ว็อล์ฟกัง เพาลี นักฟิสิกส์ผู้น่าพิศวง ไม่แพ้กลศาสตร์ควอนตัม
Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ
ว็อล์ฟกัง เพาลี
นักฟิสิกส์ผู้น่าพิศวง
ไม่แพ้กลศาสตร์ควอนตัม
ถ้าจะมีนักฟิสิกส์สักคนที่มีประวัติชีวิตชวนพิศวงไม่แพ้กลศาสตร์ควอนตัม ผมคิดว่าน่าจะเป็น ว็อล์ฟกัง เพาลี (Wolfgang Pauli) นี่ล่ะ
เพราะในแง่วิชาการเพาลีนี่น่าทึ่งมาก เขาสำเร็จการศึกษาระดับชั้นมัธยมจากโรงเรียนเดอบลิงเงอร์ กึมนาซีอุม (Döblinger Gymnasium) ในกรุงเวียนนาในเดือนกรกฎาคม ค.ศ.1918 แต่เพียงไม่กี่เดือนหลังจากนั้น เขาก็เผยแพร่ผลงานวิชาการชิ้นแรกในเดือนตุลาคม (ขณะนั้นอายุ 18 ปี 6 เดือน) ในวารสารชื่อ ฟีซีคาลิชเชอ ไซต์ชริฟต์ (Physikalische Zeitschrift) อันเป็นวารสารวิชาการด้านฟิสิกส์ของเยอรมนีซึ่งมีชื่อเสียงและได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในช่วงต้นศตวรรษที่ 20
บทความดังกล่าวชื่อว่า über die Massen des Strahlungs?thers หรือ ว่าด้วยมวลของอีเทอร์รังสี (On the Masses of the Radiation Ether) เป็นการศึกษาเกี่ยวกับองค์ประกอบพลังงานของสนามโน้มถ่วง ซึ่งอยู่ในขอบเขตของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
พูดง่ายๆ ก็คือ ตอนที่เพาลีจบแค่ชั้นมัธยมมาใหม่ๆ นั้น เขาก็เข้าใจทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอันเป็นทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของไอน์สไตน์แล้ว!
ที่มา : https://en.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_Pauli
ส่วนช่วงเรียนมหาวิทยาลัย แทนที่จะเรียนระดับปริญญาตรี ต่อด้วยโทและเอกอย่างนักวิชาการจำนวนมาก เขากลับตรงจากมัธยมปลายเข้าเรียนต่อระดับปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยมิวนิก โดยมีอาจารย์อาร์โนลด์ ซอมเมอร์เฟลด์ (Arnold Sommerfeld) เป็นที่ปรึกษา เพาลีเข้าเรียนในเดือนตุลาคม ค.ศ.1918 และเรียนจบในเดือนกรกฎาคม ค.ศ.1921
นั่นคือ เพาลีใช้เวลาเพียง 2 ปี 10 เดือน ก็จบปริญญาเอก (ย้ำว่าข้ามปริญญาตรีและโทไปเลย ไม่ต้องเรียน)
ตอนอายุเพียง 21 ปี หนุ่มน้อยเพาลีก็เขียนรีวิวทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์จนกลายเป็นผลงานระดับตำนาน
เรื่องก็คือในปี ค.ศ.1919 อาร์โนลด์ ซอมเมอร์เฟลด์ ได้รับหน้าที่แก้ไขสารานุกรมวิทยาศาสตร์ชื่อดัง Encyklopädie der Mathematischen Wissenschaften เขาต้องการบทความรีวิวเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั้งแบบพิเศษและแบบทั่วไปอย่างครอบคลุมและลุ่มลึก ในขณะนั้นเพาลียังอยู่ในช่วงต้นของการศึกษาระดับมหาวิทยาลัยและมีผลงานตีพิมพ์เพียงไม่กี่ชิ้น แต่ความเข้าใจในทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขานั้นลึกซึ้งและแม่นยำจนเทียบได้กับนักฟิสิกส์รุ่นเก๋า
ซอมเมอร์เฟลด์ตระหนักถึงพรสวรรค์อันหาได้ยากนี้ จึงมอบหมายงานสำคัญชิ้นนี้ให้แก่เพาลี ซึ่งนับว่าเป็นการตัดสินใจที่เปี่ยมวิสัยทัศน์ เพราะเพาลีเขียนอธิบายเป็นภาษาเยอรมัน ครอบคลุมมิติต่างๆ เริ่มจากหน้า 539 ถึงหน้า 775 เบ็ดเสร็จรวม 237 หน้า
ไอน์สไตน์เองถึงกับเอ่ยปากชมว่า “ใครก็ตามที่ศึกษางานที่มีความสมบูรณ์และยิ่งใหญ่ชิ้นนี้คงจะไม่เชื่อเลยว่าผู้เขียนมีอายุเพียง 21 ปี”
ที่มา : https://en.wikipedia.org/wiki/Carl_Jung
เพาลีคิดค้นหลักการกีดกัน (Exclusion Principle) และนำเสนอหลักการนี้ในปี ค.ศ.1925 อีก 20 ปีถัดมา คือ ค.ศ.1945 เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากผลงานชิ้นนี้
หลักการกีดกันของเพาลีสามารถอธิบายโครงสร้างของอะตอมได้อย่างแม่นยำ โดยเฉพาะการจัดเรียงอิเล็กตรอนในแต่ละระดับพลังงาน ช่วยให้เราเข้าใจตารางธาตุได้อย่างเป็นระบบ และยังเป็นหนึ่งในหลักการสำคัญของกลศาสตร์ควอนตัม มีการประยุกต์ตั้งแต่ฟิสิกส์ของสสารควบแน่นไปจนถึงฟิสิกส์ดาราศาสตร์ เช่น เสถียรภาพของดาวแคระขาวและดาวนิวตรอน
แฟนๆ คอลัมน์ที่สนใจหลักการกีดกันของเพาลี ผมอธิบายไว้เป็นส่วนหนึ่งของคลิปเรื่อง หลักการและปรากฏการณ์ทางควอนตัม ตอนที่ 2 ใน YouTube ตรงนี้นะครับ https://www.youtube.com/watch?v=T0ccntGISXk
เพาลีเคยเขียนถึงมักซ์ บอร์น ในจดหมายลงวันที่ 25 เมษายน ค.ศ.1955 โดยรำลึกถึงเหตุการณ์ที่ไอน์สไตน์กล่าวในงานเลี้ยงอาหารค่ำว่า
“ผมจะไม่มีวันลืมคำปราศรัยเกี่ยวกับผมและเพื่อผมที่เขากล่าวที่พรินซ์ตันในปี ค.ศ.1945 หลังจากที่ผมได้รับรางวัลโนเบล คำกล่าวนั้นเหมือนกับการสละราชสมบัติของกษัตริย์ที่แต่งตั้งผมเป็นรัชทายาทที่ได้รับเลือกให้เป็นผู้สืบทอดตำแหน่งต่อจากเขา”
เพาลีมีพลังจินตนาการล้ำเลิศ ในช่วงต้นทศวรรษ 1930 นักฟิสิกส์พบความผิดปกติในการสลายตัวแบบบีตา (beta decay) ซึ่งดูเหมือนว่าพลังงานบางส่วนหายไปอย่างไร้ร่องรอย ไม่มีใครอธิบายได้
แต่เพาลีกล้าเสนอแนวทางอธิบายเอาไว้ในจดหมายปี ค.ศ.1930 โดยระบุว่าอาจมีอนุภาคขนาดเล็กมาก ไม่มีประจุ และมีมวลน้อยมาก ถูกปล่อยออกมาพร้อมกับอิเล็กตรอน (รังสีบีตา) อนุภาคนี้แหละเป็นตัวการที่พาพลังงานที่หายไปนั้นนั่นเอง เขาเรียกอนุภาคนี้ว่า “นิวตรอน (neutron)”
แต่เมื่อเจมส์ แชดวิก ค้นพบนิวตรอน (neutron) ตัวจริงในปี ค.ศ.1932 เอนรีโก แฟร์มี จึงเสนอให้เปลี่ยนชื่ออนุภาคของเพาลีเป็น นิวตริโน (neutrino) และในที่สุดนิวตริโนก็ถูกตรวจจับได้จริงในปี ค.ศ.1956
นอกจากจะแม่นยำในเชิงวิชาการแล้ว เพาลียังขึ้นชื่อเรื่องฝีปากจัดจ้านด้วย หากเขาวิจารณ์ผลงานของใคร คนคนนั้นอาจรู้สึกร้อนๆ หนาวๆ เพราะถ้าผลงานผิดผลาดมาก เพาลีก็จะบอก (แปลเป็นภาษาอังกฤษ) ว่า “Utterly wrong” คือ ผิดจังๆ ผิดโดยสิ้นเชิง หรือผิดแบบไม่มีข้อแก้ตัว อะไรทำนองนี้
แต่ถ้าผลงานแย่สุดสุด เพาลีก็เคยพูดว่า “Not even wrong!” นั่นคือ การนำเสนอแสนจะสับสน ตรรกะไม่ได้เรื่อง จนไม่รู้ว่าจะวิจารณ์งานชิ้นนั้นยังไงดี คือบอกไม่ได้ว่าถูกหรือผิดนั่นเอง
แต่เมื่อแม่ของเขาฆ่าตัวตาย (พฤศจิกายน ค.ศ.1927) เพาลีก็จิตตก เริ่มมีภาวะซึมเศร้า ซ้ำร้ายเมื่อหย่ากับภรรยาคนแรกในอีกราว 3 ปีต่อมา (มิถุนายน ค.ศ.1930) เขาอาการเลยหนักจนต้องไปพบจิตแพทย์
และจิตแพทย์คนนั้นคือ คาร์ล ยุง (Carl Jung)
หลังจากการหย่าร้างและเผชิญวิกฤตทางจิตใจ เพาลีเริ่มหันมาครุ่นคิดถึงประเด็นลึกลับที่อยู่พ้นไปจากฟิสิกส์ควอนตัม เช่น ความสัมพันธ์ระหว่างจิตกับสัญลักษณ์ และแนวคิดทางจิตวิเคราะห์ของคาร์ล ยุง ในช่วงแรกยุงได้มอบหมายให้ผู้ช่วยของเขาคือ เออร์นา โรเซินบาว์ม (Erna Rosenbaum) เป็นผู้ดูแลการบำบัด แต่ไม่นานยุงก็เข้ามามีบทบาทโดยตรง และพัฒนาความสัมพันธ์กับเพาลีอย่างใกล้ชิด
ความร่วมมือระหว่างนักฟิสิกส์กับนักจิตวิทยาผู้ยิ่งใหญ่ทั้งสองกินเวลานานราว 26 ปี มีการแลกเปลี่ยนจดหมายกันหลายร้อยฉบับ มีเนื้อหาสะท้อนแนวคิดเกี่ยวกับสัญลักษณ์ จิตไร้สำนึก และความสัมพันธ์ระหว่างจิตกับธรรมชาติ
เนื้อหาจากจดหมายที่ว่านี้ได้นำไปตีพิมพ์ในหนังสือชื่อ The Interpretation of Nature and the Psyche ในปี ค.ศ.1955 มีบทความหลักของแต่ละคน ได้แก่ Synchronicity : An Acausal Connecting Principle โดยคาร์ล ยุง และ The Influence of Archetypal Ideas on the Scientific Theories of Kepler โดยว็อล์ฟกัง เพาลี
เพาลีเล่าความฝันให้ยุงรับทราบจำนวนมากมาย โดยยุงนำความฝันของเพาลีราว 400 เรื่องไปอ้างถึงในงานวิจัยเกี่ยวกับการตีความความฝัน ทั้งนี้ ยุงไม่ได้เปิดเผยชื่อ เพียงแค่ระบุว่าเป็นความฝันของนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งเท่านั้น
ตัวเลข 400 นี้ อ้างอิงจากข้อความ “A series of such symbols arranged in chronological order and taken from over a thousand dreams and visual impressions produced by a young man educated as a scientist is presented. For purposes of this study the first 400 dreams and visions covering a period of nearly 10 months are examined.” ที่
https://iaap.org/resources/academic-resources/collected-works-abstracts/volume-12-psychology-alchemy/ หัวข้อ 000397
ส่วนหนังสืออีกเล่มคือ Atom and Archetype : The Pauli/Jung Letters, 1932-1958 เป็นหนังสือที่รวบรวมจดหมายโต้ตอบของทั้งสองตลอดช่วงชีวิตที่เหลือของเพาลี
การแลกเปลี่ยนระหว่างเพาลีกับยุง ยังมีบทบาทสำคัญในการขยายและตกผลึกแนวคิดเรื่อง ซิงโครนิซิตี (Synchronicity) ซึ่งยุงได้ริเริ่มไว้ก่อนหน้านั้น โดยเพาลีได้เสนอแง่มุมทางฟิสิกส์ที่ช่วยให้ยุงเชื่อมโยงจิตวิทยากับธรรมชาติในระดับที่ลึกซึ้งขึ้น
ซิงโครนิซิตีเป็นแนวคิดที่อธิบายถึง “ความบังเอิญที่มีความหมาย” (meaningful coincidence) ความบังเอิญที่ว่านี้ไม่ใช่แค่เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นโดยทั่วไป แต่หมายถึงเหตุการณ์ตั้งแต่สองเหตุการณ์ขึ้นไปที่เกิดขึ้นพร้อมกันหรือใกล้เคียงกัน โดยไม่มีความสัมพันธ์แบบเหตุและผลต่อกัน แต่กลับมีความเชื่อมโยงกันในเชิงความหมายอย่างลึกซึ้งในสายตาของผู้ที่ประสบเหตุการณ์นั้นๆ
ยุงได้บันทึกเหตุการณ์ซิงโครนิซิตีที่โด่งดังที่สุดครั้งหนึ่งไว้ในงานเขียนเรื่อง Synchronicity : An Acausal Connecting Principle ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการบำบัดผู้ป่วยหญิงคนหนึ่ง
ผู้ป่วยหญิงรายนี้มีความคิดที่ใช้เหตุผลมากเกินไปและไม่เปิดรับการมองโลกในมุมมองทางจิตใจ เธอได้เล่าความฝันที่เธอเห็นแมลงปีกแข็งสีทองตัวหนึ่ง แต่ก่อนที่เธอจะเล่าจบ จู่ๆ ก็มีเสียงเคาะที่หน้าต่างห้องทำงานของยุง เขาจึงลุกขึ้นไปเปิดหน้าต่างเพื่อดูว่าเกิดอะไรขึ้น
เมื่อเปิดออก เขาก็พบกับแมลงตัวหนึ่งซึ่งกำลังจะเข้ามาในห้อง เรื่องบังเอิญก็คือมันเป็นแมลงปีกแข็งที่มีลักษณะคล้ายกับแมลงปีกแข็งสีทองในความฝันของผู้ป่วยรายนั้นอย่างน่าประหลาด คาร์ล ยุง หยิบมันขึ้นมาและยื่นให้ผู้ป่วยดูพร้อมกับพูดว่า “นี่ไง แมลงปีกแข็งของคุณ”
เหตุการณ์นี้สร้างความตกตะลึงให้กับผู้ป่วยหญิงอย่างมาก และได้ทำลายกำแพงทางความคิดแบบเหตุผลนิยมของเธอลงได้ในทันที ผลก็คือเธอสามารถเปิดใจรับฟังแนวคิดทางจิตวิทยาในการบำบัดของยุงได้ในที่สุด
กลับมาที่ว็อล์ฟกัง เพาลี และคาร์ล ยุง คำอธิบายหนึ่งระบุว่าทั้งคู่ดึงดูดซึ่งกันและกันเป็นเพราะยุงต้องการชุดคำอธิบายที่มีเหตุมีผลและเป็นวิทยาศาสตร์สำหรับเรื่องที่เขาสนใจ (เช่น ซิงโครนิซิตี) ส่วนเพาลีก็ต้องการเข้าใจเบื้องหลังของเหตุการณ์ร้ายๆ ที่เกิดขึ้นกับตัวเขาโดยที่ตรรกะแบบปกติอธิบายไม่ได้
เพาลีสนใจเลข 137 อย่างมาก เขาบอกว่าส่วนกลับของค่าคงที่โครงสร้างละเอียด (fine structure constant) ใกล้เคียงกับ 137 เขาเคยพูดคุยเรื่องนี้กับคาร์ล ยุง โดยมองว่าเลขนี้อาจเชื่อมโยงระหว่างวิทยาศาสตร์กับจิตวิทยาเชิงลึก
เรื่องเล่าที่ชวนคิดก็คือ เพาลีเสียชีวิตในห้องพักผู้ป่วยหมายเลข 137 ที่โรงพยาบาลในเมืองซูริก มีเรื่องเล่าว่าเขากล่าวด้วยน้ำเสียงที่เศร้าหมองว่า “ฉันจะไม่มีวันออกจากที่นี่” ก่อนที่จะเสียชีวิตไม่นาน
ตัวตนของว็อล์ฟกัง เพาลี สะท้อนความพยายามในการหลอมรวมความเข้มงวดทางวิทยาศาสตร์เข้ากับความลุ่มลึกทางจิตวิทยาและปรัชญา ซึ่งแม้จะดูย้อนแย้งในสายตาของหลายคน แต่กลับเป็นภาพสะท้อนของความซับซ้อนในธรรมชาติของความรู้ อันไม่ต่างจากกลศาสตร์ควอนตัมที่เขาเองได้มีส่วนร่วมวางรากฐาน
