Solvay conference 1927 กับ ‘ภาพถ่ายที่ฉลาดที่สุดเท่าที่เคยมีมา’
Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ
Solvay conference 1927
กับ ‘ภาพถ่ายที่ฉลาดที่สุดเท่าที่เคยมีมา’
มีภาพถ่ายภาพหนึ่งซึ่งโดดเด่นอย่างยิ่งในวงการวิทยาศาสตร์ ภาพนี้ถ่ายในระหว่างการประชุมโซลเวย์ (Solvay Conference) ครั้งที่ 5 ซึ่งจัดขึ้นในช่วงวันที่ 24-29 ตุลาคม ค.ศ.1927 ที่กรุงบรัสเซลส์ ประเทศเบลเยียม
การประชุมโซลเวย์ครั้งที่ 5 ได้รวบรวมบรรดานักฟิสิกส์ชั้นนำแห่งยุค โดยเฉพาะผู้ที่บุกเบิกทฤษฎีควอนตัม อย่างไรก็ดี ยังมีนักเคมีและนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งที่มีชื่อเสียง ซึ่งผลงานของพวกเขาผสานฟิสิกส์และเคมีเข้าด้วยกันอย่างกลมกลืน อันสะท้อนถึงลักษณะสหวิทยาการของการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์ระดับแนวหน้าที่กำลังได้รับการพัฒนาในห้วงเวลาอันสำคัญยิ่งนั้น
ในบรรดานักวิทยาศาสตร์ทั้ง 29 คนในภาพ มีถึง 17 คนที่ได้รับรางวัลโนเบล (นับทั้งก่อนและหลังจากถ่ายภาพนี้) นอกจากนี้ มารี กูรี (Marie Curie) ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์สตรีเพียงคนเดียวในภาพ ยังได้รับรางวัลโนเบลถึง 2 ครั้ง
ดังนั้น จึงมีคนเรียกภาพนี้ว่า ‘The Most Intelligent Picture Ever Taken’ หรือ ‘ภาพถ่ายที่ฉลาดที่สุดเท่าที่เคยมีมา’!
ผมนำภาพดังกล่าวมาให้ชม ส่วนรายชื่อผู้เข้าร่วมมีดังนี้ ทั้งนี้ ชื่อของผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบล (นับทั้งก่อนและหลังจากถ่ายภาพนี้) จะใส่ [*] เอาไว้หลังชื่อ
แถวบนสุด : A. Piccard, E. Henriot, P. Ehrenfest, E. Herzen, Th. De Donder, E. Schr?dinger [*], J.E. Verschaffelt, W. Pauli [*], W. Heisenberg [*], R.H. Fowler, L. Brillouin
แถวกลาง : P. Debye [*], M. Knudsen, W.L. Bragg [*], H.A. Kramers, P.A.M. Dirac [*], A.H. Compton [*], L. de Broglie [*], M. Born [*], N. Bohr [*]
แถวหน้าสุด : I. Langmuir [*], M. Planck [*], M. Sk?odowska-Curie [*], H.A. Lorentz [*], A. Einstein [*], P. Langevin, Ch. E. Guye, C.T.R. Wilson [*], O.W. Richardson [*]
ที่มา : https://en.wikipedia.org/wiki/Ernest_Solvay
ธีมหลักของการประชุมคือ ‘อิเล็กตรอนและโฟตอน (Electrons and Photons)’ สะท้อนถึงความสนใจของวงการวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลาหลังจากที่กลศาสตร์ควอนตัมถือกำเนิดขึ้นมาได้ไม่นานนัก เนื่องจากกลศาสตร์เมทริกซ์ (Matrix Mechanics) ซึ่งเป็นรูปแบบแรกของกลศาสตร์ควอนตัมถือกำเนิดขึ้นใน ค.ศ.1925 ส่วนกลศาสตร์คลื่น (Wave Mechanics) ซึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัมถือกำเนิดขึ้นใน ค.ศ.1926
การประชุมโซลเวย์ครั้งนี้ เหล่านักฟิสิกส์ชั้นนำ เช่น นีลส์ โบร์ (Niels Bohr) อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) แวร์เนอร์ ไฮเซินแบร์ก (Werner Heisenberg) แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schr?dinger) และพอล ดิแรก (Paul Dirac) ได้แลกเปลี่ยนแนวคิดเกี่ยวกับพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม
นอกจากนี้ยังเป็นเวทีสำคัญที่การตีความแบบโคเปนเฮเกน (Copenhagen Interpretation) ได้รับการนำเสนอและถกเถียงอย่างเข้มข้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งวิวาทะอย่างเป็นทางการครั้งแรกระหว่างโบร์กับไอน์สไตน์ (Bohr-Einstein debate)
ก่อนจะลงรายละเอียดเกี่ยวกับการประชุมโซลเวย์ ครั้งที่ 5 ผมขอพากลับไปดูภาพใหญ่ว่า การประชุมโซลเวย์คืออะไร?
ที่มา : https://en.wikipedia.org/wiki/Solvay_Conference
การประชุมโซลเวย์ (Solvay Conference) ก่อตั้งโดยนักอุตสาหกรรมและนักเคมีชาวเบลเยียมชื่อ เออร์เนสต์ กาสตง โฌแซ็ฟ โซลเวย์ (Ernest Gaston Joseph Solvay) (ค.ศ.1838-1922) มีวัตถุประสงค์เพื่อเปิดพื้นที่อภิปรายปัญหาทางฟิสิกส์และเคมีที่ยังไม่มีข้อสรุปชัดเจน เช่น ปรากฏการณ์ควอนตัม การประชุมจัดขึ้นโดยเชิญนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำจากนานาชาติ โดยจำกัดจำนวนผู้เข้าร่วมประมาณ 20-30 คน เพื่อส่งเสริมการแลกเปลี่ยนความคิดในเชิงลึกอย่างเข้มข้น แตกต่างจากการประชุมวิชาการทั่วไปที่เน้นการนำเสนอผลงาน
เออร์เนสต์ โซลเวย์ เป็นนักเคมี นักอุตสาหกรรม และผู้ใจบุญชาวเบลเยียม เขาได้พัฒนากระบวนการโซลเวย์ (Solvay process) สำหรับการผลิตโซดาแอช (โซเดียมคาร์บอเนต) ซึ่งกลายเป็นวิธีการทางอุตสาหกรรมที่ประสบความสำเร็จอย่างสูง
ด้วยทรัพย์สินจากธุรกิจเคมี โซลเวย์ได้ก่อตั้งสถาบันนานาชาติโซลเวย์เพื่อฟิสิกส์ในปี ค.ศ.1912 และสถาบันเคมีในปี ค.ศ.1913 เพื่อสนับสนุนการประชุมและการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โดยมีเป้าหมายในการเร่งความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ผ่านการแลกเปลี่ยนความรู้ระหว่างนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำจากทั่วโลก
ประธานการประชุมโซลเวย์แต่ละครั้งมีบทบาทในการกำกับทิศทางการอภิปรายและสรุปประเด็นสำคัญ โดยมักเป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ทรงคุณวุฒิในสาขาที่เกี่ยวข้อง การกำหนดหัวข้อและรายชื่อผู้เข้าร่วมเป็นผลจากการพิจารณาร่วมกันของคณะกรรมการวิทยาศาสตร์ โดยประธานมีหน้าที่อำนวยการอภิปรายเพื่อให้เกิดการแลกเปลี่ยนความคิดเห็นอย่างสร้างสรรค์และลุ่มลึก ความน่าเชื่อถือทางวิชาการและทักษะในการจัดการการอภิปรายเป็นหัวใจสำคัญในการสร้างบรรยากาศความร่วมมือ
ขอเล่าสั้นๆ เกี่ยวกับการประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ครั้งที่ 1-4 กันก่อน เพื่อให้เห็นพัฒนาการที่นำไปสู่การประชุมครั้งที่ 5 ซึ่งเป็นเรื่องหลักของบทความนี้
การประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ครั้งที่ 1 (ค.ศ.1911) มีธีมหลักคือ ‘ทฤษฎีว่าด้วยรังสีและควอนตา (The theory of radiation and quanta)’ เน้นการอภิปรายแนวคิดควอนตัมของมักซ์ พลังค์ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของฟิสิกส์สมัยใหม่ การประชุมยังได้พิจารณาผลกระทบของแนวคิดนี้ในการแผ่รังสีของวัตถุดำ และมีการกล่าวถึงความร้อนจำเพาะของแข็งที่อุณหภูมิต่ำร่วมด้วย
การประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ครั้งที่ 2 (ค.ศ.1913) มีธีมหลักคือ ‘โครงสร้างของสสาร (The structure of matter)’ มุ่งเน้นแบบจำลองอะตอมที่เสนอโดยนีลส์ โบร์ (Niels Bohr)
การประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ครั้งที่ 3 (ค.ศ.1921) มีธีมหลักคือ ‘อะตอมและอิเล็กตรอน (Atoms and electrons)’ กล่าวถึงสเปกโทรสโกปีรังสีเอกซ์และเลขอะตอม การประชุมครั้งนี้จัดขึ้นหลังจากการหยุดชะงักไประยะหนึ่งเนื่องจากสงครามโลกครั้งที่ 1 (ค.ศ.1914-1918)
การประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ครั้งที่ 4 (ค.ศ.1924) มีธีมหลักคือ ‘สภาพการนำไฟฟ้าของโลหะและปัญหาที่เกี่ยวข้อง (Electric conductivity of metals and related problems) มุ่งอภิปรายสภาพการนำไฟฟ้าของโลหะซึ่งฟิสิกส์คลาสสิกไม่สามารถให้คำอธิบายที่น่าพึงพอใจ
คราวนี้มาถึงการประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ครั้งที่ 5 (ค.ศ.1927) ซึ่งมีธีมหลักคือ ‘อิเล็กตรอนและโฟตอน (Electrons and photons)’ ซึ่งมีการใช้กลศาสตร์ควอนตัมที่เพิ่งถือกำเนิดขึ้นมาไม่นานนักในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของอิเล็กตรอนและโฟตอน นี่คือจุดที่ฟิสิกส์ยุคใหม่ (modern physics) ‘ปะทะทางความคิด’ กับฟิสิกส์คลาสสิค (classical physics) อย่างลึกซึ้ง
ปะทะกันอย่างไร?
การประชุมโซลเวย์ สาฟิสิกส์ ครั้งที่ 5 เป็นสมรภูมิในตำนานสำหรับการตีความกลศาสตร์ควอนตัม ที่นี่เองที่นีลส์ โบร์ และอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้ถกเถียงกันเกี่ยวกับลักษณะพื้นฐานของความเป็นจริง
นีลส์ โบร์ เสนอแนวคิดการตีความแบบโคเปนเฮเกน (Copenhagen interpretation) ซึ่งเป็นการผสมผสานแนวคิดหลายอย่าง และนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ถือกันว่ามีรากฐานมาจากปรัชญาปฏิฐานนิยม (Positivism) และปรัชญาเชิงประสบการณ์นิยม (Empiricism) แต่ก็มีองค์ประกอบของหลักการเติมเต็ม (Complementarity Principle) ซึ่งเป็นแนวคิดเฉพาะของโบร์เองที่ขยายขอบเขตออกไปจากปรัชญาทั่วไป
ปรัชญาปฏิฐานนิยมเน้นว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ควรอธิบายและทำนายผลลัพธ์ของการสังเกตได้ และสิ่งที่เราจะพูดถึง “ความเป็นจริง” ได้นั้นต้องเป็นสิ่งที่สามารถวัดหรือสังเกตได้เท่านั้น
ปรัชญาประสบการณ์นิยมมีแก่นความคิดคือ ความรู้ทั้งหมดมาจากประสบการณ์และการสังเกต
ส่วนหลักการเติมเต็มระบุว่าปรากฏการณ์บางอย่างในโลกควอนตัม (เช่น คุณสมบัติของอนุภาค-คลื่น) ไม่สามารถถูกสังเกตหรืออธิบายได้อย่างสมบูรณ์พร้อมกัน แต่ต้องอาศัยการทดลองที่แตกต่างกันเพื่อเปิดเผยแง่มุมที่ “เติมเต็ม” ซึ่งกันและกันนี้
ในขณะที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ยึดมั่นในแนวคิดแบบสัจนิยม (realism) ซึ่งในบริบททางปรัชญาและวิทยาศาสตร์ หมายถึงแนวคิดที่ว่า ความเป็นจริงมีอยู่โดยอิสระจากการรับรู้หรือการสังเกตของมนุษย์ นั่นคือ สิ่งต่างๆ ในธรรมชาติมีคุณสมบัติที่แน่นอนอยู่แล้ว ไม่ว่าจะมีใครมาสังเกตสิ่งนั้นหรือไม่ก็ตาม
การอภิปรายของสุดยอดนักฟิสิกส์ทั้งสองสะท้อนความขัดแย้งเชิงปรัชญาเกี่ยวกับลักษณะพื้นฐานของความเป็นจริงในระดับควอนตัม และกลายเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญของฟิสิกส์ยุคใหม่
คำพูดอันโด่งดังของไอน์สไตน์ที่ว่า ‘พระเจ้าไม่ทรงทอดลูกเต๋า’ ซึ่งเขาเคยกล่าวไว้ก่อนหน้านั้น ได้รับการหยิบยกขึ้นมาอีกครั้งในการประชุมครั้งนี้
เกร็ดเรื่องเล่าอันโด่งดังก็คือ โบร์ตอบกลับว่า ‘ไอน์สไตน์ หยุดบอกพระเจ้าเสียทีว่าพระองค์ต้องทำอะไร!’ อันสะท้อนความแตกต่างระหว่างแนวคิดทางปรัชญาแบบสัจนิยมของไอน์สไตน์ กับการตีความแบบโคเปนเฮเกนของโบร์ได้อย่างชัดเจน
ตามบันทึกของโบร์ระบุว่าไอน์สไตน์ได้ใช้ ‘การทดลองในความคิด’ หลายครั้ง โดยมีเป้าหมายเพื่อพิสูจน์ว่ากลศาสตร์ควอนตัมไม่สมบูรณ์หรือไม่สอดคล้องกัน เมื่อโบร์รับทราบก็จะใช้เวลาทั้งวัน และบ่อยครั้งตลอดทั้งคืน ในการคิดและหารือกับเพื่อนร่วมงาน เช่น เพาลี และไฮเซินแบร์ก จนกระทั่งเขาเสนอคำอธิบายที่แสดงให้เห็นว่าการทดลองในความคิดของไอน์สไตน์ไม่สามารถใช้หักล้างหลักความไม่แน่นอนได้ และนำเสนอคำอธิบายดังกล่าวในเช้าวันถัดไป การโต้ตอบทางปัญญาในลักษณะนี้เป็นหัวใจสำคัญของการประชุมครั้งนี้
อย่างไรก็ดี แม้จะมีการต่อสู้ทางปัญญาที่เข้มข้น แต่ทั้งโบร์และไอน์สไตน์ก็มีความเคารพซึ่งกันและกันอย่างมาก การถกเถียงของพวกเขาไม่ใช่การโจมตีตัวตนของอีกฝ่าย แต่เป็นการแสดงความไม่เห็นด้วยในแนวคิดทางปรัชญาที่อีกฝ่ายยึดถือ วิวาทะของโบร์กับไอน์สไตน์จึงดำเนินไปด้วยความซื่อสัตย์ทางปัญญาอย่างสูงสุด
ผมขอแถมเรื่อง ‘การทดลองในความคิด’ ไว้สักหน่อย คำคำนี้ภาษาเยอรมันเรียกว่า Gedankenexperiment ส่วนภาษาอังกฤษก็ Thought experiment ทั้งนี้ ผมเขียนอธิบายไว้ในมติชนสุดสัปดาห์ เรื่อง ‘การทดลองในความคิด’ สุดยอด ‘อาวุธ’ ของไอน์สไตน์ อ่านได้ที่ https://www.matichon.co.th/weekly/column/article_749474
หรือถ้าสะดวกชมคลิปซึ่งมีทั้งภาพและคำบรรยาย ก็ชมคลิปรายการ Eureka ของ Thai PBS ซึ่งผมเป็นพิธีกรได้ที่ https://www.youtube.com/watch?v=cG8Gj8x8wcE&t=2s
กลับมาเรื่องการประชุมโซลเวย์อีกครั้ง การประชุมโซลเวย์ สาขาฟิสิกส์ ยังคงดำเนินมาอย่างต่อเนื่อง โดยถึงปี ค.ศ.2023 มีการจัดมาแล้ว 29 ครั้ง
ทั้งนี้ ธีมหลักของการประชุมแต่ละครั้งสะท้อนความก้าวหน้าของวิชาฟิสิกส์ในขณะนั้น เช่น ครั้งที่ 26 (ค.ศ.2014) มีธีมหลักคือ ฟิสิกส์ดาราศาสตร์กับจักรวาลวิทยา (Astrophysics and Cosmology) ครั้งที่ 27 (ค.ศ.2017) มีธีมหลักคือ ฟิสิกส์ของสสารที่มีชีวิต : อวกาศ, เวลา และสารสนเทศในชีววิทยา (Space, Time and Information in Biology) ครั้งที่ 28 (ค.ศ.2022) มีธีมหลักคือ ฟิสิกส์ของสารสนเทศเชิงควอนตัม (The Physics of Quantum Information) และครั้งที่ 29 (ค.ศ.2023) มีธีมหลักคือ โครงสร้างและพลศาสตร์ของระบบไร้ระเบียบ (The Structure and Dynamics of Disordered Systems)
เชื่อว่าการประชุมโซลเวย์จะยังคงมีบทบาทสำคัญในการกำหนดทิศทางและการขยายพรมแดนความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และรักษาไว้ซึ่งวิสัยทัศน์ของผู้ก่อตั้งคือ เออร์เนสต์ โซลเวย์ รวมทั้งบรรดานักวิทยาศาสตร์ชั้นนำในอดีตและปัจจุบัน
