Wolfgang Ernst Pauli อัจฉริยะ ?ทายาท? ของไอน์สไตน์

Wolfgang Ernst Pauli อัจฉริยะ ?ทายาท? ของไอน์สไตน์

Wolfgang Ernst Pauli

.E. Pauli เกิดที่กรุง Vienna ในออสเตรียเมื่อวันที่ 25 เมษายน พ.ศ. 2443 ได้เข้าศึกษาชั้นมัธยมที่โรงเรียน Doblingen Gymnasium ใน Vienna เมื่ออายุ 16 ปี ได้อ่านผลงานของ Einstein เพราะเบื่อฟิสิกส์ง่ายๆ ที่ครูสอน และอีก 2 ปีต่อมา ได้ตีพิมพ์งานวิจัยชิ้นแรกซึ่งว่าด้วยทฤษฎีสนามรวมของแรงโน้มถ่วงกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่ออายุ 18 ปี Pauli สำเร็จปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัย Munich ระดับเกียรตินิยม และสำเร็จการศึกษาระดับดุษฎีบัณฑิตเมื่ออายุ 21 ปี โดยมี Arnold Sommerfeld เป็นอาจารย์ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ และก่อนสำเร็จการศึกษาสองเดือน Sommerfeld ได้ให้ Pauli เขียนรายงานเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ซึ่ง Pauli ก็ได้วิเคราะห์และวิพากษ์ทฤษฎีของ Einstein อย่างลึกซึ้งออกมาเป็นหนังสือที่หนา 237 หน้า จนทำให้ Einstein รู้สึกชื่นชมและแปลกใจมาก เมื่อรู้ว่าคนเขียนมีอายุเพียง 21 ปี เมื่อสำเร็จปริญญาเอก Pauli ได้ไปทำงานเป็นผู้ช่วยของ Max Born (รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ 2497) ที่มหาวิทยาลัย Gottingen และได้พบกับ Niels Bohr (รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2465) ด้วย

ผลงานที่โดดเด่นที่สุดของ Pauli คือ การพบหลักการห้ามซ้อนทับ (Exclusion Principle) ซึ่งทำให้ได้รับรางวัลโนเบล ปี 2488 (ก่อนอาจารย์ Max Born เสียอีก) และการตั้งสมมติฐานที่ได้รับการพิสูจน์ในเวลาต่อมาว่าจริง คือ ธรรมชาติมีอนุภาค neutrino เพราะถ้าไม่มี กฎทรงพลังงานที่ศักดิ์สิทธิ์จะใช้ไม่ได้ และเป็นบุคคลแรกที่รู้ว่า อนุภาคอิเล็กตรอนมี spin ซึ่งเป็นสมบัติเชิงควอนตัมที่แสดงให้เห็นว่า อิเล็กตรอนหมุนได้รอบตัวเอง จึงมีโมเมนตัมเชิงมุมด้วย

การสืบค้นประวัติความเป็นมาของตระกูล Pauli ทำให้รู้ว่า ปู่ของ Pauli มีฐานะร่ำรวยและมีบ้านอยู่ที่จัตุรัสในเมือง Prague ของประเทศเชโกสโลวะเกีย และปู่มีลูกชายชื่อ Wolfgang Joseph Pauli ซึ่งมีอาชีพเป็นแพทย์ ผู้ต่อมาได้อพยพไปตั้งคลินิกที่ Vienna ในออสเตรีย เมื่อแต่งงานกับ Berta Camilla Schultz ก็ได้ลูกคนแรกชื่อ Wolfgang Ernst Pauli หลังจากนั้นไม่นาน บิดาก็เลิกอาชีพแพทย์ และหันไปสนใจเคมี จนได้รับแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์เคมีแห่งมหาวิทยาลัย Vienna การมีพ่อเป็นนักเคมีทำให้ Pauli สนใจฟิสิกส์ และเคมีมาตั้งแต่เด็ก Pauli รู้สึกศรัทธานักฟิสิกส์ชื่อ Ernst Mach ซึ่งเป็นครูที่สอนตนมา จึงขอชื่อ Ernst ของครูมาเป็นชื่อกลางของตน

Pauli ได้พบ Einstein ตัวจริงเป็นครั้งแรกในที่ประชุมฟิสิกส์ที่เมือง Bad Nauheim ในเยอรมนี เมื่อวันที่ 16 – 25 กันยายน พ.ศ. 2463 และพบอีกครั้งในอีก 7 ปีต่อมา ในการประชุม Solvay ครั้งที่ 5 และได้ยินจากปากของ Einstein ว่าไม่ชอบแนวคิดของทฤษฎีควอนตัม

ขณะทำงานที่มหาวิทยาลัย Gottingen กับ Born Pauli ได้พบหลักห้ามซ้อนทับกันของอิเล็กตรอน ซึ่งมีใจความสั้นๆ ว่า อิเล็กตรอน 2 ตัวในอะตอมไม่สามารถมีสมบัติการเคลื่อนที่ที่เหมือนกันทุกประการได้ ก่อนที่ Pauli จะพบหลักการนี้ นักวิทยาศาสตร์ทุกคนรู้ความจริงว่า อนุภาค 2 ตัวจะอยู่ที่เดียวกัน ณ เวลาเดียวกันไม่ได้ แต่ Pauli ได้พบความจริงเพิ่มเติมว่า อนุภาค 2 ตัว จะมีสภาพการเคลื่อนที่เหมือนกันทุกประการไม่ได้ (ซึ่งสภาพการเคลื่อนที่นั้นหมายถึง มีโมเมนตัมในแนว X, Y, Z และหมุนทวนเข็มนาฬิกาหรือตามเข็มนาฬิกา) ความรู้นี้ไม่มีใครรู้มาก่อน ดังนั้น เมื่อ Pauli นำมาใช้อธิบายโครงสร้างของอะตอมในตารางธาตุ (periodic table) หลักการนี้ก็ได้ทำให้นักเคมีเห็นความแตกต่างเชิงกายภาพของธาตุต่าง ๆ ในธรรมชาติได้หมด และทำให้เข้าใจที่มาของตารางธาตุของ Mendelev ได้อย่างสมบูรณ์ รวมถึงเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างสถิติกับ spin ด้วย

นอกจากนี้ หลัก Exclusion Principle ก็ยังสามารถนำไปใช้อธิบายธรรมชาติของอนุภาคมูลฐาน โครงสร้างของนิวเคลียส และธรรมชาติของอิเล็กตรอนในโลหะได้ด้วย

สำหรับผลงานอื่นๆ ที่สำคัญของ Pauli คือ การอธิบายที่มาของ hyperfine structure ของ spectrum ซึ่งเป็นเส้นแสงความเข้มน้อยที่อยู่ใกล้เส้นแสงความเข้มมากและเด่นในสเปกตรัมของธาตุ การอธิบายสมบัติ paramagnetism ของโลหะ และการนำทฤษฎีควอนตัมมาใช้อธิบายสมบัติเชิงกายภาพของโลหะ

Erwin Schrocdinger

ผลงานเหล่านี้ทำให้ Pauli ได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ฟิสิกส์ทฤษฎีแห่ง Federal Institute of Technology ที่ Zurich ได้รับรางวัลเหรียญ Lorentz Medal ในปี 2473 รางวัล Franklin Medal ปี 2497 รางวัล Max Planck Medal ในปี 2501

คำถามหนึ่งที่เป็นที่สนใจของคนทั่วไป คือ อะไรมาดลใจให้นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงคิดหรือพบสูตรและความจริงต่างๆ สำหรับกรณีของ Werner Heisenberg ผู้สร้างวิชากลศาสตร์ควอนตัมนั้น เขาเล่าว่า เมื่อเขาล้มป่วยด้วยโรคภูมิแพ้ และเหนื่อยอ่อนจากการครุ่นคิดเรื่องฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Gottingen เขาได้เดินทางไปพักผ่อนที่ Helgoland เมื่อปีนขึ้นยอดเขาเพื่อคอยดูพระอาทิตย์ขึ้น ขณะนั่งคอยสมองเขาครุ่นคิดเรื่อง สเปกตรัมมาตลอดเวลา และทันใดนั้นเขาก็เห็นความจริงว่า เวลาอิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง แล้วปล่อยแสงออกมา การเปลี่ยนตำแหน่งสามารถบรรยายได้ด้วย สมาชิกของ matrix ในวิชาคณิตศาสตร์ และนี่คือต้นกำเนิดของกลศาสตร์ควอนตัมที่ใช้ matrix ในการคำนวณ

และ Erwin Schrocdinger บิดาอีกคนหนึ่งของวิชากลศาสตร์ควอนตัมก็เล่าว่า ความสุขที่เขาได้จากการพาคู่รักไปพักผ่อนบนภูเขาในสวิตเซอร์แลนด์ในช่วงคริสต์มาส ทำให้เขาพบว่า เขาสามารถใช้สมการคลื่นอธิบายพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในอะตอมได้ และนี่คือต้นกำเนิดของกลศาสตร์ควอนตัมที่ใช้ สมการคลื่นในการคำนวณ

ส่วนในกรณีของ Pauli นั้น เขาเล่าว่า เขาพบหลัก Exclusion Princkiple ขณะอยู่ใน nightclub ที่ Hamburg

เพราะ Pauli มีผลงานที่ดีเด่นมากมาย ดังนั้น เขาจึงได้รับการเสนอชื่อให้รับรางวัล Nobel หลายครั้ง เช่น ในปี 2478 von Laue (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ ปี 2457) Max Planck (รางวัลโนเบลปี 2461) ได้เสนอชื่อ Pauli ให้รับรางวัล แต่ไม่ได้ เมื่อถึงปี 2481 Erwin Schroedinger (รางวัลโนเบลปี 2476) ก็เคยเสนอชื่อ Pauli แต่ไม่ได้อีก จนถึงวันที่ 13 มกราคม พ.ศ. 2488 เมื่อ Albert Erinstein ส่งโทรเลขถึงคณะกรรมการรางวัลโนเบล ที่ Stockholm โดยข้อความในโทรเลขเสนอให้ Pauli ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ด้วยผลงานการพบหลักการห้ามซ้อนทับ คณะกรรมการจึงตัดสินใจประกาศมอบรางวัลโนเบลให้ Pauli เมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2488

ในด้านชีวิตส่วนตัว Pauli เข้าพิธีสมรส 2 ครั้ง เมื่ออายุ 27 ปี แม่ของ Pauli ฆ่าตัวตาย และพ่อแต่งงานใหม่ Pauli จึงย้ายไปอยู่ที่ Switzerland ที่ Zurich ในปี 2471 และเป็นศาสตราจารย์ประจำที่ ETH จนถึงปี 2483 จึงอพยพไปทำงานต่อที่มหาวิทยาลัย Princeton ในสหรัฐอเมริกา เพราะสวิสปฏิเสธไม่ยอมให้ Pauli เปลี่ยนสัญชาติจากออสเตรียเป็นสวิส ในปี 2488 Pauli ได้รับข้อเสนอจาก Institute for Advanced Study ที่ Princeton ให้ไปทำงานประจำ แต่ Pauli ปฏิเสธ อีกหนึ่งปีต่อมา ก็ได้โอนสัญชาติเป็นชาวอเมริกัน เพื่อจะได้มี passport เดินทางไปสวิตเซอร์แลนด์ได้ จนถึงปี 2492 หลังจากที่ได้พยายามหลายครั้ง Pauli ก็ได้เป็นชาวสวิสดังที่ใจปรารถนา และได้เสียชีวิตที่ Zurich เมื่อวันที่ 15 ธันวาคม พ.ศ. 2501 ขณะอายุ 58 ปี

ขณะมีชีวิตอยู่ Pauli เป็นที่เลื่องลือว่า เป็นคนที่นำโชคร้ายมาให้เพื่อนฝูง จนมีการกล่าวถึง Pauli effect ว่าถ้า Pauli มาหาใครที่ห้องปฏิบัติการ อุปกรณ์ในห้องนั้นจะติดขัด หรือทำงานไม่ได้ทันที และในด้านอุปนิสัย Pauli ไม่สนใจคำเยินยอ ไม่ทะเยอทะยาน ไม่ชอบอ่านหนังสือพิมพ์ ไม่ชอบให้สัมภาษณ์ ไม่ชอบการแข่งขัน แต่ชอบให้เครดิตคนอื่น ชอบเรียนรู้ และชอบเข้าใจเรื่องใหม่ๆ รวมทั้งชอบวิพากษ์วิจารณ์ความคิดคนอื่นด้วยถ้อยคำที่รุนแรง จนงานของใครก็ตามที่ถูก Pauli พูดว่า ?ชุ่ย? นั่นคือ ?จบ? ไม่ต้องพูดต่อ Pauli ชอบเขียนจดหมาย ชอบคุยกับเพื่อนบ้าน ชอบเดินเล่นหลังอาหารกลางวัน และเพื่อนคนสนิทคนหนึ่งของ Pauli คือ Carl Jung ผู้เป็นนักจิตวิทยาที่มีชื่อเสียง ซึ่งได้รักษา Pauli มานานถึง 26 ปี คือในปี 2475 Pauli มีอาการเศร้าซึมมาก จนต้องเข้ารับจิตบำบัดโดย Jung และ Jung ก็ได้วิเคราะห์ฝันทุกเรื่องของ Pauli เพราะ Jung คิดว่า Pauli เป็นคนไข้อุดมคติที่มีจิตใต้สำนึกมาก

ส่วน Pauli นั้นก็คิดว่า Jung เป็นจิตแพทย์ในอุดมคติเช่นกัน เพราะสามารถแปลปัญหาให้เป็นปัญญาได้ ดังในปี 2493 Pauli ได้เขียนหนังสือเรื่อง The Influence of Archetypal Ideas on the Scientific Theories of Kepler ซึ่งใช้แนวคิดของ Jung ส่วน Jung ในปี 2487 เมื่อเขียนเรื่อง Psychology and Alchemy ก็ได้อ้างถึงความฝันของ Pauli เช่นกัน การพึ่งพาอาศัยกันเช่นนี้ ทำให้ Pauli หายเศร้าซึมในที่สุด

เมื่อ 6 ปีก่อนนี้ Charles P. Enz ผู้เป็นศิษย์ และผู้ช่วยวิจัยคนสนิทของ Pauli ได้เรียบเรียงหนังสือชื่อ No Time To Be Brief : A Scientific Biography of Wolfgang Pauli ที่จัดพิมพ์โดย Oxford University Press, 2002 หนา 361 หน้า ราคา 60 ดอลลาร์ และเลข ISBN 0 -19-856-479-1 ออกวางจำหน่าย

Enz ซึ่งเป็นศิษย์ก้นกุฏิสุดเลิฟของ Pauli ที่ได้ทำงานอย่างใกล้ชิดกับ Pauli เช่น ช่วยตรวจการบ้านนิสิตที่ Pauli สอน ช่วยวิจัยและช่วยฟัง เพราะ Pauli ชอบให้มีคนนั่งฟังตนพูด แต่ในขณะเดียวกันตนก็ไม่ชอบฟังคนอื่นพูด ดังที่ Pauli พูดเสมอๆ ว่า Man muss nich soviel redden (one shouldn?t talk so much) และ Enz ก็ได้ตอกย้ำความคิดของ Pauli ในหนังสือว่า มนุษย์สามารถรู้ความลับของธรรมชาติได้ จากการค้นหาด้วยความเข้าใจของมนุษย์เอง.

สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.

Add a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *