นีลส์ โบร์ สถาปนิกของ ‘การตีความแบบโคเปนเฮเกน’ สำหรับกลศาสตร์ควอนตัม (2)
Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ
นีลส์ โบร์
สถาปนิกของ ‘การตีความแบบโคเปนเฮเกน’
สำหรับกลศาสตร์ควอนตัม (2)
ในบทความตอนแรก ผมได้เล่าประวัติของนีลส์ โบร์ โดยย่อ และเล่าถึงผลงานสำคัญของเขา ได้แก่ แบบจำลองอะตอม หลักแห่งความคล้องจอง และการตีความแบบโคเปนเฮเกนไปแล้ว คราวนี้มาดูกันต่อ
นีลส์ โบร์ มีแนวคิดในเชิงปรัชญา เขาเริ่มเสนอ ‘หลักแห่งการเติมเต็ม’ หรือ Complementarity Principle ในการประชุมที่เมืองโคโม เมื่อวันที่ 16 กันยายน ค.ศ.1927 และเผยแพร่หลักการนี้อย่างเป็นทางการในบทความชื่อ The Quantum Postulate and the Recent Development of Atomic Theory ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Volume 121 หน้า 580-590 เมื่อวันที่ 14 เมษายน ค.ศ.1928
หากสนใจบทความนี้ ก็ตามไปอ่านได้ที่ https://www.gutenberg.org/cache/epub/72800/pg72800-images.html
หลักการนี้กล่าวว่า ในระดับควอนตัม วัตถุบางอย่างมีสมบัติที่เป็นคู่ตรงข้ามกันแต่เสริมซึ่งกันและกัน เช่น แสงแสดงตัวว่าเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค แต่จะไม่สามารถสังเกตพบว่าแสงเป็นทั้งสองอย่างพร้อมกันได้ในเวลาเดียวกัน
หลักการแห่งการเติมเต็มไม่เพียงเป็นแนวคิดพื้นฐานในกลศาสตร์ควอนตัมเท่านั้น แต่ยังสะท้อนถึงปรัชญาของโบร์ที่ยอมรับความขัดแย้งและความไม่แน่นอนในการทำความเข้าใจความเป็นจริง เขาเชื่อว่าธรรมชาติไม่ได้ง่ายดายพอที่เราจะอธิบายได้ด้วยแนวคิดเพียงชุดแนวคิด และบางครั้งเราต้องใช้ภาพที่แตกต่างกัน หรือแม้กระทั่งขัดแย้งกัน เพื่อให้ความเข้าใจสมบูรณ์
ที่มา : https://en.wikipedia.org/wiki/Niels_Bohr
โบร์เคยกล่าวว่า “สิ่งตรงข้ามของความจริงที่ลึกซึ้ง อาจเป็นความจริงที่ลึกซึ้งอีกเช่นกัน” (The opposite of a profound truth may well be another profound truth.) ซึ่งสะท้อนแนวคิดของเขาเกี่ยวกับความซับซ้อนและความขัดแย้งในธรรมชาติของความจริง
เครื่องหมาย ตราประจำตัว (Coat-of-Arms) ของนีลส์ โบร์ เป็นเครื่องยืนยันถึงแนวคิดที่ลึกซึ้งที่สุดของเขา โบร์ออกแบบตรานี้เองหลังจากได้รับเกียรติยศสูงสุดของเดนมาร์กในปี ค.ศ.1947 โดยมีสัญลักษณ์หยิน-หยางอยู่ตรงกลาง ซึ่งสะท้อนถึงหลักแห่งการเติมเต็ม (Complementarity Principle) ที่เขาเสนออย่างชัดเจน
สัญลักษณ์นี้สื่อว่าสิ่งตรงข้ามอย่างคลื่นและอนุภาคสามารถอยู่ร่วมกันได้และเสริมซึ่งกันและกัน นอกจากนี้ เขายังได้เพิ่มคติพจน์ภาษาละตินว่า ‘Contraria sunt Complementa’ หรือ ‘สิ่งตรงข้ามนั้นเสริมเติมเต็มซึ่งกันและกัน’ เพื่อตอกย้ำปรัชญาที่สำคัญที่สุดในชีวิตของเขา
โบร์ยังเป็นที่รู้จักจากวิวาทะอันโด่งดังกับอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เนื่องจากไอน์สไตน์ไม่เห็นด้วยกับการตีความกลศาสตร์ควอนตัมตามแบบที่โบร์สนับสนุน อันได้แก่ การตีความแบบโคเปนเฮเกนที่ผมเล่าไว้ในบทความแรก
ส่วนแก่นความคิดที่ทำให้ทั้งไอน์สไตน์และโบร์ถกเถียงกันต่อเนื่องเกิดจากปรัชญาอันแตกต่างที่แต่ละฝ่ายต่างยึดถือ
นีลส์ โบร์ เสนอแนวคิดการตีความแบบโคเปนเฮเกนจากการผสมผสานหลักปรัชญาหรือแนวคิดหลายอย่าง ได้แก่ ปรัชญาปฏิฐานนิยม (Positivism) และปรัชญาเชิงประสบการณ์นิยม (Empiricism) โดยมีองค์ประกอบของหลักการเติมเต็ม (Complementarity Principle) ซึ่งเป็นแนวคิดเฉพาะของโบร์เองเพิ่มเติมเข้าไป
ปรัชญาปฏิฐานนิยมระบุว่าทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ควรอธิบายและทำนายผลลัพธ์ของการสังเกตได้ และสิ่งที่เราจะพูดถึง “ความเป็นจริง” ได้นั้นต้องเป็นสิ่งที่สามารถสังเกตได้หรือตรวจวัดได้เท่านั้น
ส่วนปรัชญาประสบการณ์นิยมระบุว่าความรู้ทั้งหมดมาจากการสังเกตและประสบการณ์
ในทางกลับกันที่ไอน์สไตน์ยึดมั่นในแนวคิดแบบสัจนิยม (realism) ซึ่งหมายถึงที่ว่า ความเป็นจริงมีอยู่โดยอิสระจากการรับรู้หรือการสังเกตของมนุษย์
นั่นคือ สิ่งต่างๆ ในธรรมชาติมีคุณสมบัติที่แน่นอนอยู่แล้ว ไม่ว่าจะมีใครมาสังเกตสิ่งนั้นหรือไม่ก็ตาม
ที่มา : https://blog.sciencemuseum.org.uk/if-particle-physics-did-parties/
ในหนังสือ ‘Subtle is the Lord…’ อับราอัม เพส (Abraham Pais) ผู้เขียนได้เล่าไว้ในบทที่ 1 Purpose and Plan หน้า 5 ว่า ในราวปี ค.ศ.1950 ระหว่างที่เขากับไอน์สไตน์เดินไปด้วยกันจากสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูง (Institute for Advanced Study) เพื่อไปยังบ้านที่พักของไอน์สไตน์นั้น จู่ๆ ไอน์สไตน์ก็หยุดเดิน หันมาทางเขา แล้วถามว่าเขาเชื่อจริงๆ หรือว่าดวงจันทร์จะมีอยู่จริงเฉพาะตอนที่ตัวเขาเอง (อับราฮัม เพส) มองมันเท่านั้น
ที่ไอน์สไตน์ถามเช่นนั้นเป็นเพราะตัวไอน์สไตน์เองไม่ยอมรับแนวคิดที่ว่าสมบัติบางอย่างของวัตถุจะมีอยู่หรือเกิดขึ้น “เฉพาะเมื่อถูกสังเกต” ซึ่งเป็นหนึ่งในการตีความกลศาสตร์ควอนตัมแบบโคเปนเฮเกนนั่นเอง
พูดอีกอย่างคือ ไอน์สไตน์เชื่อว่าโลกภายนอกมีอยู่จริงและเป็นอิสระจากการรับรู้ของเรา นั่นคือ ดวงจันทร์ยังคงอยู่ตรงนั้นแม้ว่าจะไม่มีใครมองมันก็ตาม อันเป็นไปตามแนวคิดแบบสัจนิยม
แก่นความคิดของไอน์สไตน์อาจสรุปได้ด้วยคำกล่าวอันโด่งดังของเขาที่ว่า ‘พระเจ้าไม่ทรงทอดลูกเต๋า’ คำกล่าวทำนองนี้ไอน์สไตน์แสดงออกในหลายวาระ แต่ที่เด่นชัดเป็นตัวอักษร คือในจดหมายที่เขียนถึงมักซ์ บอร์น (Max Born) ในเดือนธันวาคม ค.ศ.1926 หลังจากที่บอร์นเสนอความหมายของฟังก์ชั่นคลื่นว่า ความน่าจะเป็นที่จะพบระบบควอนตัมอยู่ในสถานะหนึ่งๆ นั้นแปรผันตามค่าขนาดของฟังก์ชั่นคลื่นที่จุดนั้น ณ เวลานั้น ยกกำลังสอง ไอน์สไตน์เขียนว่า
“ทฤษฎีนี้ให้ผลลัพธ์ได้มากมายก็จริง แต่แทบจะไม่ทำให้เราเข้าใกล้ความลี้ลับขององค์ผู้สร้างเลย ผมมั่นใจเต็มที่ว่า พระองค์ไม่ทรงทอดลูกเต๋า”
กลับมาที่นีลส์ โบร์ อีกครั้ง เขามีบทบาทในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 และหลังสงครามด้วย คือเมื่อนาซีเยอรมนีบุกยึดครองเดนมาร์กในปี ค.ศ.1940 โบร์ยังคงอยู่ในโคเปนเฮเกน แต่ด้วยเชื้อสายยิวของแม่ ทำให้ชีวิตของเขาตกอยู่ในอันตรายอย่างยิ่ง
ในปี ค.ศ.1943 เขาได้รับความช่วยเหลือให้ลักลอบหนีออกจากเดนมาร์กด้วยเรือประมงไปยังสวีเดน และจากนั้นบินไปยังอังกฤษในห้องเก็บระเบิดของเครื่องบินมอสกีโต (Mosquito) ก่อน แล้วจึงเดินทางต่อไปยังสหรัฐอเมริกา ที่นั่นโบร์ได้เข้าร่วมโครงการแมนฮัตตันที่ลอสอะลามอส เขาใช้นามแฝงว่า ‘นิโคลัส เบเกอร์’ (Nicholas Baker)
ผมเคยเขียนบทความเรื่อง หมุดหมายสำคัญใน ‘โครงการแมนแฮตตัน’ ไว้ สนใจตามไปอ่านได้ที่ https://www.matichon.co.th/weekly/column/article_700410
แม้ว่าโบร์ได้ให้คำแนะนำและข้อมูลเชิงลึกที่มีคุณค่าเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการสร้างระเบิดอะตอมและการจัดการกับยูเรเนียม แต่ในขณะเดียวกัน เขาก็ตระหนักถึงภัยคุกคามอันใหญ่หลวงของอาวุธชนิดใหม่นี้ เขาพยายามโน้มน้าวประธานาธิบดีแฟรงกลิน ดี. โรสเวลต์ (Franklin D. Roosevelt) [หมายเหตุ : ชื่อนี้ออกเสียงว่า “โรส-เวลต์” หรือ “โรส-เสอะ-เวลต์” ไม่ใช่ “รูสเวลต์” ตามตัวสะกด] และนายกรัฐมนตรีวินสตัน เชอร์ชิลล์ (Winston Churchill) ให้ร่วมมือกันควบคุมพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ และให้ความรู้เกี่ยวกับอาวุธชนิดนี้แก่ประชาคมโลก เพื่อป้องกันการแข่งขันด้านอาวุธ
แต่คำเตือนและข้อเสนอส่วนใหญ่ของนีลส์ โบร์ ไม่ได้รับความสนใจในเวลานั้น
หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 โบร์ยังคงเป็นผู้สนับสนุนการควบคุมพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ เขาเขียน “จดหมายเปิดผนึกถึงสหประชาชาติ” ในปี ค.ศ.1950 โดยย้ำถึงความจำเป็นในการร่วมมือและความโปร่งใสระหว่างประเทศ เพื่อหลีกเลี่ยงภัยพิบัติจากสงครามนิวเคลียร์
ในประเทศเดนมาร์กอันเป็นบ้านเกิดของโบร์ เขาได้รับเกียรติยศและได้รับการยกย่องเป็นรัฐบุรุษแห่งเดนมาร์ก เป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ผู้มีบทบาทสำคัญในระดับโลก
เชื่อไหมครับว่าในปี ค.ศ.1932 บริษัทเบียร์คาร์ลสเบิร์ก (ชื่อในภาษาเดนมาร์กคือ Carlsberg Bryggerierne ตรงกับภาษาอังกฤษว่า Carlsberg Breweries) ได้มอบสิทธิ์ในการพักอาศัยตลอดชีวิตให้แก่โบร์และครอบครัวในการอยู่ในบ้านพักที่อยู่ติดกับโรงเบียร์ ซึ่งโบร์และภรรยาก็อาศัยอยู่ที่นั่นจนกระทั่งเขาเสียชีวิต
การที่บริษัทเอกชนมอบบ้านพักเกียรติยศอันทรงเกียรตินี้สะท้อนให้เห็นถึงความเคารพและความภาคภูมิใจที่ชาวเดนมาร์กมีต่อโบร์อย่างลึกซึ้ง
อย่างไรก็ดี มีเรื่องเล่าอันโด่งดังแต่ไม่น่าจะจริงว่า บ้านพักที่โบร์อาศัยนี้มีความพิเศษคือ มีท่อเบียร์เชื่อมต่อโดยตรงจากโรงเบียร์คาร์ลสเบิร์ก ทำให้โบร์สามารถเปิดก๊อกเบียร์ดื่มได้ตลอดเวลา! (ย้ำว่าเรื่องนี้ไม่น่าจะจริงครับ)
โบร์ยังเคยช่วยการปกป้องนักวิทยาศาสตร์ชาวยิวในช่วงสงคราม โดยให้ที่พักพิงแก่บรรดานักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ที่สถาบันโบร์ของเขา ช่วยหาเงินสนับสนุนให้ และหาประเทศปลายทางสำหรับการลี้ภัย นี่เองที่ทำให้นีลส์ โบร์ เป็นสัญลักษณ์แห่งความภูมิใจและผู้พิทักษ์คุณค่าทางปัญญาของชาติเดนมาร์ก
นีลส์ โบร์ เสียชีวิตเมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน ค.ศ.1962 ที่กรุงโคเปนเฮเกน ทิ้งมรดกอันยิ่งใหญ่ไว้เบื้องหลัง เหนือหลุมศพของเขามีสัญลักษณ์รูปนกฮูก ซึ่งชวนให้ตั้งคำถามถึงความหมายที่แฝงอยู่ แต่หากตีความตามปรัชญากรีกโบราณนกฮูกนี้ก็จะสื่อถึงปัญญา อันสอดคล้องกับบทบาทและผลงานของเขาผู้ช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติได้ลุ่มลึกขึ้นนั่นเอง
