พัสควาล ยอร์ดัน ผู้ให้กำเนิด ‘กลศาสตร์ควอนตัม’ ที่มักถูกลืม!

Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ

บางครั้งโลกก็ให้เครดิตใครบางคนไม่ค่อยเหมาะสมกับฝีมือและผลงานของเขา เพราะมีบางคนที่ได้รับการยกย่องน้อยกว่าที่ควรอย่างชัดเจน ในวงการวิทยาศาสตร์ มีนักฟิสิกส์ชั้นยอดคนหนึ่งซึ่งมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมรูปแบบแรก แต่หนังสือและแหล่งข้อมูลส่วนใหญ่กล่าวถึงเขาไม่มากนัก

เขาคือ พัสควาล ยอร์ดัน

เหตุผลที่เป็นเช่นนั้นอาจมีหลายอย่าง ทั้งผลงานทางคณิตศาสตร์ที่ลุ่มลึกทำให้เข้าถึงยาก ทั้งอาจถูกบดบังด้วยบุคลิกภาพที่โดดเด่นกว่าของเพื่อนร่วมงาน แต่ก็เป็นไปได้อย่างมากว่าเป็นเพราะเขาฝักใฝ่นาซี

เรื่องราวเกี่ยวกับพัสควาล ยอร์ดัน จึงอาจจะเป็นบทเรียนให้กับเราได้ไม่มากก็น้อย

พ่อของเขาเป็นจิตรกรและเป็นอาจารย์สอนศิลปะ เป็นคนใฝ่รู้ ส่วนแม่เป็นผู้หญิงที่ฉลาด ยอร์ดันในวัยเยาว์ได้เรียนรู้หลายอย่างจากพ่อแม่ ในการสัมภาษณ์เมื่อปี ค.ศ.1963 เขาเล่าว่า

“พ่อของผมมักจะอ่านหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยม โดยเฉพาะชุดหนังสือ คอสมอส (Kosmos) ซึ่งเป็นที่นิยมอย่างมากในช่วงต้นศตวรรษนี้ ทุกปีจะมีหนังสือหลายเล่มในชุดนี้ออกมา ซึ่งเขียนโดยนักเขียนชื่อดังอย่างวิลเฮ็ล์ม เบิลเชอ หนังสือชุดคอสมอสทั้งหมดนี้เป็นหนังสือเล่มแรกๆ ที่ผมได้อ่านในวิชาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ”

“ส่วนแม่ก็มีความรู้เกี่ยวกับพืช ดอกไม้ นก และดวงดาวเป็นอย่างดี ผมได้เรียนรู้จากแม่ว่า แสงใช้เวลาแปดนาทีในการเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลก นอกจากนี้แม่ยังสนใจเรื่องตัวเลขและการคำนวณด้วย ผมจึงได้เรียนวิชาเลขคณิตจากแม่”

เมื่ออายุราวสิบเอ็ดปี ยอร์ดันเริ่มสนใจการวาดภาพและสถาปัตยกรรม ซึ่งเป็นสาขาวิชาที่พ่อของเขาเชี่ยวชาญ พ่อสนับสนุนให้เขาทำตามความสนใจเหล่านี้อย่างเต็มที่ แต่ทว่ายอร์ดันกลับเปลี่ยนใจไปสนใจชีววิทยาแทน เขาเคยให้สัมภาษณ์ว่า

“ตั้งแต่ผมยังเด็กมากๆ ผมชอบสัตว์มาก พ่อแม่พาผมไปสวนสัตว์บ่อยๆ และผมก็เริ่มสะสมภาพสัตว์ที่สูญพันธุ์”

พัสควาล ยอร์ดัน เข้าเรียนที่ เรฟอร์ม กึมนาซีอุม (Reform Gymnasium) ในเมืองฮันโนเฟอร์ และเมื่ออายุสิบสี่ปี ก็เริ่มอ่านหนังสือที่เขียนโดยออกัสต์ เพาลี ซึ่งทำให้เขาได้เรียนรู้แนวคิดของชาร์ลส์ ดาร์วิน และฌอง บาติสต์ ลามาร์ค เขารู้สึกสงสัยว่าทฤษฎีของดาร์วินขัดแย้งกับพระคัมภีร์ไบเบิลหรือไม่ แต่ครูสอนศาสนาที่โรงเรียนบอกเขาว่าไม่มีความขัดแย้งใดๆ ระหว่างคำสอนของศาสนาคริสต์กับวิทยาศาสตร์

เขายังได้อ่านหนังสือของฟรีดริช อัลเบิร์ต ลังเงอ และเริ่มคิดถึงคำถามพื้นฐาน เช่น ชีวิตอินทรีย์สามารถเข้าใจได้จากมุมมองเชิงกลไกและกายภาพเพียงอย่างเดียวหรือไม่

หลังจากจบการศึกษาจากโรงเรียนในปี ค.ศ.1921 พัสควาล ยอร์ดัน ได้เข้าเรียนที่วิทยาลัยเทคนิคชั้นสูงฮันโนเฟอร์ (Hannover Technische Hochschule) แต่เขารู้สึกผิดหวัง เพราะการสอนฟิสิกส์ไม่ได้ตามมาตรฐานตามที่คาดหวัง ต่อมาเขาจึงลาออก แล้วเข้าเรียนที่มหาวิทยาลัยเกิททิงเงิน (University of G?ttingen) ในฤดูร้อนปี ค.ศ.1922

ยอร์ดันพบว่า การบรรยายวิชาฟิสิกส์ทั้งหมดจัดขึ้นก่อนเวลา 9 โมงเช้า ซึ่งไม่เหมาะกับพฤติกรรมชอบนอนดึกและตื่นสายของเขาเอาซะเลย ดังนั้น เขาจึงเลือกเรียนวิชาคณิตศาสตร์เป็นหลักอีกครั้ง โดยได้เรียนวิชาสมการเชิงอนุพันธ์ของริชาร์ด คูรันท์ (Richard Courant)

อาจารย์คูรันท์ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่านักเรียนคนนี้มีพรสวรรค์ ทำให้พัสควาล ยอร์ดัน ได้ช่วยคูรันท์เขียนหนังสือ Methoden der mathematischen Physik (วิธีการทางฟิสิกส์เชิงคณิตศาสตร์) ซึ่งเขียนร่วมกับดาฟิด ฮิลแบร์ท (David Hilbert) นักคณิตศาสตร์เรืองนามในยุคนั้น คูรันท์ก็ได้เขียนขอบคุณยอร์ดันไว้ในคำนำของหนังสือด้วย

ที่เกิททิงเงิน ยอร์ดันได้เรียนรู้จากนักคณิตศาสตร์และนักฟิสิกส์ชั้นนำหลายคน ไม่ว่าจะเป็นเอ็ทมุนท์ ลันเดา (Edmund Landau), เอ็มมี เนอเทอร์ (Emmy Noether), ดาฟิด ฮิลแบร์ท และยามิส ฟรังค์ (James Franck) แต่ในที่สุด เขาได้กลายเป็นลูกศิษย์ของมักซ์ บอร์น (Max Born)

ผมเคยเขียนเล่าเรื่องราวเกี่ยวกับมักซ์ บอร์น เอาไว้ในบทความชื่อ มักซ์ บอร์น นักฟิสิกส์ควอนตัมผู้ยิ่งใหญ่ อ่านได้ที่ https://www.matichon.co.th/weekly/column/article_878435

พัสควาล ยอร์ดัน ได้อ่านบทความ ของ ไอน์สไตน์และเอห์เรนเฟสต์เกี่ยวกับควอนตัมของแสงซึ่งตีพิมพ์ใน ค.ศ.1923 และได้นำเสนอเรื่องนี้ในการสัมมนา ทั้งนี้ เขาเคยกล่าวไว้ในปี ค.ศ.1963 ว่า

“หลังจากฟังการสัมมนาเรื่องควอนตัมของแสง บอร์นก็บอกว่าถ้าผมชอบหัวข้อนี้ ผมก็สามารถนำไปทำวิทยานิพนธ์ได้ มีความสงสัยโดยทั่วไปเกี่ยวกับควอนตัมของแสง และมีความเชื่อว่าจำเป็นต้องมีแนวทางอื่นในการแก้ปัญหานี้ ความเห็นของบอร์นในเรื่องนี้ยังไม่แน่ชัด และเขาก็บอกว่าในเมื่อผมเป็นคนหยิบยกคำถามนี้ขึ้นมา ผมก็สามารถทำวิจัยต่อไปได้”

ดุษฎีนิพนธ์ของยอร์ดันได้รับการตีพิมพ์ในวารสารไซท์-ชริฟท์ เฟือร์ ฟือซีค (Zeitschrift f?r Physik) ในปี ค.ศ.1924 ไอน์สไตน์มองว่าวิทยานิพนธ์ของยอร์ดันเป็นผลงานที่ชาญฉลาด แต่ไม่เห็นด้วยกับสมมุติฐานพื้นฐานของยอร์ดัน ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์ข้อความในวารสารชื่อเดียวกันนี้ในปี ค.ศ.1925 เพื่อแสดงการคัดค้าน แต่ยอร์ดันก็รู้สึกยินดีที่ไอน์สไตน์สนใจผลงานของเขา

ในปี ค.ศ.1925 แวร์เนอร์ ไฮเซินแบร์ค ผู้ซึ่งเป็นผู้ช่วยของมักซ์ บอร์น ได้แสดงวิธีการทางคณิตศาสตร์ที่เขาคิดค้นขึ้นให้บอร์นดู บอร์นได้อ่านต้นฉบับของไฮเซินแบร์คและคิดว่าแนวคิดของไฮเซินแบร์คเกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าเมทริกซ์ แต่รู้สึกว่าต้องการผู้ร่วมงานที่มีพื้นฐานทางคณิตศาสตร์ที่แข็งแกร่งเพื่อช่วยจัดระเบียบความคิดให้เป็นรูปเป็นร่าง

จุดนี้เองที่ พัสควาล ยอร์ดัน เสนอตัวเข้ามาช่วยมักซ์ บอร์น!

ยอร์ดันได้จัดระเบียบแนวคิดที่ไม่ชัดเจนของบอร์นเกี่ยวกับเมทริกซ์ให้เป็นทางการได้ในเวลาไม่กี่วัน บอร์นและยอร์ดันได้ส่งบทความ Zur Quantenmechanik (เกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม) ในวันที่ 27 กันยายน ค.ศ.1925 อันที่จริง บทความนี้แทบจะเป็นผลงานของยอร์ดันเกือบทั้งหมด เนื่องจากบอร์นอยู่ระหว่างการพักร้อนที่สวิตเซอร์แลนด์เป็นส่วนใหญ่ในระหว่างการเขียน บทความนี้นำเสนอสมการพื้นฐานของกลศาสตร์เมทริกซ์เป็นครั้งแรก

ต่อมาในเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.1925 ยอร์ดัน บอร์น และไฮเซินแบร์ค ได้ส่งบทความที่เขียนร่วมกันสามคนชื่อ Zur Quantenmechanik II (เกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม ตอนที่ 2) และตีพิมพ์ในปี ค.ศ.1926

นอกจากมีส่วนสำคัญในการพัฒนากลศาสตร์เมทริกซ์ให้เป็นระบบแล้ว พัสควาล ยอร์ดัน ยังมีผลงานวิชาการสำคัญอีกหลายเรื่อง เช่น ทฤษฎีสนามควอนตัม พีชคณิตยอร์ดัน จักรวาลวิทยา ธรณีฟิสิกส์ รวมทั้งปรัชญาวิทยาศาสตร์ซึ่งเขานำเสนอในช่วงบั้นปลายชีวิต

นอกจากนี้ยอร์ดันยังมีผลงานอีกชิ้นหนึ่งที่น่าเสียดายอย่างยิ่ง กล่าวคือ ก่อนสิ้นปี ค.ศ.1926 เขาส่งบทความที่เขียนคนเดียว ซึ่งมีเนื้อหาที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อสถิติแฟร์มี-ดิแรก แต่ทว่าบทความดังกล่าวเผชิญกับชะตากรรมที่โชคร้าย เพราะมันไปกองอยู่ที่ก้นกระเป๋าเดินทางของมักซ์ บอร์น (ในฐานะบรรณาธิการของวารสารไซท์-ชริฟท์ เฟือร์ ฟือซีค) ในช่วงก่อนที่บอร์นจะออกเดินทางไปบรรยายที่สหรัฐอเมริกา จดหมายดังกล่าวตกค้างนานราวครึ่งปี และเมื่อบอร์นค้นพบความผิดพลาดนี้ บทความของดิแรกและแฟร์มีก็ได้อยู่ในขั้นตอนการตีพิมพ์แล้ว

แนวคิดและกิจกรรมทางการเมืองของ พัสควาล ยอร์ดัน ก็น่าสนใจ เพราะมีส่วนสำคัญที่กำหนดเส้นทางชีวิตของเขา ยอร์ดันมีทัศนคติแบบชาตินิยมเยอรมัน ต่อต้านคอมมิวนิสต์อย่างแข็งขัน และมองว่าการผงาดขึ้นของสหภาพโซเวียตเป็นอันตรายสำคัญต่อโลก และในที่สุดก็เข้าร่วมพรรคนาซีในปี ค.ศ.1933 ซึ่งเป็นปีที่ฮิตเลอร์ขึ้นสู่อำนาจ

จริงๆ แล้วตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1920 เขาตีพิมพ์บทความที่มีมุมมองทางการเมืองแบบขวาจัดสุดโต่งภายใต้นามปากกาว่า แอนสท์ โดไมเออร์ (Ernst Domeier)

ตัวอย่างข้อความบางส่วนจากบทความที่ยอร์ดันเขียนในปี ค.ศ.1930 ภายใต้นามปากกาดังกล่าวคือ

“นับแต่ปี ค.ศ.1918 เป็นต้นมา… แทนที่รัฐเราจะเป็นผู้เล่นหลัก เรากลับกลายเป็นเพียงผู้ถูกกระทำในการเมืองโลก… ผู้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการบริหารรัฐไรช์ของเราทุกคน… จักต้องเปี่ยมด้วยจิตสำนึกที่เกิดขึ้นจากข้อจำกัดทางสภาวการณ์ อันเป็นผลลัพธ์โดยตรงจากความรู้สึกกดดันภายใต้สภาวะพึ่งพิงที่ปราศจากอำนาจต่อรอง… สภาวะปมด้อยดังกล่าวส่งผลให้เกิดความจำเป็นในการแสวงหามาตรการชดเชยโดยปราศจากเงื่อนไข… ทั้งนี้ ความหยิ่งยโสในระบบราชการและการที่เจ้าหน้าที่รัฐใช้อำนาจเผด็จการต่อพลเมืองของตนเอง ทำให้ต้องชดเชยความต้องการดังกล่าว”

การที่ยอร์ดันเขียนข้อความนี้ เป็นเพราะว่าเขาได้รับผลกระทบทางจิตใจอย่างรุนแรงจากความพ่ายแพ้ในสงครามโลกครั้งที่ 1 (สิ้นสุดลงเมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน ค.ศ.1918) และข้อตกลงในสนธิสัญญาแวร์ซาย ซึ่งทำให้เยอรมนีสูญเสียอำนาจอธิปไตยและตกอยู่ในสภาวะผู้ถูกกระทำทางการเมืองโลก การที่ต้องชดใช้ค่าปฏิกรรมสงครามมหาศาลและการถูกจำกัดแสนยานุภาพทางทหารได้สร้างปมด้อยและความรู้สึกอัปยศขึ้นในใจของชาวเยอรมัน จนนำไปสู่ความต้องการแสวงหามาตรการชดเชยเพื่อทวงคืนเกียรติภูมิของชาติโดยไม่คำนึงถึงสภาวการณ์ใดๆ ทั้งสิ้น

นอกจากนี้ ในช่วงปี ค.ศ.1930 สาธารณรัฐไวมาร์ยังเผชิญกับวิกฤตเศรษฐกิจตกต่ำครั้งใหญ่ ซึ่งซ้ำเติมความไม่พอใจต่อระบอบประชาธิปไตยและระบบราชการที่ล้มเหลวในสายตาของเขา ยอร์ดันจึงมีทัศนคติแบบชาตินิยมสายทหารที่เชื่อว่าวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีควรถูกนำมาใช้เพื่อเสริมสร้างความแข็งแกร่งของรัฐอย่างเบ็ดเสร็จ

มีข้อสังเกตเล็กๆ คือ การที่ยอร์ดันเผยแพร่บทความโดยไม่เปิดเผยชื่อจริง แสดงว่าในขณะนั้นเขาต้องการแยกมุมมองทางการเมืองออกจากงานด้านวิทยาศาสตร์ของตนเอง

อย่างไรก็ดี มีนโยบายของนาซีบางอย่างที่ยอร์ดันไม่เห็นด้วยคือ การต่อต้านฟิสิกส์ของคนยิว (Jewish Physics) แล้วเชิดชูฟิสิกส์ของคนเยอรมัน (Deutsche Physics) หรือฟิสิกส์ชาวอารยัน (Aryan Physics) เขาเห็นว่าการประเมินความรู้ทางฟิสิกส์ควรตัดสินด้วยคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ มิใช่เชื้อชาติ

ไม่มีหลักฐานใดที่แสดงว่ายอร์ดันมีทัศนคติต่อต้านชาวยิว และเพื่อนชาวยิวจำนวนมากของเขาก็ดูเหมือนจะยืนยันในเรื่องนี้เป็นอย่างดี พรรคนาซีเรียกร้องให้นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันทุกคนละเว้นการกล่าวถึงนักวิทยาศาสตร์ชาวยิวในการพัฒนาสาขาวิชาของตน แต่ยอร์ดันโต้แย้งอย่างหนักแน่นว่าการเมืองและวิทยาศาสตร์ควรถูกแยกออกจากกัน

พัสควาล ยอร์ดัน เขียนหนังสือเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 20 เช่น Die Physik des 20sten Jahrhunderts (ฟิสิกส์แห่งศตวรรษที่ 20) ตีพิมพ์ในปี ค.ศ.1936 หนังสือเล่มนี้ให้เครดิตแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวยิวทุกคนอย่างเต็มที่ แน่นอนว่าทัศนคติเช่นนี้ทำให้ผู้นำนาซีบางคนไม่พอใจ

ในแง่หนึ่ง ยอร์ดันช่วยเผยแพร่โฆษณาชวนเชื่อที่สนับสนุนนาซีอย่างแข็งขัน แต่การที่เขายังคงคบหากับนักวิทยาศาสตร์เชื้อสายยิวอย่างสม่ำเสมอ ก็ทำให้ทางการไม่ไว้วางใจเขาด้วยเช่นกัน

เมื่อสงครามโลกครั้งที่ 2 เริ่มขึ้นในปี ค.ศ.1939 ยอร์ดันได้เข้าร่วมกับกองทัพอากาศเยอรมัน เขาทำงานเป็นนักวิเคราะห์สภาพอากาศที่ เพเนอมึนเดอ (Peenem?nde) ริมทะเลบอลติก ซึ่งเป็นสถานที่พัฒนาและผลิตจรวด V-2 อย่างไรก็ตาม เขาใช้เวลาในที่แห่งนั้นทำงานที่ตนเองสนใจ เพเทอร์ เพ เวเกอเนอร์ (Peter P Wegener) เขียนว่า “ยอร์ดันนั่งอยู่หน้าเครื่องพิมพ์ดีดตลอดทั้งวันเพื่อเรียบเรียงตำราพีชคณิตโดยไม่ได้ดูบันทึกเลย….”

ในปี ค.ศ.1944 ก่อนที่สงครามโลกครั้งที่ 2 จะสิ้นสุดลง ยอร์ดันได้รับการแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์ปกติสาขาฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยเบอร์ลิน

หลังจากการพ่ายแพ้ของเยอรมนีในสงครามโลกครั้งที่ 2 ยอร์ดันซึ่งเป็นผู้สนับสนุนนาซีตัวยง ก็ประสบกับความยากลำบาก โดยถูกปลดออกจากตำแหน่งในมหาวิทยาลัย แต่ในปี ค.ศ.1947 เขาได้รับการคืนสถานะเป็นศาสตราจารย์รับเชิญ หลังจากมีคำกล่าวสนับสนุนจากไฮเซินแบร์ค

ตั้งแต่ปี ค.ศ.1957 ถึง 1961 เขาทำงานการเมืองโดยเป็นสมาชิกสภาผู้แทนราษฎรของพรรคสหภาพประชาธิปไตยคริสเตียนแห่งเยอรมนี (Christlich Demokratische Union Deutschlands) ขณะที่ดำรงตำแหน่งในรัฐสภา ยอร์ดันมักเรียกร้องให้กลับไปสู่ ‘จิตวิญญาณแห่งแนวรบที่แท้จริง’ เขายังคงเชื่อในการเสริมสร้างกองทัพ สนับสนุนให้เยอรมนีได้รับอนุญาตให้พัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ และยังคงต่อต้านคอมมิวนิสต์อย่างแข็งขัน

ในปี ค.ศ.1965 ยอร์ดันให้เหตุผลว่า เยอรมนีไม่ควรยอมรับแนวเส้นโอเดอร์-ไนเซอ (Oder-Neisse line) เป็นพรมแดนระหว่างเยอรมนีกับโปแลนด์ เขายืนกรานให้เยอรมนีเชื่อมั่นในตัวเองมากขึ้น โดยเขียนในปี ค.ศ.1973 ว่า

“…สิ่งที่ประชาชนชาวเยอรมันต้องการอย่างเร่งด่วนที่สุดในวันนี้คือการเอาชนะปมด้อยระดับชาติของตัวเอง”

ผมเคยเล่าประวัติของพัสควาล ยอร์ดัน ไว้ในรายการ Eureka ใน Thai PBS หากสนใจสามารถรับชมได้ที่ https://www.youtube.com/watch?v=ZmQVf8r3bNo

การที่ยอร์ดันไม่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์เป็นเรื่องที่น่าแปลกใจ บางคนอธิบายว่า เป็นเพราะเขามีทัศนคติสนับสนุนนาซี บางคนอธิบายว่า ชื่อเสียงของเขาถูกบดบังโดยเพื่อนร่วมงานที่โด่งดังมากกว่า เช่น มักซ์ บอร์น และแวร์เนอร์ ไฮเซินแบร์ค บางคนคิดว่าเป็นเพราะเขาสนับสนุนโครงการอาวุธนิวเคลียร์ของเยอรมนีหลังสงครามโลกครั้งที่ 2

แต่ข้อเท็จจริงก็คือ ผลงานของเขาในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมรูปแบบแรกนั้นมีความสำคัญในระดับรากฐานและส่งผลกระทบกว้างไกลไม่ด้อยไปกว่าผลงานของนักฟิสิกส์คนอื่นๆ ที่ได้รับการยกย่องด้วยรางวัลโนเบล

การที่โลกวิทยาศาสตร์ไม่ได้ให้เครดิตพัสควาล ยอร์ดัน อย่างเหมาะสมสะท้อนให้เห็นว่า ชื่อเสียงของคนคนหนึ่งนั้นอาจไม่ได้ขึ้นอยู่กับผลงานเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นกับบริบททางสังคมและการเมืองได้ด้วยเช่นกัน