำรงชีวิตต่างดาว อนาคตของวิทยาศาสตร์ การสร้างปัญญาประดิษฐ์ ทฤษฎีของสรรพสิ่ง ทฤษฎี string และสารสนเทศเชิงควอนตัม ฯลฯ แต่การยอมรับไม่มากเหมือนเมื่อก่อน

ถึงปี 1988 Hawking ได้เริ่มอุทิศตัวเป็นบุคคลของสังคมมากขึ้นหลังจากที่ได้เรียบเรียงหนังสือชื่อ “A Brief History of Time” ซึ่งจัดพิมพ์โดย Bantam ที่ได้ทำให้คนทั้งโลกหันมาสนใจจักรวาลวิทยา ออกรายการโทรทัศน์บ่อยขึ้น เพราะทุกคนต้องการรู้จักและรับทราบความนึกคิดของ Hawking

ตัวอย่างคำถามที่คนทั่วไปถาม และที่ Hawking ตอบ เช่น
ถาม: ถ้าคุณได้สนทนากับ Einstein คุณจะพูดเรื่องอะไร
ตอบ: ผมจะถามท่านว่า เหตุใดท่านจึงไม่เชื่อเรื่องหลุมดำ ทั้งๆ ที่สมการในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไประบุว่า เวลาดาวฤกษ์ถึงกาลดับขันธ์ มันสามารถกลายเป็นหลุมดำได้ แต่ Einstein คิดว่าไม่ เพราะดาวจะระเบิดตัวเอง โดยการสลัดมวลออกมา (Einstein เสียชีวิตในปี 1955 ก่อน Hawking เกิด 13 ปี)

ถาม: คุณคาดหวังจะเห็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์เรื่องใดมากที่สุดก่อนจะเสียชีวิต
ตอบ: เรื่องการสร้างพลังงานโดยปฏิกิริยา fusion เพราะจะได้พลังงานที่มากมหาศาล โดยไม่สร้างมลภาวะ และไม่ทำให้โลกร้อน

ถาม: เมื่อคนเราเสียชีวิต อะไรจะเกิดขึ้นกับจิต
ตอบ: สมองเปรียบเสมือนคอมพิวเตอร์ จิตเปรียบเสมือนโปรแกรม เมื่อเครื่องดับ โปรแกรมต่างๆ ก็หยุดทำงาน

ถาม: คุณรู้สึกต้องรับผิดชอบต่อความคาดหวังของคนทุกคนว่าคุณสามารถตอบคำถามทุกเรื่องได้ใช่หรือไม่
ตอบ: ผมไม่รู้คำตอบทุกเรื่อง แม้คณิตศาสตร์และฟิสิกส์จะตอบได้ว่าเอกภพถือกำเนิดได้อย่างไร แต่ก็ไม่สามารถทำนายพฤติกรรมของมนุษย์ได้ เช่น ไม่สามารถตอบได้ว่า เหตุใดคนจึงรักกัน

ถาม: ถ้าไม่มีพระเจ้า เหตุใดศาสนาต่างๆ จึงมีพระเจ้า
ตอบ: ผมไม่ได้อ้างว่า พระเจ้าไม่มี พระเจ้าในความหมายของผมคือสิ่งที่เรียกว่า เหตุผล ซึ่งได้แก่ กฎของฟิสิกส์มากกว่าสิ่งที่เป็นเทพยดา พระเจ้าของผมมิใช่มนุษย์

ถาม: คุณคิดว่า มนุษย์จะมีวันเข้าใจฟิสิกส์ได้หมดหรือไม่
ตอบ: ผมไม่หวังเช่นนั้น เพราะถ้าเป็นจริง นักฟิสิกส์ทุกคนจะตกงาน
ในด้านชีวิตส่วนตัว Hawking สมรส 2 ครั้ง หย่า 2 ครั้ง แสดงว่าการใช้ชีวิตกับอัจฉริยะพิการทางกายมีปัญหา มีลูก 3 คน ชอบงานปาร์ตี้ รักสัตว์ ชอบเผยแพร่ความรู้สู่สังคม ฯลฯ

หลังจากที่ครองตำแหน่ง Lucasian Professor (ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ Isaac Newton, Paul Dirac เคยครอง และปัจจุบันคือ Brian Greene) มาเป็นเวลานานร่วม 30 ปี Hawking ก็ได้ลาอกเมื่ออายุ 70 ปี เป็นการเกษียณการทำงานฟิสิกส์อย่างเป็นทางการ และได้เขียนหนังสือเพิ่มอีกหลายเล่ม เช่น “Black Holes and Baby Universe” ฯลฯ

อ่านเพิ่มเติมจาก “Stephen Hawking: An Unfettered Mind/His Life and His Work โดย Ketty Ferguson จัดพิมพ์โดย Palgrave/Bantam ปี 2011

เกี่ยวกับผู้เขียน สุทัศน์ ยกส้าน

ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์


กำลังโหลดความคิดเห็น...