ทฤษฎีสัมพันธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์
ปี 2548 นี้องค์การศึกษา วิทยาศาสตร์ และวัฒนธรรมแห่งสหประชาชาติ หรือยูเนสโก้ ประกาศให้เป็น “ปีฟิสิกส์สากล” (International Year of Physics) เนื่องในโอกาสครบรอบ 100 ปีมหัศจรรย์ ของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ที่สามารถคิดค้นทฤษฎีทางวิชาการให้แก่ชาวโลกถึง 5 ผลงานโดยเฉพาะผลงานที่สร้างชื่อเสียงให้ไอน์สไตน์มากที่สุด คือ “ทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษ” (Special Theory of Relativity) ที่คนทั่วโลกรู้จักกันดีในรูปของสมการ E=mc2 และต่อมากลายเป็นหัวใจสำคัญของการผลิตระเบิดปรมาณู อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เป็นเลือดเนื้อเชื้อไขของยิว ช่วงที่เขาเสนอทฤษฎีก้องโลก เคยพูดติดตลกว่า “ถ้าทฤษฎีสัมพัทธภาพของผมได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้อง เยอรมันจะบอกว่าผมเป็นชาวเยอรมัน ส่วนฝรั่งเศสจะประกาศว่าผมเป็นประชากรของโลก” “แต่ถ้ามันเป็นทฤษฎีที่ผิด ฝรั่งเศสจะบอกว่าผมเป็นชาวเยอรมัน ส่วนเยอรมันจะประกาศว่าผม เป็นยิว” ไอน์สไตน์เกิดที่เมืองโฮล์ม ทางใต้ของเยอรมันเมื่อ 14 มี.ค. 2422 ในวัยเด็กเป็นคนชอบเก็บตัว เงียบขรึม เรียนรู้ช้ากว่าเด็กในวัยเดียวกันจนพ่อของเขาคิดว่าลูกชายเป็นเด็กโง่ด้วยซ้ำ จึงได้จ้างครูมาสอนพิเศษที่บ้าน แม้จะช่วยให้ไอน์ สไตน์พูดมากขึ้น แต่ก็ยังเป็นเด็กเงียบขรึมอยู่ดี อายุ 5 ขวบ เมื่อพ่อส่งเข้าโรงเรียนก็ยิ่งสร้างความเบื่อหน่ายให้ไอน์สไตน์ เพราะเจ้าหนูไม่ชอบท่องจำจึงไม่น่าแปลกใจ ที่ไอน์สไตน์จะทำคะแนนวิชาคณิตศาสตร์ได้ดี โดยเฉพาะวิชาเรขาคณิต ส่วนวิชาอื่น ๆ จัดอยู่ในขั้นแย่มาก กล่าวกันว่าจุดที่ทำให้ไอน์สไตน์หันมาสนใจวิทยาศาสตร์ เกิดจากวันหนึ่ง พ่อได้นำเข็มทิศมาให้เขาเล่น ขณะไอน์สไตน์อยู่ในวัย 5 ขวบ นอนป่วยอยู่บนเตียง เข็มทิศทำให้หนูน้อยรู้สึกฉงนใจว่า เหตุใดมันจึงชี้เด่ไปเฉพาะทางทิศเหนือ แต่นั้นมาเขาก็เริ่มแสดงความเป็นอัจฉริยะ แล้วปี 2448 ชาวโลกก็ได้รู้จัก “ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ” แม้จะผ่านมาแล้ว 1 ศตวรรษ แต่มีคนเข้าใจทฤษฎีปฏิวัติโลกนี้น้อยมาก ไอน์สไตน์เองยังเคยกล่าวว่า มีคนที่มีชีวิตอยู่เพียง 12 คนเท่านั้นที่เข้าใจในทฤษฎีของเขา ครั้งหนึ่ง ไอน์สไตน์เคยอธิบายถึงทฤษฎีสัมพัทธภาพแบบง่าย ๆ ว่า “เมื่อท่านนั่งอยู่กับสาวสวยน่ารัก ๆ คนหนึ่ง และคุยกันอย่างสนุกสนานในเวลา 1 ชม. ท่านจะคิดว่าเวลาผ่านไปเพียง 1 วินาที “แต่ถ้าท่านนั่งลงบนเตาไฟร้อน ๆ เพียง 1 นาที ท่านจะคิดว่าเป็น 1 ชม.” “นี่แหละคือความสัมพันธ์ของข้าพเจ้า” อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ จากสถาบันวิชาการของสวีเดน เมื่อปี 2464 ตลอดระยะเวลา 1 ศตวรรษที่ผ่านมา ประวัติชีวิตและผลงานของไอน์สไตน์ได้รับการตีพิมพ์ออกมาเป็นหนังสือเผยแพร่มากมาย ในโอกาสครบ 100 ปีมหัศจรรย์ (Miraculous Year) ของไอน์สไตน์ในปี 2548 นี้ ที่ทั่วโลกกำลังเฉลิมฉลอง สำหรับผู้ใฝ่ในการศึกษา สำนักพิมพ์มติชน ได้จัดพิมพ์หนังสือเกี่ยวกับไอน์สไตน์ในภาษาไทยออกมา 3 เล่มด้วยกัน คือ 1. “ก้าวพ้นกรอบไอน์สไตน์” เล่มนี้ รอฮีมปรามาท ที่เคยฝากฝีมือการแปลไว้กับ “ประวัติย่อของ “กาลเวลา”” แปลมาจาก “Beyond Einstein” หนังสือเฉพาะกิจของนิตยสารวิทยาศาสตร์ “ไซเอนทิฟิก อเมริกัน” ที่มีอายุกว่า 150 ปี ซึ่งเคยตีพิมพ์ผลงานสมัยแรก ๆ ของไอน์สไตน์หลายชิ้น “ก้าวพ้นกรอบไอน์สไตน์” รวบรวมทฤษฎีต่าง ๆ ที่ไอน์สไตน์คิดค้นและกลายเป็นรากฐานสำคัญของเทคโนโลยีหลากหลายชนิดในโลกปัจจุบันตลอดจนทฤษฎีของนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง รวมทั้งทฤษฎีขัดแย้งกับทฤษฎีของ ไอนสไตน์ 2. “ความฝันของไอน์สไตน์” (Einstein’s Dreams) เป็นเรื่องราวของไอน์สไตน์ในรูปแบบนวนิยาย จับภาพในช่วงไอน์สไตน์กำลังหมกหมุ่นอยู่กับการคิดค้นทฤษฎีเกี่ยวข้องกับกาลเวลา จนเกิดความฝันแปลก ๆ ครั้งแล้ว ครั้งเล่า ผู้เขียนนวนิยายเล่มนี้ คือ อลัน ไลต์แมน เป็นอาจารย์ด้านฟิสิกส์แห่งสถาบันเทคโนโลยีเมสซาซูเซตส์ (MIT) ซึ่งต่อมาได้รับการยกย่องว่าเป็นนวนิยายที่ดีที่สุดเกี่ยวกับไอน์สไตน์ ศิริพงษ์ วิทยวิโรจน์ ผู้แปล กล่าวถึงนวนิยายเรื่องเยี่ยมเล่มนี้ ว่าเป็นจินตนาการที่ต่อยอดมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ พาเราผ่านเข้าไปในโลกพิศวง เวลาในเรื่องไม่ได้เป็นอย่างที่เราคุ้นเคยท่องไปในแดนสนธยาของโลกสามสิบแบบ โลกที่เวลาไม่ได้เดินไปตามแบบแผนที่ควรจะเป็น 3. “จินตนาการสำคัญกว่าความรู้” (Imagination is more important than knowledge) รวมวาทะของไอน์สไตน์ในหลากหลายแง่มุม อาทิ ศาสนา-ปรัชญา วิทยาศาสตร์ การศึกษา ความรัก และการเมือง เป็นหนังสือที่กึ่งไดอารี่ที่สามารถใช้จินตนาการไปด้วยอย่างไร้ขอบเขน พร้อมรูปหาดูยากของ ไอน์สไตน์ แม้จะเป็นวาทะที่ท่องผ่านกาลเวลามานานร่วม 100 ปี ทว่า ยังคงเป็นอมตะถึงวันนี้เหมือนกับชื่อของเขา
การค้นพบที่มีชื่อเสียงที่สุดคือสมการ E=mc2 ซึ่งไอน์สไตน์บอกกับเราว่า มวลสารกับพลังงานที่จริงเป็นสิ่งเดียวกัน ที่แสดงออกมาในรูปที่ต่างกัน
หลักสัมพัทธ์ของไอน์สไตน์ที่บอกว่า สิ่งที่ผู้สังเกตทุกคนสังเกตได้ แม้จะอยู่ในสภาวะความเร็วที่ต่างๆ กันไป ล้วนเป็นความจริง ความถูกต้องทั้งสิ้น นี้แม้ฟังดูง่าย เป็นประชาธิปไตยดี แต่พอเรายอมรับความคิดใหม่นี้ของไอน์สไตน์ เราจะพบความมหัศจรรย์ของจักรวาล พบปริศนาที่น่างวยงง
(คนส่วนใหญ่ที่ได้ฟังผลซึ่งเกิดจากทฤษฎีสัมพัทธภาพเฉพาะเป็นครั้งแรกแล้ว ส่วนใหญ่จะไม่เชื่อ และมักจะถามว่าเป็นไปได้อย่างไร ? แต่ขอให้เชื่อเถิด เพราะมีการทดสอบทดลองมาแล้วจนนับครั้งไม่ถ้วน ล้วนปรากฏว่าทฤษฎีไอน์สไตน์ถูกต้อง โดยมีโอกาสผิดพลาดน้อยมาก ในการทดลองบางครั้งผิดพลาดเพียง 1 ในล้านล้านส่วน ทฤษฎีควอนตัมก็มีโอกาสผิดพลาดเพียง 1 ในพันล้านส่วน)
ไอน์สไตน์บอกกับเราว่า คนที่เคลื่อนที่จะวัดระยะทางได้สั้นกว่าคนที่อยู่กับที่ พวกเขาจะวัดมวลสาร เวลา ได้มากกว่าคนที่อยู่กับที่ เช่น ผู้ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง 0.8 ของความเร็วแสง เขาจะพบว่าไม้เมตรยาว 1 เมตร ลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่ง ส่วนเวลาบนนาฬิกาข้อมือ 1 ชั่วโมง ก็จะเพิ่มขึ้นเป็น 1/2 ชั่วโมง เวลานี้จะรวมถึงเวลาชีวะ คือความเร็วในการแก่ตัวด้วย จึงเกิดปริศนาฝาแฝดว่า ถ้าแฝดคนหนึ่งเดินทางด้วยความเร็วสูงไปในอวกาศ แล้วย้อนกลับลงมา อาจพบว่าคู่แฝดบนโลกอายุ 80 ปีแล้ว ขณะที่ตัวเองยังอายุ 20 ปีเศษๆ เหมือนเดิม
ขอบคุณภาพจาก เพส https://www.facebook.com/ardwarong/posts/1645642468890258
และขอบคุณ https://www.trueplookpanya.com/learning/detail/21487
