สุดยอดนักฟิสิกส์โลก

สํารวจชีวิตนักฟสิกสชั้นแนวหนา

ผู ศึกษาปรากฏการณ ทางกายภาพตั้งแต อะตอมไปจนถึงจักรวาล

สุ ด ย อ ด

นักฟสิกสโลก

ศักดิ์ศรี บุคลิก และจิตวิญญาณ ของนักฟ สิกส ผู พลิกโฉมหน าของโลก ด วยการสร างองค ความรู ใหม ให มนุษยชาติได นํามาใช ในเชิงสร างสรรค

ราคา 220 บาท

ISBN 978-974-484-332-6 โคเปอร นิคัส ลอร ดเคลวิน แฟร มี มักซ บอร น อาร คิมีดีส แมกซ เวลล โจเซฟ เฮนรี ชเรอดิงเงอร เกิพเพิร ด-เมเยอร โบลต ซมันน เพาลี ฟ น เดอร วาลส รัทเทอร ฟอร ด ฮอยเกนส cover5.indd 1

นักฟสิกสโลก โดย

ศ. ดร. สุทัศน ยกสาน

ศ. ดร. สุทัศน ยกสาน

หมวดวิทยาศาสตร

สุดยอด

220.นิวตัน ไฟย นแมน มารี คูรี นีลส โบร มักซ พลังค ไฮเซนแบร ก ฮอว คิง พอล ดิแรก ฟาราเดย ไอน สไตน กาลิเลโอ 22/3/2011 15:24

หนังสือ สุดยอดนักฟิสิกส์โลก ผู้เขียน ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน © สงวนลิขสิทธิ์โดยส�ำนักพิมพ์สารคดี ในนามบริษัทวิริยะธุรกิจ จ�ำกัด ห้ามการลอกเลียนไม่ว่าส่วนหนึ่งส่วนใดของหนังสือ นอกจากจะได้รับอนุญาต พิมพ์ครั้งที่ 1 เมษายน 2554 จ�ำนวนพิมพ์ 5,000 เล่ม ราคา 220 บาท ข้อมูลบรรณานุกรม สุทัศน์ ยกส้าน. สุดยอดนักฟิสิกส์โลก--กรุงเทพฯ : สารคดี, 2554.

248 หน้า.

1. นักวิทยาศาสตร์--ชีวประวัติและผลงาน. I. สุทัศน์ ยกส้าน.

925 ISBN 978-974-484-332-6

คณะผู้จัดท�ำ บรรณาธิการเล่ม : ปณต ไกรโรจนานันท์ ผู้ช่วยบรรณาธิการ : นฤมล สุวรรณอ่อน ออกแบบปก/จัดรูปเล่ม : ชาญศักดิ์ สุขประชา พิสูจน์อักษร : นวลจันทร์ ทองมาก สินี ศิริศักดิ์ ควบคุมการผลิต : ธนา วาสิกศิริ จัดพิมพ์ ส�ำนักพิมพ์สารคดี (ในนามบริษัทวิริยะธุรกิจ จ�ำกัด) จัดจ�ำหน่าย บริษัทวิริยะธุรกิจ จ�ำกัด 28, 30 ถนนปรินายก แขวงบ้านพานถม เขตพระนคร กรุงเทพฯ 10200 โทร. 0-2281-6110 (อัตโนมัติ) โทรสาร 0-2282-7003 เพลต เอ็นอาร์ฟิล์ม โทร. 0-2215-7559 พิมพ์ บริษัททวีวัฒน์การพิมพ์ จ�ำกัด โทร. 0-2720-5014 ส�ำนักพิมพ์สารคดี ผู้อ�ำนวยการ : สุวพร ทองธิว ผู้จัดการทั่วไป : จ�ำนงค์ ศรีนวล ที่ปรึกษากฎหมาย : สมพจน์ เจียมพานทอง ผู้อ�ำนวยการฝ่ายการตลาด/โฆษณา : ปฏิมา หนูไชยะ ผู้อ�ำนวยการฝ่ายศิลป์/ฝ่ายผลิต : จ�ำนงค์ ศรีนวล ผู้จัดการฝ่ายตลาด : พิเชษฐ ยิ้มถิน ที่ปรึกษาส�ำนักพิมพ์ : สุดารา สุจฉายา บรรณาธิการส�ำนักพิมพ์ : สุวัฒน์ อัศวไชยชาญ

3

จากส�ำนักพิมพ์ ฟิสิกส์เป็นวิชาที่ศึกษาปรากฏการณ์ทางกายภาพของสิ่งที่มีขนาด เล็กจิ๋วกว่าอะตอม ไปจนถึงวัตถุขนาดใหญ่ยักษ์อย่างเอกภพ ใน ความคิดของคนทั่วไป ฟิสิกส์จึงเป็นวิชาที่แห้งแล้งไร้ชีวิตชีวา ดังนั้น นักฟิสิกส์ผู้ศึกษาปรากฏการณ์ดังกล่าวก็น่าจะต้องมีภาพลักษณ์ที่ เคร่งขรึมคงแก่เรียน หมกมุ่นอยู่กับงานวิจัยจนไม่สนใจเรื่องราวรอบตัว หรือคิดถึงแต่สมการยากๆ ที่คนธรรมดาๆ เห็นก็รู้สึกปวดเศียรเวียน ศีรษะ ไร้จิตใจ ไม่รู้จักความสุนทรีย์

อันที่จริงแล้ว มีเพียงบางคนเท่านั้นที่มีภาพลักษณ์ดังกล่าว เช่น นิวตัน ซึ่งได้ชื่อว่าเป็นผู้มีสมการเป็นคู่ชีวิต แต่อีกหลายคนก็มี แง่มมุ ชีวติ ทีเ่ ราคิดไม่ถงึ เช่น เรือ่ งดนตรี มักซ์ พลังค์ บิดาของควอนตัม ชอบดนตรีมากและเล่นเปียโนเก่ง เขาชอบชวนไอน์สไตน์มาเล่นดนตรี แชมเบอร์กันบ่อยๆ โดยตัวเขาเองเล่นเปียโน ส่วนไอน์สไตน์สีไวโอลิน ส่วน ริชาร์ด ไฟย์นแมน ก็ชอบเล่นกลองบองโก แถมยังเป็นจิตรกรที่มี ผลงานดีพอสมควรด้วย หรือเรื่องผู้หญิงยิงเรือ ใครจะคิดว่าอัจฉริยะ ระดับไอน์สไตน์นั้นเจ้าชู้เข้าขั้นทีเดียว

เหล่านีล้ ว้ นเป็นเรือ่ งน่าสนใจ นอกเหนือไปจากความสุข ความ เศร้า ความผิดหวังในการงานและผลการศึกษาที่นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ ของโลกแทบทุกคนต้องประสบ

ส�ำนักพิมพ์สารคดีขอชวนคุณผู้อ่านมารู้จักแง่มุมต่างๆ ใน ชีวิตของนักฟิสิกส์ผู้เป็นสุดยอดของโลกในสุดยอดนักฟิสิกส์โลก เล่มนี้ กันครับ ส�ำนักพิมพ์สารคดี

4

จากผู้เขียน หนังสือสุดยอดนักฟิสิกส์โลกเล่มนี้ได้รวบรวมประวัติ เกร็ดชีวิต และ ผลงานของนักฟิสกิ ส์อจั ฉริยะ 25 คน ตัง้ แต่ยคุ โบราณ เช่น อาร์คมิ ดี สี จนถึงยุคปัจจุบัน เช่น สตีเฟน ฮอว์คิง

นอกเหนือจากจะให้ข้อมูลส่วนตัว ซึ่งแสดงการเริ่มต้นของ วิถีทางสู่ความส�ำเร็จแล้ว เนื้อหาในหนังสือยังกล่าวถึงเหตุการณ์ ณ วินาทีที่บุคคลเหล่านี้เห็นองค์ความรู้ใหม่ (eureka) ซึ่งท�ำให้ผู้พบมี ความสุขสูงสุด แต่หลายครั้งก็งุนงงเพราะคิดว่าถูกหลอนด้วย

ผู้อ่านจะได้รู้ว่า ไอแซก นิวตัน หรือ นีลส์ โบร์ มีความมุ่งมั่น เด็ดเดี่ยว และทุ่มเทความพยายามเพียงใดจึงประสบความส�ำเร็จ อีกทัง้ รูว้ า่ ลุดวิก โบลต์ซมันน์ ต้องฆ่าตัวตายเมือ่ ถูกวิพากษ์อย่างรุนแรง จากบุ ค คลในวงการ เห็ น ความโอหั ง ของ โวล์ ฟ กั ง เพาลี ในการ วิจารณ์ผลงานของบุคคลอืน่ ประหลาดใจในความเป็นคนพูดน้อย (และ บางครั้งไม่พูดเลย) ของ พอล ดิแรก ตกใจกลัวกับการพบเรเดียมของ มารี คูร ี ซึง่ ท�ำให้เธอต้องเสียชีวติ ด้วยโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาว และแทบ ไม่เชื่อว่าบุคคล เช่น นิวตัน จะเป็นคนเจ้าคิดเจ้าแค้นเหมือนตัวละคร ในโทรทัศน์

ผมหวังว่าหนังสือเล่มนี้คงให้สาระความรู้ฟิสิกส์และความ เพลิดเพลินแก่ผู้อ่าน เมื่อได้เห็นศักดิ์ศรี บุคลิก และจิตวิญญาณของ นักฟิสิกส์ผู้พลิกโฉมหน้าของโลกด้วยการสร้างองค์ความรู้ใหม่ให้ มนุษยชาติได้นำ� มาใช้ในเชิงสร้างสรรค์ครับ สุทัศน์ ยกส้าน

5

สารบัญ อาร์คิมีดีส 7 กาลิเลโอ 17 โคเปอร์นิคัส 25 นิวตัน 33 ฮอยเกนส์ 53 ฟาราเดย์ 59 โจเซฟ เฮนรี 71 ลอร์ดเคลวิน 77 ฟัน เดอร์ วาลส์ 85 โบลต์ซมันน์ 93 แมกซ์เวลล์ 101 ไอน์สไตน์ 113 มารี คูรี 125

รัทเทอร์ฟอร์ด นีลส์ โบร์ มักซ์ พลังค์ ไฮเซนแบร์ก มักซ์ บอร์น เพาลี ชเรอดิงเงอร์ แฟร์มี พอล ดิแรก เกิพเพิร์ด-เมเยอร์ ไฟย์นแมน ฮอว์คิง

133 149 159 167 175 181 189 201 211 219 227 239

6

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก

7

อาร์ ค ม ิ ด ี ส ี Archimedes

ผู้ให้กำ� เนิด ค�ำกล่าว Eureka

ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

พ.ศ. 256-331

อาร์คมิ ดี สี (Archimedes) คือนักคณิตศาสตร์

และนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดของโลก

โบราณ คาร์ล ฟรีดชิ เกาส์ (Karl Friedrich Gauss) เปรียบเทียบให้อาร์คิมีดีสยิ่งใหญ่เท่า ไอแซก นิวตัน ของโลก ปัจจุบัน

เขาถือก�ำเนิดทีเ่ มืองซีราคิวส์ บนเกาะซิซลิ ี ประเทศกรีซ เมือ่ ปี พ.ศ. 256 ในครอบครัวทีม่ กี ารศึกษาสูง การมีบดิ าเป็นนักดาราศาสตร์ ชื่อฟีเดียส (Pheidius) ท�ำให้อาร์คิมีดีสสนใจศึกษาดาวตั้งแต่วัยเด็ก เมื่อเติบใหญ่เขาได้ไปศึกษาต่อที่เมืองอเล็กซานเดรียในอียิปต์ ซึ่งเป็น ตักศิลาของยุโรปยุคนัน้ การได้เรียนวิชาเรขาคณิตของยูคลิด (Euclid) และได้เห็นชาวนาอียิปต์ประสบความยากล�ำบากในการทดน�้ำเข้านา ผลักดันให้อาร์คิมีดีสใช้ความรู้ทางคณิตศาสตร์ประดิษฐ์สกรูเกลียว ขึ้นเพื่อใช้ล�ำเลียงน�้ำเข้านา และทุกวันนี้โลกก็ยังคงใช้ Archimedean

8

ระหัดวิดน�้ำ Archimedean screw

screw ในการชลประทานอยู่

เมื่อส�ำเร็จการศึกษา อาร์คิมีดีสก็เดินทางกลับบ้านเกิดเมือง นอน และอยู่ที่นั่นตราบจนวันสุดท้ายของชีวิต

นักประวัติศาสตร์ชื่อพลูตาร์ช (Plutarch) กล่าวถึงบุคลิกภาพ ของอาร์คิมีดีสว่า เป็นคนที่มุ่งมั่น ตั้งใจ และทุ่มเทเวลาในการท�ำงาน มากจนบางครัง้ ถึงกับลืมกินข้าวและอาบน�ำ้ หรือเวลาคนใช้ทาน�ำ้ มันนวด ตามตัว อาร์คิมีดีสก็มักใช้นิ้วขีดลากไปตามตัวเป็นรูปทรงคณิตศาสตร์ ทีต่ นก�ำลังขบคิดอยู ่ หรือเวลาเห็นกองขีเ้ ถ้าหรือกองทราย ก็มกั ใช้ไม้ขดี ลากให้เป็นรูปเรขาคณิตต่างๆ

เมื่ออาร์คิมีดีสเริ่มมีชื่อเสียงด้านวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ กษัตริย์ไฮรอน (Hieron) ซึ่งเป็นพระญาติห่างๆ ของอาร์คิมีดีสจึง ทรงแต่งตั้งให้อาร์คิมีดีสเป็นที่ปรึกษาประจ�ำราชส�ำนัก และเมื่อมีเสียง ลือเสียงเล่าว่านายช่างที่ท�ำมงกุฎถวายพระองค์แอบเจือทองค�ำด้วยเงิน กษัตริย์ไฮรอนจึงทรงมอบหมายให้อาร์คิมีดีสตรวจสอบ

ในขัน้ ตอนของการค้นหาค�ำตอบนัน้ ต�ำนานเล่าขานว่า ขณะที่ อาร์คมิ ดี สี ครุน่ คิดปัญหานี ้ เขาไปอาบน�้ำทีส่ ถานอาบน�ำ้ สาธารณะ และ

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

9

พบว่าเมื่อเขาก้าวลงไปในอ่างที่มีน�้ำเต็ม น�้ำได้ล้นออกจากอ่าง และ ปริมาตรน�้ำที่ล้นออกมาเท่ากับปริมาตรตัวเขาพอดี การตระหนักใน สัจธรรมข้อนีท้ ำ� ให้เขารูว้ ธิ ที ดสอบความบริสทุ ธิข์ องมงกุฎทองค�ำและของ ช่างท�ำมงกุฎทันที เขารูส้ กึ ปีตยิ นิ ดีมาก จนลืมตัววิง่ ไปตามท้องถนนใน เมืองทัง้ ๆ ทีไ่ ม่มผี า้ ห่อหุม้ ตัวแม้แต่ชนิ้ เดียว พลางร้องตะโกนว่า Eureka !

Eureka ! ซึ่งแปลว่าข้ารู้แล้ว ข้ารู้แล้ว

การพบกฎการจม-ลอยของวัตถุช่วยให้อาร์คิมีดีสสามารถ พิสจู น์ได้วา่ ช่างท�ำมงกุฎได้ทจุ ริตยักยอกทองค�ำทีก่ ษัตริยป์ ระทานให้ท�ำ มงกุฎแล้วเจือเงินแทน ในต�ำราชือ่ On Floating Bodies ของอาร์คมิ ดี สี ก็ได้กล่าวถึงการจมและการลอยของวัตถุในน�ำ้ ว่าขึ้นกับความหนาแน่น ของวัตถุนนั้ เมือ่ เปรียบเทียบกับน�้ำ เช่น ถ้ามีความหนาแน่นมากกว่าน�้ำ มันก็จะจม แต่ถ้ามีความหนาแน่นน้อยกว่าน�้ำ มันก็จะลอย

หรือกรณีการชั่งวัตถุในน�้ำ อาร์คิมีดีสพบว่า น�้ำหนักของวัตถุ จะน้อยลงเสมอ ซึ่งน�้ำหนักของวัตถุที่ลดลงนี้จะมีค่าเท่ากับน�้ำหนัก ของน�้ำที่มีปริมาตรเท่าวัตถุนั้น เช่น ในกรณีก้อนเหล็กที่มีปริมาตร 1 ลูกบาศก์เซนติเมตร หากน�ำไปชัง่ ในน�ำ้ เหล็กก้อนนัน้ ก็จะเบาขึน้ 1 กรัม ซึ่งมวลที่ลดลงนี้เป็นมวลของน�้ำที่มีปริมาตร 1 ลูกบาศก์เซนติเมตรเท่า ก้อนเหล็กนั้น เป็นต้น

นอกจากจะมีผลงานด้านกลศาสตร์ของไหลให้นักเรียนได้ ร�่ำเรียนกันจนทุกวันนี้แล้ว อาร์คิมีดีสก็ยังสร้างผลงานด้านกลศาสตร์ และคณิตศาสตร์อีกมากมายด้วย เช่น ได้พบทฤษฎีของคานและรอก

ในความเป็นจริง ชาวอียิปต์โบราณรู้จักใช้คานขนหินสร้าง พีระมิดมานานนับ 2,500 ปีก่อนอาร์คิมีดีสเกิด แต่อาร์คิมีดีสเป็นนัก ฟิสิกส์คนแรกที่พบสูตรของคานซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ ความพยายาม (แรง) และความส�ำเร็จ (น�ำ้ หนักที่จะยก)

10

“หาที่ให้ข้าฯ ยืน แล้วข้าฯ จะเคลื่อนโลกให้ดู”

ความยินดีปรีดาในการพบกฎนีไ้ ด้สร้างความมัน่ ใจให้อาร์คมิ ดี สี มาก ถึงกับท�ำให้เขากล่าวว่า หากเขาสามารถออกไปยืนนอกโลกและมี คานกับหมอนหนุนที่เหมาะสม เขาจะสามารถยกโลกทั้งใบได้ (ความรู้ ฟิสิกส์ปัจจุบันแสดงให้เห็นว่า ฝันของอาร์คิมีดีสส�ำหรับเรื่องนี้ไม่มีทาง เป็นไปได้ เพราะถ้าเขาจะยกโลกโดยใช้ดวงจันทร์เป็นหมอนหนุน และ เอามวล 100 กิโลกรัมมาแขวนทีป่ ลายอีกข้างหนึง่ ของคาน คานดังกล่าว ต้องยาว 2.4x1016 ปีแสง)

การประดิษฐ์ระบบรอกพวงที่ประกอบด้วยรอกหลายตัว ท�ำให้ อาร์คิมีดีสเพียงคนเดียวสามารถดึงเรือที่มีผู้โดยสารเต็มล�ำให้เข้าจอด เทียบท่าได้อย่างไม่ลำ� บากยากเย็น การมีความรูแ้ ละความสามารถมาก เช่นนีท้ ำ� ให้กษัตริยไ์ ฮรอนทรงชืน่ ชมในความเป็นอัจฉริยะของอาร์คมิ ดี สี มาก ดังนั้นเมื่อนครซีราคิวส์ถูกกองทัพโรมันที่น�ำโดยนายพลมาร์เซลลัส (Marcellus) โจมตี กษัตริย์ไฮรอนจึงทรงขอร้องให้อาร์คิมีดีส

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

11

ช่วยออกแบบอาวุธสงครามต่อสู้ข้าศึก และอาร์คิมีดีสก็ได้ประดิษฐ์ เครื่องยิงกระสุนที่เป็นก้อนหินขนาดใหญ่ถล่มเรือข้าศึก เรือจึงต้องถอย ห่างจากฝัง่ จนพ้นพิสยั กระสุน ท�ำให้กองทัพโรมันไม่สามารถบุกยึดเมือง ได้

นายพลมาร์เซลลัสเองก็รสู้ กึ ท้อแท้ทไี่ ม่สามารถสูร้ บกับ “เทวดา” ผู้นี้ได้ จึงใช้วิธีโอบล้อมเมืองแทนการปิดกั้นที่ยาวนาน 3 ปีท�ำให้ชาว เมืองชะล่าใจคิดไปว่าข้าศึกเลิกล้มความคิดที่จะยึดครองเมืองแล้ว จึง ได้จัดงานสรรเสริญเทพธิดาไดอานาจนลืมคิดป้องกันเมือง

เมือ่ มาร์เซลลัสเห็นโอกาส เขาจึงส่งกองทัพโจมตียดึ เมืองซีราคิวส์ได้อย่างง่ายดาย ความชื่นชมและศรัทธาในอาร์คิมีดีสท�ำให้มาร์เซลลัสออกค�ำสั่งให้ทหารน�ำตัวอาร์คิมีดีสมาพบ

เมื่อทหารเห็นอาร์คิมีดีสก�ำลังใช้ไม้ขีดเขียนกองทรายเป็นรูป เรขาคณิตโดยไม่สนใจใครหรืออะไร จึงออกค�ำสั่งให้เขาไปหาแม่ทัพ มาร์เซลลัสทันที แต่อาร์คิมีดีสปฏิเสธโดยบอกว่าจะตามไปหลังจาก

หนึ่งในอาวุธที่อาร์คิมีดีสประดิษฐ์ขึ้นเพื่อใช้ป้องกันเมือง ได้แก่ กระจกซึ่งรวม แสงอาทิตย์แล้วสะท้อนไปเผาเรือข้าศึก จิตรกรรมฝาผนังแสดงการใช้อาวุธ อานุภาพร้ายแรงนี้ อยู่ที่เมืองฟลอเรนซ์ วาดโดย กุยลิโอ ปาริจี เมื่อปี พ.ศ. 2143

16

มาจากต�ำราเล่มอืน่ การอ่านต�ำราจึงเปรียบเสมือนการน�ำเราในปัจจุบนั ย้อนอดีตสูย่ คุ อาร์คมิ ดี สี และสูค่ วามรูใ้ นสมัยนัน้ ด้วยเหตุนมี้ นั จึงเป็น ต�ำราที่มีคุณค่าทางประวัติของวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์มาก

ข้อมูลต่างๆ เท่าทีป่ รากฏ ณ วันนี ้ แสดงให้เห็นว่า ข้อความที่ ไฮเบิรก์ อ่านได้นนั้ แตกต่างจากข้อความจริงๆ โดยต�ำรากล่าวถึงทฤษฎี สมดุลของระนาบ กฎของการสมดุล รวมทั้งจุดศูนย์ถ่วงของรูประนาบ ด้วย ต�ำรายังกล่าวถึงกฎการลอย กฎของเกลียว สูตรค�ำนวณพื้นทีผ่ ิว และปริมาตรของทรงกลม ซึ่งอาร์คิมีดีสพบว่าอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ ผิวกับปริมาตรของทรงกลมใดๆ จะเท่ากับ 3/r เสมอ โดย r คือรัศมี ของทรงกลมนั้น ส่วนในบทที่เกี่ยวกับวงกลม อาร์คิมีดีสพบว่า π มี ค่าประมาณ 3.14

ต�ำราเล่มนีย้ งั แสดงให้เห็นอีกว่า อาร์คมิ ดี สี ชอบศึกษาทรงกลม และทรงกระบอกมาก ถึงขนาดขอร้องให้สร้างวัตถุรูปทรงกลมบรรจุใน ทรงกระบอกทีม่ สี ว่ นสูงเท่าเส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลม วางบนหลุม ศพเขา เพราะเขาคิดว่า การพบว่าอัตราส่วนระหว่างปริมาตรของทรง กลมกับทรงกระบอกดังกล่าวมีค่าเท่ากับ 2/3 เสมอ เป็นความส�ำเร็จ ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของเขา

แม้ต�ำราเล่มนี้ก็มีทฤษฎีบทที่ผิดเหมือนกัน และบางบทก็ไม่ สมบูรณ์ แต่การแกะอ่านต�ำราก็ท�ำให้โลกทุกวันนี้ทราบว่าอาร์คิมีดีสคือ นักฟิสิกส์คนแรกของโลกที่น�ำคณิตศาสตร์มาใช้ในฟิสิกส์ และท�ำให้เรา ประจักษ์ในความเป็นอัจฉริยะของอาร์คิมีดีส ซึ่งอาร์คิมีดีสได้ใช้ต�ำรา ดังกล่าวเป็นยานเวลาส่งความนึกคิดของเขาถึงเราและโลกอนาคต

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก

17

กาลิ เ ลโอ Galileo

ผูย้ ดึ มัน่ ต่อความจริง ที่ตนค้นพบ

ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

พ.ศ. 2107-2185

เรารู้จัก กาลิเลอิ กาลิเลโอ (Galilei Gali

leo) ในฐานะนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ที่สุดคน

หนึ่งของโลก เขาเป็นบุคคลแรกที่ใช้กล้อง โทรทรรศน์แสดงให้มนุษย์รธู้ รรมชาติของจักรวาล และรูว้ า่ โลกเป็นเพียง ดาวบริวารดวงหนึ่งของดวงอาทิตย์เท่านั้น เขายังเป็นนักวิทยาศาสตร์ คนแรกที่ใช้คณิตศาสตร์อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ในธรรมชาติ การ ทดลองวิทยาศาสตร์ของกาลิเลโอได้วางรากฐานให้นิวตันพัฒนาวิชา กลศาสตร์ในเวลาต่อมา

กาลิเลโอเกิดทีเ่ มืองปิซา ประเทศอิตาลี เมือ่ วันที ่ 15 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2107 บิดาของเขาเป็นนักปรัชญาทีม่ ฐี านันดรศักดิส์ งู ในวัยเด็ก กาลิเลโอชอบสร้างอุปกรณ์และเครื่องจักรกลต่างๆ เมื่ออายุได้ 19 ปี กาลิเลโอตั้งใจจะศึกษาแพทย์ แต่เมื่อเห็นตะเกียงโคมระย้าที่แขวน จากเพดานมหาวิหารในเมืองปิซาแกว่งไปมา เขาพบว่าไม่ว่าตะเกียง

18

โคมระย้าในมหาวิหารเมืองปิซา ซึ่งกาลิเลโอเฝ้ามองจนค้นพบกฎของลูกตุ้มนาฬิกา

จะแกว่งมากหรือน้อยเพียงใด เวลาทีโ่ คมแกว่งไปจนครบหนึง่ รอบจะไม่ เปลี่ยนแปลงเลย

การค้นพบกฎของลูกตุ้มนาฬิกา (pendulum) ครั้งนั้น ท�ำให้ กาลิเลโอดีใจมากถึงกับเลิกเรียนวิชาแพทย์ แล้วหันมาเรียนฟิสิกส์จน ส�ำเร็จ จากนั้นเขาได้รับการบรรจุเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยปิซา

เมือ่ มีอายุได้ 24 ปีแววอัจฉริยะของกาลิเลโอก็เริม่ ฉายแสง เมือ่ เขาพบว่าค�ำสอนของอริสโตเติลที่ผู้คนทั่วโลกพากันเชื่อถือมานานร่วม 2,000 ปีนั้นเป็นเรื่องเหลวไหล อริสโตเติลสอนว่า ถ้าปล่อยวัตถุที่หนัก ไม่เท่ากันสองก้อนพร้อมกัน วัตถุที่หนักกว่าจะตกถึงพื้นก่อนวัตถุที่เบา แต่กาลิเลโอไม่เชือ่ เขาคิดว่าวัตถุทกุ ก้อนไม่วา่ จะหนักหรือเบาเพียงใด

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก

19

ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

กล้องโทรทรรศน์ของกาลิเลโอ

หากปล่อยจากทีส่ งู พร้อมกันก็จะตกถึงพืน้ พร้อมกันทุกครัง้ ไป แต่ถงึ แม้ เขาจะทดลองให้ทกุ คนประจักษ์ดว้ ยสายตา ผูค้ นส่วนใหญ่กย็ งั คิดว่าเขา เล่นมายากล ในเวลาต่อมาเขาก็ลาออกจากการเป็นอาจารย์มหาวิทยาลัย ปิซา มาสอนที่มหาวิทยาลัยปาดัวแทน

เมือ่ มีอายุ 45 ปี กาลิเลโอได้ยนิ ข่าวว่ามีทศั นอุปกรณ์ชนิดหนึง่ ที่สามารถท�ำให้วัตถุที่อยู่ไกลปรากฏเสมือนอยู่ใกล้ได้ เขาจึงพยายาม สร้างอุปกรณ์ชนิดนี้ขึ้นมาด้วยตนเอง โดยใช้เลนส์นูนและเลนส์เว้าติดที่ ปลายทั้งสองของท่อกลวงข้างละหนึ่งอัน กล้องโทรทรรศน์ที่เขาสร้าง ขึ้นนี้มีก�ำลังขยาย 32 เท่า

เมื่อเขาน�ำกล้องวิเศษนี้ไปแสดงที่เมืองเวนิซ ผลงานของเขา สร้างความประทับใจให้คนทีม่ าชมนิทรรศการมาก เขาจึงได้รบั การแต่ง ตั้งเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ประจ�ำมหาวิทยาลัยปาดัวทันที จากนั้น

112

อยู่ในพิพิธภัณฑ์ของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์

นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่คนอื่นๆ ได้กล่าวเชิดชูแมกซ์เวลล์อย่าง ประทับใจ เช่น อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ กล่าวถึงแมกซ์เวลล์ว่า “One scientific epoch ended and another began with James Clerk Maxwell” และ “The special theory of relativity owes its origin to Maxwell’s equation of the electromagnetic fields” ส�ำหรับ โรเบิร์ต แอนดรูวส์ มิลิแกน (Robert Andrews Millikan) ก็สรรเสริญ แมกซ์เวลล์ว่า “One of the most penetrating intellectual of all time” และ มักซ์ พลังค์ พูดถึงแมกซ์เวลล์วา่ “He achieved greatness unequalled.” ส่วน ริชาร์ด ไฟย์นแมน (Richard Feynman) ก็ยกย่อง ว่า “From a long view of the history of mankind seen from, ten thousand years from now, there can be little doubt that the most significant event of the 19th century will be judged as Maxwell’s discovery of the laws of electrodynamics.”

คุณหาอ่านหนังสือชีวประวัติของแมกซ์เวลล์ เพิ่มเติมได้จาก James Clerk Maxwell : Physicist and Natural Philosopher โดย ซี. ดับเบิลยู. เอฟ. เอเวอริตต์ (C.W.F. Everitt) ซึ่งจัดพิมพ์โดย Charies Scribner’s Sons. หรือ The Man Who Changed Everything : The Life of James Clerk Maxwell โดย เบซิล มาฮอน (Basil Mahon) จัดพิมพ์โดย Wiley เมือ่ ปี พ.ศ. 2546 หนา 254 หน้า และราคา 27.95 ดอลลาร์

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก

113

ไอน์ ส ไตน์ Einstein

นักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด ในคริสต์ศตวรรษที่ 20

ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

พ.ศ. 2422-2498

อัลเบิรต์ ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) เป็น

นักวิทยาศาสตร์ที่โลกรู้จักดีที่สุด เขาถือ

ก�ำเนิดเมื่อวันที่ 14 มีนาคม พ.ศ. 2422 ที่ เมืองอูล์ม ประเทศเยอรมนี บิดาชื่อ แฮร์มันน์ ไอน์สไตน์ (Hermann Einstein) เป็นพ่อค้า มารดาชื่อ พอลีน (Pauline) มีนามสกุลเดิมว่า คอค (Koch) เมือ่ ไอน์สไตน์มอี ายุ 2 ขวบ แม่ให้กำ� เนิดลูกสาวชือ่ มาเรีย (Maria) เป็นพี่น้องร่วมท้องเพียงสองคนของไอน์สไตน์ จากนั้น ครอบครัวได้อพยพไปอยู่ที่เมืองมิวนิก

ไอน์สไตน์เข้าศึกษาในโรงเรียนมัธยมที่นั่น เขาเรียนได้ดี (ต�ำนานมักเล่าว่าไอน์สไตน์เรียนหนังสือไม่เก่ง ทั้งนี้คงเป็นเพราะเขา ไม่ชอบวิชาบางวิชาที่ถูกบังคับให้เรียน) ในช่วงเวลานั้นไอน์สไตน์ได้ เรียนดนตรี เล่นไวโอลิน และศาสนายิวด้วย ท�ำให้ไอน์สไตน์คลั่งไคล้ ศาสนามาก แต่ เ มื่ อ ได้ อ ่ า นหนั ง สื อ เรขาคณิ ต ของยู ค ลิ ด และงาน

114

ไอน์สไตน์ในวัยเด็ก

เขียนของคานท์ เขาก็หมดความสนใจศาสนาทันที

ในปี พ.ศ. 2438 ไอน์สไตน์สอบเข้าศึกษาระดับปริญญาตรีที่ สถาบันเทคโนโลยีสวิสเฟเดอรัล (อีทเี อช) ทีเ่ มืองซูรกิ ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ แต่สอบไม่ได้เพราะท�ำคะแนนวิชาวรรณคดีและประวัติศาสตร์ การเมืองได้ไม่ด ี จึงไปศึกษาเพิม่ เติมทีโ่ รงเรียนมัธยมแห่งเมืองอาเราใน สวิตเซอร์แลนด์ อีก 1 ปีต่อมาเขาก็สอบเข้าได้ และในปีเดียวกันนั้น เองไอน์สไตน์ได้ถอนสัญชาติเยอรมันของตน

ขณะศึกษาที่อีทีเอชเป็นเวลานาน 4 ปี ไอน์สไตน์ท�ำคะแนน การเรียนวิชาทั่วไปได้ไม่ดีนัก เพราะมักใช้เวลาศึกษาวิชาต่างๆ ด้วย ตนเองเป็นส่วนใหญ่ แต่กส็ อบผ่านในทีส่ ดุ และส�ำเร็จการศึกษาปริญญาตรี ด้วยคะแนนระดับดี ท�ำให้สามารถประกอบอาชีพเป็นครูสอนวิชาฟิสกิ ส์ และคณิตศาสตร์ในระดับมัธยมได้ จึงได้งานท�ำเป็นครูพิเศษนาน 2 ปี และได้งานประจ�ำเป็นพนักงานจดสิทธิบตั รทีก่ รุงเบิรน์ ในสวิตเซอร์แลนด์

เมื่ออายุ 24 ปี ไอน์สไตน์แต่งงานกับ มิเลวา มาริก (Mileva Maric) ผูม้ เี ชือ้ สายกรีก-เซอร์เบีย และเคยเป็นเพือ่ นร่วมชัน้ ของไอน์สไตน์

สุดยอดนักฟิสิกส์โลก

115

มิเลวากับบุตรทั้งสองคน ฮานส์และเอดูอาร์ด

ศ. ดร. สุทัศน์ ยกส้าน

ทีอ่ ที เี อช ก่อนแต่งงานไอน์สไตน์มบี ตุ รสาวคนหนึง่ กับมิเลวา ชือ่ ลีเซอร์ล (Lieserl) หลังแต่งงานมีบุตรชายอีกสองคน ส�ำหรับบุตรสาวไม่มีใครรู้ ชะตากรรมสุดท้ายของนาง แต่สำ� หรับบุตรชายชือ่ ฮานส์ อัลเบิรต์ (Hans Albert) นั้นได้เป็นศาสตราจารย์วิชาวิศวกรรมศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย แคลิฟอร์เนียทีเ่ บิรก์ ลีย ์ ส่วนเอดูอาร์ด (Eduard) ผูเ้ ป็นบุตรชายอีกคน ได้เข้าศึกษาวิชาแพทยศาสตร์ แต่ลม้ ป่วยเป็นจิตเภท และเสียชีวติ ในโรง พยาบาลโรคจิตในเวลาต่อมา

ไอน์สไตน์กับเอลซา ภรรยาคนที่ 2

สํารวจชีวิตนักฟสิกสชั้นแนวหนา

ผู ศึกษาปรากฏการณ ทางกายภาพตั้งแต อะตอมไปจนถึงจักรวาล

สุ ด ย อ ด

นักฟสิกสโลก

ศักดิ์ศรี บุคลิก และจิตวิญญาณ ของนักฟ สิกส ผู พลิกโฉมหน าของโลก ด วยการสร างองค ความรู ใหม ให มนุษยชาติได นํามาใช ในเชิงสร างสรรค

ราคา 220 บาท

ISBN 978-974-484-332-6 โคเปอร นิคัส ลอร ดเคลวิน แฟร มี มักซ บอร น อาร คิมีดีส แมกซ เวลล โจเซฟ เฮนรี ชเรอดิงเงอร เกิพเพิร ด-เมเยอร โบลต ซมันน เพาลี ฟ น เดอร วาลส รัทเทอร ฟอร ด ฮอยเกนส cover5.indd 1

นักฟสิกสโลก โดย

ศ. ดร. สุทัศน ยกสาน

ศ. ดร. สุทัศน ยกสาน

หมวดวิทยาศาสตร

สุดยอด

220.นิวตัน ไฟย นแมน มารี คูรี นีลส โบร มักซ พลังค ไฮเซนแบร ก ฮอว คิง พอล ดิแรก ฟาราเดย ไอน สไตน กาลิเลโอ 22/3/2011 15:24