00เริ่มเรื่อง Quantum Physics

เคยสงสัยมั้ย Quantum Physics.... ??? ความรู้สึกนึกคิด

มีเพื่อนเขียนมาถามว่า 
เคยสงสัยมั้ย Quantum Physics.... ช่วยอธิบายหน่อย


กฎแห่งกรรม “คอลัมน์คุยกับหมอ”
โดยนายแพทย์รังสิต หร่มระฤก

กฎแห่งกรรมถูกตีความไว้ 2 ความหมาย แล้วแต่ความเชื่อของแต่ละบุคคลคือ
(1) คิดว่าอยู่ที่ใจ พวกนี้คิดว่า ทำดีได้ดี ทำชั่วได้ชั่ว หมายความว่า ทำดีแล้วจะรู้สึกจิตใจสบาย (ได้ดี)ทำชั่วแล้วจิตใจจะเศร้าหมอง เกิดความทุกข์ (ได้ชั่ว) พวกนี้คิดว่าเรื่องทั้งหมดจบลงที่ใจ คือรู้สึกสุขทุกข์ตามกรรมที่ตัวทำ
(2) พวกที่คิดว่าทำดีได้ดี ทำชั่วได้ชั่ว มีความหมายในแง่กายภาพนั่นคือ คนที่ทำดีจะได้รับผล (ทางกายภาพ)ที่ดีเป็นการตอบแทน เช่นคนที่ชอบทำบุญ ในที่สุดก็จะกลายเป็นคนมั่งมีศรีสุข ส่วนคนที่ทำชั่วในที่สุดก็จะได้รับผล(ทางกายภาพ)ในทางที่ไม่ดีเป็นการตอบแทน เช่นคนที่ด่าพ่อแม่ ในที่สุดก็จะเป็นมะเร็งในช่องปากเป็นต้น

กฎแห่งกรรมตามลักษณะที่ 2 นี้ ถ้าเป็นจริงก็แสดงว่าต้องมีอะไรบางอย่างคอยควบคุมให้เป็นเช่นนั้น (ปรากฏการณ์ต่างๆที่เกิดขึ้นในธรรมชาติ เป็นเพราะพลังงาน พลังงานทำให้เกิดการเลื่อนไหว และเปลี่ยนแปลง แต่พลังงานจะไม่มีความจำเพาะเจาะจง, ไม่มีความสามารถในการแยกแยะ เช่นดวงอาทิตย์ย่อมให้ความร้อนต่อทุกสรรพสิ่งเท่ากัน ดวงอาทิตย์จะมาเลือกที่รักมักที่ชัง คิดว่าไอ้นี่มันเลวมากเลยไม่ยอมปล่อยความร้อนให้ ทำให้หนาวตายไปซะเลยอย่างนี้หาได้ไม่ เพราะดวงอาทิตย์ไม่มีความคิด แต่ถ้ากฎแห่งกรรมในลักษณะนี้เป็นจริง ตัวกฎจะมีความจำเพาะเจาะจงมากเกินกว่าจะเกิดจากพลังธรรมชาติ จะต้องมีอะไรบางอย่าง “นอกเหนือพลังตามธรรมชาติ” ที่คอยควบคุมให้เป็นไปตามกฎ

คราวนี้เรามาดูกันว่าการควบคุมเกิดขึ้นได้อย่างไร?
การควบคุมทุกชนิดจะเกิดขึ้นได้ต้องมีการส่งข้อมูลของสภาวการณ์และสิ่งที่ต้องการควบคุม (ในที่นี้คือผู้ก่อให้เกิดกรรม) ไปยังหน่วยควบคุม หน่วยควบคุมจะประมวลข้อมูลแล้วจะคุมให้เกิดสิ่งที่ต้องการ หรือเก็บข้อมูลไว้ในหน่วยความทรงจำ รอโอกาสนำมาใช้ในภายหน้า
ดังนั้นถ้ากฎแห่งกรรมในแบบที่ 2 นี้มีจริง หน่วยควบคุมก็จะต้องรับข้อมูลการกระทำของพวกเราตลอดเวลา นั่นคือหน่วยควบคุมต้องคอยสอดส่อง หรือสังเกตการกระทำของเราตลอดเวลา

แต่เป็นไปได้หรือที่มีใครหรืออะไรบางอย่างคอยเฝ้าสังเกตเราอยู่ตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นเวลาหลับ, ตื่น,นั่งฟังเพลงคนเดียวในห้อง...ฯลฯ ข้าพเจ้าไม่เชื่อว่ากฎแห่งกรรมในลักษณะที่ 2 นี้จะเป็นไปได้

ข้าพเจ้าไม่เชื่อเอามากๆ ถึงขนาดจ้างให้เชื่อก็ยังไม่ยอมเชื่อเลยทีเดียวละ

ฤดูหนาวที่ผ่านมา ด้วยความกลัวหนาวมีอยู่ช่วงหนึ่ง ข้าพเจ้าไม่ได้สระผมเป็นเวลาถึง 7 วัน ในที่สุดทนไม่ไหว (ที่ทนไม่ไหวไม่ใช่ตัวผมหรอก ภรรยาของผมต่างหาก เธอยื่นคำขาดว่าถ้าวันนั้นผมไม่ยอมสระผม เธอจะไม่ยอมทำอาหารให้กินอีกเลย) คืนนั้นผมจึงจำใจต้องสระผม ในตอนแรกรู้สึกหนาวเล็กน้อย แต่หลังจากนั้นสักครู่ก็ดีขึ้น จากนั้นการผสมผสานกันระหว่างความสุขสดชื่นที่มีน้ำเย็นไหลผ่านศีรษะกับความภูมิใจที่
กล้าสระผมในช่วงอากาศหนาว ทำให้ข้าพเจ้าเกิดปิติอย่างเปี่ยมล้น จนอดไม่ได้ต้องครวญเพลง น้ำพริกปลาทูขึ้นมา ... “แสนจะดีใจที่ได้เกิดมาชาติหนึ่ง”... ยิ่งร้องก็ยิ่งมัน ในที่สุดเลยเต้นไปด้วย ...“กินข้าวแกงก็มีวิตามินถูกลิ้นอร่อยเหมือนกัน ......โป้ง...ปั้ง” ข้าพเจ้ารีบล้างยาสระผมออกจากศีรษะ แล้วหันไปดูว่าเสียงประหลาดตอนหลังเป็นเสียงอะไรกันแน่ อ๋อ ส้นเท้าข้าพเจ้าไปโดนถัง แล้วถังกระเด็นไปกระแทกกับฝาผนังห้องน้ำนั่นเอง เหตุการณ์นั้นทำให้ข้าพเจ้าฉุกคิดถึงวิชาฟิสิกส์แขนงหนึ่ง นั่นคือ ควอนตัมฟิสิกส์ (Quantum Physics)

ถึงแม้นว่าพวกเราอยู่ในช่วงที่การพัฒนาทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็ว แต่เชื่อหรือไม่ว่า หลังจากวิชาควอนตัมฟิสิกส์ได้วางรากฐานอย่างมั่นคง ในช่วง 25 ปีแรกของศตวรรษนี้แล้ว ก็ไม่มีการค้นคว้าพบกฎพื้นฐานของธรรมชาติอีกเลย

ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าวิชาควอนตัมฟิสิกส์เป็นวิวัฒนาการขั้นสุดท้ายของการตีความกฎเกณฑ์ แห่งธรรมชาติของมนุษย์

วิชาควอนตัมฟิสิกส์เป็นวิชาที่ทำให้โลกทัศน์เกี่ยวกับธรรมชาติของมนุษย์ใกล้เคียงความเป็นจริงที่สุด (อย่างน้อยก็ในปัจจุบัน หรือจนกว่าจะมีการค้นคว้ากฎพื้นฐานของธรรมชาติเพิ่มเติม)

ในตอนปลายของศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์บางท่านเชื่อว่า ความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่สมบรูณ์แล้ว ปรากฏการณ์ทั้งหมดในจักรวาลสามารถอธิบาายได้จากความรู้ที่มีอยู่แล้ว

จนกระทั่งเมื่อมีการศึกษาเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างคลื่นนแม่เหล็กไฟฟ้าและสสาร นักวิทยาศาสตร์จึงได้พบปรากฏการณ์ประหลาดหลายอย่างที่ไม่อาจอธิบายได้ด้วยความรู้
ทางวิทยาศาสตร์ที่มีอยู่เดิม และด้วยเหตุนี้ ทฤษฎีใหม่ๆ จึงถูกตั้งขึ้นและกลายเป็นวิชาควอนตัมฟิสิกส์ในที่สุด

ต่อไปนี้ข้าพเจ้าจะเขียนถึงวิชาควอนตัมฟิสิกส์อย่างคร่าวๆ เพื่อชี้ให้ผู้อ่านเห็นว่า การที่ข้าพเจ้าถอยหลังไปเตะถังน้ำ มันแปลกอะไรกันนักหนา...

เป็นที่ถกเถียงกันมานานแล้วว่าแสงเป็นคลื่นหรือเป็นอนุภาคเล็กๆกันแน่
หลังจากที่ Maxwell ได้เสนอทฤษฎีว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ก็ดูเหมือนว่าปัญหานี้จะยุติลง แสงคือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ต่อมามีการค้นพบปรากฏการณ์ Photoelectric Effect คือเมื่อแสงตกกระทบลงบนผิวโลหะ จะมี electron หลุดออกจากผิวโลหะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้ (หลักการนี้นำมาสร้างแบตเตอรี่พลังแสงอาทิตย์ที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้)ปรากฏการณ์นี้ไม่
สามารถอธิบายได้ถ้าแสงเป็นคลื่น ในที่สุดไอน์สไตน์ก็เสนอทฤษฎีว่าแสงบางครั้งจะมีลักษณะเป็นอนุภาคด้วย และให้ชื่อนุภาคนี้ว่า Photon และไอน์สไตน์ตั้งสมมติฐานว่า พลังงานของ Photon ขึ้นกับความถี่ของแสง เมื่อนำทฤษฎีของไอน์สไตน์ไปใช้คำนวณแต่ต่อมามีการค้นพบปรากฏการณ์ Photoelectric Effect ก็พบว่า ตรงกับผลการทดลองทุกประการ (การอธิบายปรากฏการณ์ Photoelectric Effect ทำให้ไอน์สไตน์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

ต่อมา De Broglie นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ฟิสิกส์ได้เสนอทฤษฎีว่า ถ้าแสงเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค วัตถุก็ควรเป็นทั้งคลื่นและอนุภาคด้วยเช่นกัน และเขายังตั้งสมมติฐานอีกว่า ความยาวคลื่นของวัตถุต่างๆควรจะมีค่าผกผันกับโมเมนตัมของมัน (โมเมนตัม = มวล * ความเร็ว) De Broglie ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากทฤษฎีนี้

ต่อมา G.P. Thomson ได้ทดลองเกี่ยวกับการกระจายตัวของ electronเมื่อกระทบกับผลึก ทำให้พิสูจน์ได้ว่า electron นอกจากเป็นอนุภาคแล้ว ยังเป็นคลื่นอีกด้วย และความยาวคลื่นของ electron ก็มีค่าเท่ากับที่คำนวณได้จากสูตรของ De Broglie ทุกประการ และ G.P. Thomsonก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการทดลองนี้

ต่อมา Schroedinger นักฟิสิกส์ชาวออสเตรีย ก็ได้ใช้หลักของ คลื่น-อนุภาค อธิบายได้ว่า ทำไมวงโคจรของ electron ในอะตอมจึงมีเสถียร (ถ้าelectron ไม่มีสภาวะเป็นคลื่นด้วย วงโคจรของ electron ในอะตอมจะไม่ มีเสถียร electron จะถูกดูดเข้าใจกลางเรื่อยๆ จนในที่สุดจะไปรวมกับ Photon ที่นิวเคลียส ถ้าเป็นเช่นนั้นก็หมายความว่า สสารทั้งหลายในจักรวาลจะยุบตัวลงตลอดเวลา) และ Schroedinger ยังได้คิดสูตรเกี่ยวกับคลื่นของ electron ในวงโคจรรอบๆนิวเคลียสอีกด้วย สูตรนี้มีความสำคัญมากและเป็นพื้นฐานของวิชาเกี่ยวกับอะตอม (เคมี และอะตอมมิกฟิสิกส์) มาจนถึงปัจจุบัน และ Schroedinger ก็ได้รับรางวัลโนเบลจากสูตรนี้

มาถึงตอนนี้จึงสรุปได้ว่า electron และวัตถุทั้งหลายมีคุณสมบัติเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น แต่ปัญหาก็คือว่าแล้วมันเป็นคลื่นชนิดใดกันเล่า

นักวิทยาศาสตร์ทุกคนแน่ใจว่าคลื่นของวัตถุมีอยู่จริง แต่ก็ไม่ทราบว่าเป็นคลื่นชนิดไหน จนกระทั่ง Max Born นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้อธิบายว่า คลื่นนี้ไม่ใช่คลื่นทางกายภาพ แต่เป็นคลื่นแห่งความเป็นไปได้หรือ Probability Wave และ Max Born ก็ได้รางวัลโนเบลไปจากทฤษฎีนี้ (ข้าพเจ้าเน้นถึงรางวัลโนเบลที่นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ได้รับ เพื่อให้ท่านผู้อ่านทราบว่าเรื่องนี้เป็นเรื่องจริงจังแค่ไหน)

Probability Waveของ Max Born หมายถึงว่า คลื่นของวัตถุเป็นคลื่นของโอกาสที่จะพบวัตถุในตำแหน่งต่างๆ ใน space ซึ่งหมายความว่าวัตถุไม่ได้ครองตำแหน่งที่แน่นอนใน space!
ซึ่งขัดกับประสบการณ์ที่เราพบอยู่ วัตถุอยู่กับที่เสมอ มันจะอยู่ตำแหน่งหนึ่งใน spaceจนกว่าจะมีแรงมากระทำให้มันขยับไปที่อื่น

เพื่อให้เข้าใจเรื่องนี้ดีขึ้น ข้าพเจ้าขอยกตัวอย่างการทดลองที่มีชื่อเสียงอันหนึ่ง นั่นคือ Double Slit experiment การทดลองนี้ทำโดยอาศัย อุปกรณ์ 3 อย่างคือ เครื่องยิงอิเล็กตรอน ฉากรับอิเล็กตรอน และฉากกั้นอิเล็กตรอนซึ่งมีช่อง 2 ช่อง อิเล็กตรอนจะผ่านช่อง 2 ช่องนี้ได้เท่านั้น จะผ่านฉากไม่ได้

เมื่อนำเครื่องยิงอิเล็กตรอน ฉากกั้นและฉากรับอิเล็กตรอนมาวางเรียงกัน อิเล็กตรอนจะวิ่งผ่านช่อง 2 ช่องของฉากกั้น ไปตกบนฉากรับ ความเข้มของอิเล็กตรอนบนฉากรับจะมีลักษณะเป็นแถบเข้มสลับจาง แสดงว่ามีการสอดแทรกของคลื่นอิเล็กตรอน แต่ที่น่าแปลกก็คือว่า ถึงแม้ว่าเครื่องยิงอิเล็กตรอนจะปล่อยอิเล็กตรอนออกมาทีละตัว การสอดแทรกของคลื่นก็ยังมีอยู่ ซึ่งไม่น่าเป็นไปได้ เพราะจะต้องมีคลื่นอย่างน้อยสองคลื่นจึงจะเกิดการสอดแทรกของคลื่นได้ มีทางอธิบายได้ทางเดียวคือ อิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวนั้นเคลื่อนที่เป็นคลื่นวิ่งผ่านช่องทั้ง 2 ช่อง!! แล้วตกกระทบที่ฉากรับ แต่ที่ฉากรับเราก็พบประกายสว่างเป็นจุดๆ ซึ่งแสดงว่า อิเล็กตรอนเป็นอนุภาค มีตำแหน่งแน่นอน ซึ่งมีทางอธิบายปรากฏการณ์ได้ทางเดียวคือ ในขณะที่ไม่มีจิตหรือ Conscious คอยสังเกต อิเล็กตรอนจะแสดงตัวเป็นคลื่น แต่ถ้าจิตหรือ Conscious สามารถหาวิธีสังเกตอิเล็กตรอนได้ (ในที่นี้คือใช้ฉากรับ) คลื่นอิเล็กตรอนจะยุบตัวลงเป็นจุด หรืออนุภาคที่ มีตำแหน่งแน่นอนใน space

สสารทั้งหลายก็เป็นเช่นนี้ มันจะเป็น Probability Wave เป็นประหนึ่งหมอกควันที่เลื่อนลอยอยู่ในอากาศ จนกระทั่งมีจิตมามองหรือสังเกตมัน คลื่นนี้จึงจะยุบตัวลงเป็นวัตถุ

แต่ถังน้ำที่ข้าพเจ้าเตะในห้องน้ำนั้น ข้าพเจ้าไม่ได้มองมันอยู่ ไม่มีจิตคอยสังเกตมัน มันจึงควรจะอยู่ในรูปของ Probability Wave และข้าพเจ้าย่อมไม่สามารถเตะ Probability Wave ได้ การที่ข้าพเจ้าเตะมันได้ แสดงว่ามีจิตหรือ Conscious บางอย่างสังเกตมันอยู่ !!

หรือว่ามีจิตหรือ Conscious บางอย่างสังเกตเราอยู่ตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นตอนที่เราอยู่คนเดียว หรือหลายคน, ไม่ว่าเราจะทำดีหรือทำชั่ว?

ก่อนนอนคืนนั้น ข้าพเจ้าเดินออกมานอกบ้าน แหงนหน้าเพ่งมองท้องฟ้า...ถึงแม้บนฟ้าจะมีแต่ความมืดและดวงดาวเช่นเดิม แต่ข้าพเจ้าก็ยังอดถามตัวเองไม่ได้ว่า ใครหนอที่คอยเฝ้ามองพวกเราตลอดเวลา?


------------------------------------- ต่อ ตอนที่ 1 --------------------------------