มองไม่เห็น แต่มีจริง

ผมได้กล่าวไปในส่วนของก่อนหน้านี้ว่า ความจริงของวิทยาศาสตร์ในยุคของนิวตันนั้น  ต้องมีลักษณะอย่างน้อย 3 ประการ  วันนี้เรามาพูดถึงเรื่อง ความจริงต้องสัมผัสด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5 กัน

ประสาทสัมผัสทั้ง 5 ก็คือ หู ตา ลิ้น จมูก กาย รวมถึงอุปกรณ์เครื่องไม้เครื่องมือทั้งหลายด้วย ไม่ว่าจะเป็นกล้องโทรทรรศน์ หรือห้องทดลองขององค์การวิจัยนิวเคลียร์ยุโรป (European Organization for Nuclear Research; CERN) ก็ตาม

อย่างไรก็ดี  ถ้าจะพูดให้เข้าใจง่ายเข้า  วิทยาศาสตร์ในยุคนิวตัน สิ่งที่จริงต้องเห็นได้  สิ่งไหนเห็นไม่ได้ สิ่งนั้นไม่มีจริง

ผี, นรก สวรรค์, ฯลฯ ในศาสนาพุทธ จึงเป็น “สิ่งไม่จริง” ไปทั้งหมด เพราะ ไม่สามารถมองเห็นได้ ไม่สามารถจับต้องได้ ไม่สามารถเอามาพิสูจน์ในในทางวิทยาศาสตร์ได้

อย่างไรก็ดี ฟิสิกส์ใหม่ในยุคไอน์สไตน์กลับให้ความรู้ที่แตกต่างกับวิทยาศาสตร์ของนิวตันโดยสิ้นเชิง 

ฟิสิกส์ใหม่บอกว่า มีสิ่งที่มีอยู่จริงในโลกนี้ ในจักรวาลนี้ โดยที่ไม่สามารถมองเห็นได้ และไม่สามารถตรวจวัดได้ด้วยเครื่องมือใดๆ

สิ่งดังกล่าวก็คือ

1) สสารมืด (dark matter)

เรื่องสสารมืดนั้นเกิดจาก การสังเกตการณ์ในระบบสุริยะของนักวิทยาศาสตร์ ที่พบข้อบกพร่องของวิทยาศาสตร์ยุคนิวตัน  เช่น

ซวิกกี้ พบว่า มีแกแลกซี่หนึ่งหมุนเร็วมาก ซึ่งถ้าเป็นเช่นนี้ตามหลักของนิวตันแล้วแกแลกซี่ต้องแตกตัวออกไม่สามารถรวมตัวกันได้  ถ้ามันยังรวมตัวกันได้ก็แสดงหลักของนิวตันผิดหรือมีมวลที่เรามองไม่เห็นมากกว่าที่เราเห็นอยู่

เวอร่า รูบิน พบว่าแกแลกซี่ทางช้างเผือกของเรา ดาวฤกษ์ขอบนอกแกแลกซี่กับที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางโคจรรอบศูนย์กลางด้วยความเร็วที่เท่ากันหรือใกล้เคียงกัน ซึ่งถ้าเป็นไปตามหลักนิวตันแกแลกซี่ต้องสลายไปแล้วไม่ใช่ยังคงอยู่ได้ ทำไมถึงเป็นแบบนั้น

โดยสรุป นักวิทยาศาสตร์เห็นว่า จักรวาลของเรามีสสารมืดอยู่  สสารมืดนี้ ไม่สามารถค้นพบด้วยเครื่องมือใดๆ  รู้แต่ว่า “มันหนัก”  สสารมืดนี้ มีประมาณ 95 %

ดังนั้น สิ่งที่เราเห็นได้ ตรวจสอบได้ด้วยเครื่องมือนั้น มีประมาณร้อยละ  5 เท่านั้น

2) หลุมดำ (black hole)

หลุมดำเกิดจากดาวฤกษ์ที่ใหญ่มากๆ ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์มากกว่า 500 เท่าขึ้นไป เกิดยุบตัวลง จนจักรวาลกลายเป็นหลุมไป  เพราะ แรงโน้มถ่วงสูงขึ้นเรื่อยๆ

แรงโน้มถ่วงของหลุมดำเป็นแรงที่มหาศาลมาก จนกระทั่ง แสงก็ไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้ นักวิทยาศาสตร์ถึงเรียกว่า “หลุมดำ”

เมื่อแสงไม่สามารถเล็ดรอดออกมาได้ เราก็ไม่สามารถเห็นหลุมดำได้  จนถึงปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลุมดำในจักรวาลแล้วอย่างน้อย 6 แห่ง

จากที่กล่าวมาข้างต้น ความเชื่อของนักวิทยาศาสตร์ในยุคนิวตันที่ว่า “สิ่งที่มีจริงต้องเห็น สิ่งที่ไม่เห็น ไม่มีจริง” ก็ใช้ไม่ได้แล้ว

ขุนศึกทรยศของศาสนาพุทธทั้งหลาย ยังจะเชื่อวิทยาศาสตร์แบบนิวตันต่อไป หรือจะเชื่อความรู้ของวิทยาศาสตร์ที่ใหม่กว่า ทันสมัยกว่า

เปรียบเทียบให้เข้าใจง่ายๆ ดังนี้

สมมุติว่า ความเชื่อเรื่องนรกสวรรค์ รวมถึงเรื่องอื่นๆ เช่น บุญ กรรม การเวียนว่ายตายเกิดมีจริง เป็นนางเอกของละครไทย ซึ่งเป็นคนดีที่สุด ไม่มีความเลวมาเปรอะเปื้อนแม้แต่น้อย

นางเอกของเราคนนี้ ประพฤติตัวดีมานาน  แต่อยู่มาวันหนึ่ง นางอิจฉาก็โผล่ขึ้นมา นางอิจฉาตัวนี้ สวยงาม ทันสมัย แต่งกายเริดหรู  ฃ

นางอิจฉาป่าวประกาศกับคนทั่วไปว่า นางเอกของเราไม่ดีอย่างนั้น ไม่ดีอย่างนี้ ไม่ทันสมัย โง่ สุดแต่จะสรรหามา

เจ้าคุณพ่อ เจ้าคุณแม่ พร้อมญาติผู้ใหญ่ของพระเอกก็หันไปเชื่อนางอิจฉากันทั้งหมด  เหลือแต่คนใช้ทั้งหลายที่ยังเชื่อว่า นางเอกของเราเป็นคนดี  แต่ในเมื่อเป็นคนใช้ ใครจะเชื่อกันหนักหนา

อย่างไรก็ดี ต่อมาอีกไม่นาน น้องสาวของนางอิจฉาตัวนี้ ก็โผล่เข้ามา  แล้วก็ชี้แจงให้เห็นว่า พี่สาวของเขานั้น ผิดพลาดอย่างไรบ้าง 

นางอิจฉานั้น ไม่ได้เจตนาโจมตีนางเอก ความรู้ของหล่อนเป็นอย่างนั้นเอง คือ คับแคบ หลงผิดว่าความรู้ของเขาค้นพบความจริงหมดโลก หมดจักรวาลแล้ว  ความรู้อื่นๆ ไม่จริง

นิทานเรื่องนี้สอนให้รู้ว่า  เราจงหันกลับมาเชื่อนางเอกของเราเถอะ  ความเชื่อที่ผิดๆ เพราะนางอิจฉานั้นก็ปล่อยไป  ผิดแล้วก็ผิดไป ให้ผิดเป็นครู

ไม่ใช่หลงเชื่อนางอิจฉาตัวนี้ไปจนตาย  ถึงตอนนั้น ก็จะรู้ว่านรกมีจริง เพราะ ตกนรกเข้าให้

ความจริงของไอน์สไตน์

คำว่า “ความจริงของไอน์สไตน์” นั้น หมายถึง การค้นความจริงของวิทยาศาสตร์หลังยุคของนิวตันเป็นต้นมา จนถึงปัจจุบัน ซึ่งมีการเรียกชื่อกันในชื่ออื่นๆ เช่น วิทยาศาสตร์ใหม่ หรือฟิสิกส์ใหม่ เป็นต้น

ทฤษฎีของวิทยาศาสตร์ที่โด่งดังในยุคของไอน์สไตน์มี 2 ทฤษฎี คือ กลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ 2 ทฤษฎีนี้ แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง  กลศาสตร์ควอนตัมใช้คณิตศาสตร์แบบหนึ่ง ค้นพบความจริงในระดับอะตอม  ทฤษฎีสัมพัทธภาพใช้คณิตศาสตร์แบบหนึ่งค้นพบความจริงระดับจักรวาล

ความจริงในยุคของนิวตันนั้น กลายเป็นความจริงในระดับกลางๆ ที่แคบๆ ในปัจจุบันนี้ มักจะศึกษากันในแง่ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์มากกว่าจะนำมาพัฒนาความรู้ใหม่ๆ

ตัวอย่างขององค์ความรู้ที่ได้จากกลศาสตร์ควอนตัม

1) หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก

หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กค้นพบว่า ในการศึกษาอนุภาคของอะตอมนั้น เราไม่สามารถกำหนดได้พร้อมๆ ในเรื่อง ความเร็วกับตำแหน่งของอนุภาค 

ถ้านักวิทยาศาสตร์จะศึกษาความเร็วของอนุภาค ก็จะไม่รู้ว่า ตำแหน่งของอนุภาคมันอยู่ตรงไหน และเมื่อนักวิทยาศาสตร์ต้องการศึกษาตำแหน่งของอนุภาค ก็ไม่รู้ว่า ความเร็วของมันเป็นเท่าไหร่

ตรงนี้ไฮเซนเบิร์กเองก็ยังสงสัยว่า มันจะเป็นไปได้อย่างไร เพราะมันขัดกับระบบเหตุผลในวิทยาศาสตร์แบบนิวตัน

แต่อย่างไรก็ดี จากการศึกษาทดลอง นักฟิสิกส์ทั้งหมด รวมทั้งไฮเซนเบิร์กก็ต้องยอมรับผลของการศึกษาดังกล่าว

2) แสงเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค

นักวิทยาศาสตร์ยุคไอน์สไตน์ค้นพบว่า  แสงเป็นได้ทั้ง 2 อย่าง คือ เป็นคลื่นก็ได้ เป็นอนุภาคก็ได้  เมื่อนักวิทยาศาสตร์อยากจะศึกษาว่า แสงเป็นคลื่น มันก็จะเป็นคลื่นให้   เมื่อนักวิทยาสตร์ต้องการศึกษาแสงเป็นอนุภาค มันก็จะแสดงตัวเป็นอนุภาคให้

ตัวอย่างขององค์ความรู้ที่ได้จากทฤษฎีสัมพัทธภาพ

1) จักรวาลโค้ง

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิสูจน์ให้เรารู้ว่า จักรวาลของเราไม่ได้แบนราบ แต่โค้ง ดังนั้น แรงโน้มถ่วงที่นิวตันกล่าวไว้ ก็คือ ความโค้งของจักรวาลในวิทยาศาสตร์ยุคนิวตันนั่นเอง

2) กาลอวกาศ (space-time)

ทฤษฎีสัมพัทธภาพกล่าวว่า โลกเรานี้มี 4 มิติ คือ กว้าง ยาว ลึก และเวลา  ความรู้เรื่อง กว้าง ยาว ลึก รวมกันเป็น 3 มิตินั้น  วิทยาศาสตร์ในยุคนิวตันก็รู้อยู่แล้ว  เวลาก็รู้อยู่แล้ว แต่วิทยาศาสตร์ในยุคนิวตัน เห็นว่า มันแยกกันอยู่ ไม่ได้เป็นเรื่องเดียวกัน

แต่ไอน์สไตน์ก็พิสูจน์ให้รู้ว่า กว้าง ยาว ลึก และ เวลา เป็นเรื่องเดียวกัน  สถานที่กับเวลาต้องไปด้วยกัน

ความรู้เรื่องกาลอวกาศทำให้นักวิทยาศาสตร์ต้องทำความเข้าใจในเรื่องเวลากันใหม่ เพราะ เวลานั้น ไม่ได้คงที่แน่นอนตายตัวอีกแล้ว

เวลาจะขึ้นอยู่กับความเร็วและแรงโน้มถ่วง พูดให้ง่ายๆ ก็ว่า เวลาของคนทุกคนไม่เท่ากัน

3) การเดินทางข้ามเวลา

นักวิทยาศาสตร์ยุคไอน์สไตน์เชื่อว่า เราสามารถเดินทางไปในอดีตได้ และสามารถเดินทางไปในอนาคตได้อีกด้วย

การเดินทางในอดีต ไม่ได้หมายความว่า เดินทางไปหาตัวเราเมื่อชาติก่อนๆ แต่หมายความว่า เราอาจจะเดินทางไปหาปู่ย่าตายยายของเราได้

สำหรับการเดินทางไปในอนาคตนั้น ก็ไม่ได้หมายความว่า เดินทางไปในอนาคตซึ่งยังไม่มี แต่หมายความว่า เมื่อเราใช้จักรกลข้ามเวลา (time machine) เข้าไปในรูหนอน (wormhole) ซักประเดี๋ยวเดียว แล้วออกไปเจอโลกใน พ.ศ. 5000 เลยทำนองนั้น

ทฤษฎีนี้ ยังไม่สำเร็จ ยังมีข้อโต้แย้งมากมาย  เช่นว่า ถ้าเดินทางไปพบปู่ของเราเอง แล้วบังเอิญไปฆ่าปู่ตาย  แล้วเราจะได้เกิดมาหรือ  ข้อโต้แย้งตรงนี้ นักวิทยาศาสตร์เรียก ปฏิทรรศน์ของคุณปู่ (grandfather paradox)

องค์ความรู้ของฟิสิกส์ใหม่ในยุคไอน์สไตน์นั้น โค่นองค์ความรู้ของวิทยาศาสตร์เก่าแบบนิวตันแบบไม่เกรงออก เกรงใจในหลายเรื่อง

วิทยาศาสตร์เก่าแบบนิวตันเชื่อว่า สิ่งที่มีจะต้องสัมผัสด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5 ได้  สิ่งใดก็ตาม สัมผัสด้วยประสารทสัมผัสทั้ง 5 ไม่ได้ สิ่งนั้นต้องไม่มี

ไอน์สไตน์เชื่อว่า สมการและเทคนิคคณิตศาสตร์ที่นักฟิสิกส์นำมาใช้ในทฤษฎีฟิสิกส์สามารถทำให้นักฟิสิกส์ล่วงรู้ความจริงที่มีในธรรมชาติได้ทั้งๆ ที่ประสาทสัมผัสยังไม่เห็นความจริงนั้น

กล่าวได้อีกอย่างหนึ่งว่า ไอน์สไตน์เชื่อว่า จินตนาการสามารถช่วยให้เราบรรลุถึงความจริงได้ แม้ประสาทสัมผัสทั้งห้าของมนุษย์จะไม่สามารถรับรู้เหตุการณ์เหล่านั้นได้ก็ตาม

นั่นคือ สิ่งที่มีจริง อาจจะพ้นจากประสาทสัมผัสทั้ง 5 ได้ 

ประเด็นต่อมาคือ เรื่องระบบเหตุผล  ระบบเหตุผลของวิทยาศาสตร์ก็กลายเป็นระบบเหตุผลที่หลากหลายขึ้น คือ ระบบเหตุผลของนิวตันก็เป็นแบบหนึ่ง ระบบเหตุผลของไอน์สไตน์ก็เป็นอีกแบบหนึ่ง

เพราะ ถ้านักวิทยาศาสตร์ในยุคไอน์สไตน์ใช้ความรู้ในระบบเดิม คือ ระบบเหตุผลของนิวตัน ก็ไม่สามารถจะค้นพบความรู้ใหม่ได้

จากประเด็นที่เกี่ยวกับระบบเหตุผลดังกล่าว จะเห็นได้ว่า องค์ความรู้ของฟิสิกส์ใหม่นี้ ทำให้ “intuition” (การหยั่งรู้ที่เกิดขึ้นในใจ) เป็นที่ยอมรับขึ้น คือ อยู่ดีๆ ความรู้ก็โผล่ขึ้นมา โดยไม่ใช้การคิดตามหลักตรรกวิทยาเลย

ประการสุดท้ายเลย  วิทยาศาสตร์ในยุคนิวตันนั้น นักวิทยาศาสตร์ต้องปลอดจากอคติ (value free) คือ ไม่นำเอาตัวของนักวิทยาศาสตร์เข้าไปพัวพันกับสิ่งที่กำลังศึกษากันอยู่  เมื่อไหร่ที่นักวิทยาศาสตร์เอาตัวเข้าไปยุ่งเกี่ยว ผลการศึกษาจะใช้ไม่ได้ทันที

แต่ทั้งกลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพกล่าวว่า ตัวนักวิทยาศาสตร์ต้องเข้าไปยุ่งกับสิ่งที่กำลังศึกษา 

ในกรณีของไอน์สไตน์นั้น กล่าวว่า ไม่อย่างนั้นเราจะรู้อย่างไรว่า จรวดลำไหนมันเร็วกว่าอีกลำหนึ่ง 

สำหรับไฮเซนเบิร์กก็อย่างได้เคยกล่าวไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์อยากศึกษาแสงเป็นคลื่น แสงก็ทำตัวเป็นคลื่น ถ้าอยากศึกษาว่า แสงเป็นอนุภาค แสงก็จะแสดงตัวเป็นอนุภาค

สิ่งที่ศึกษากับตัวนักวิทยาศาสตร์จะแยกออกจากกันไม่ได้เลย