วิดีโอ

สรุป

จริงๆ แล้วธรรมชาติของจักรวาลคืออะไร

เพื่อที่จะตอบคำถามนี้

มนุษย์ได้คิดเรื่องราวต่างๆ ขึ้นมามากมาย เพื่อที่จะอธิบายความเป็นไปของโลกนี้

เราทดสอบเรื่องราวที่คิด และเรียนรู้ว่าอะไรที่ควรเก็บไว้ และอะไรที่ควรโยนทิ้งไป

แต่ยิ่งเราเรียนรู้ลึกลงไปเท่าไหร่

เราก็ยิ่งเจอกับความสลับซับซ้อนและความแปลกประหลาด

และบางเรื่องก็แปลกมากจริงๆ

นั่นแหละ มันเลยบอกได้ยากว่า จริงๆ แล้ว เรื่องราวเหล่านั้นมันเป็นอย่างไร

เช่นทฤษฎีสตริง

หนึ่งในทฤษฎีที่โด่งดัง ยังเป็นที่ถกเถียง และมักทำให้หลายๆ คนเข้าใจผิด

เกี่ยวกับธรรมชาติของสรรพสิ่ง

ทำไมเราถึงคิดมันขึ้นมา และมันถูกต้องรึเปล่า

หรือเป็นแค่ความคิดหนึ่ง ที่เราควรโยนทิ้งไปซะ

เพื่อให้เข้าใจธรรมชาติของความเป็นจริง

เรามองดูสิ่งต่างๆ อย่างใกล้ชิด และก็ต้องประหลาดใจกับมัน

วิวทิวทัศน์พิศวงในดงฝุ่น

สวนสัตว์แห่งสิ่งมีชีวิตแปลกประหลาด

หุ่นยนต์โปรตีนอันสลับซับซ้อน

พวกมันถูกสร้างมาจากโมเลกุล

ที่ถูกสร้างมาจากสิ่งเล็กกว่านั้นจำนวนนับไม่ถ้วน

“อะตอม” นั่นเอง

เราคิดว่ามันคือขั้นสุดท้ายของความเป็นจริง

จนเราจับอะตอมชนกันอย่างแรง

และค้นพบสิ่งที่แบ่งแยกไม่ได้อีก

อนุภาคพื้นฐาน

แต่ตอนนี้เราเจอปัญหา

มันเล็กมากจนเรามองมันไม่เห็น

ลองคิดดูสิ การมองเห็นคืออะไร

การจะมองเห็นได้ เราต้องมีแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นนั้นกระทบผิววัตถุ

แล้วก็สะท้อนกลับมาเข้าตาเรา

คลื่นแสงนั้นหอบเอาข้อมูลของวัตถุ

ที่ีสมองคุณนำมาสร้างเป็นภาพ

ถ้ามันไม่สะท้อนเข้าตา คุณก็มองไม่เห็น

การมองเห็นจึงเป็นการสัมผัสแบบใช้พลังงานไม่ใช่เกิดได้เอง

ปกติมันไม่เคยเป็นปัญหา

แต่กับอนุภาคนี่สิ

มันเล็ก

เล็กมาก

เล็กมากๆ

เล็กมากจนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เราเคยชิน

นั้นใหญ่จนวิ่งไม่ชนมัน

แสงวิ่งผ่านมันไป

เราแก้ปัญหาได้ด้วยการสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ที่มีความยาวคลื่นเล็กมากๆ

แต่นั่นหมายถึงพลังงานที่เพิ่มขึ้น

ดังนั้นคลื่นที่มีพลังงานสูงชนเข้ากับอนุภาค

มันเปลี่ยนแปลงอนุภาค

ถ้าเรามองที่อนุภาค เราเปลี่ยนแปลงมัน

เราเลยไม่สามารถวัดอนุภาคพื้นฐานได้อย่างแม่นยำ

ความจริงข้อนี้สำคัญมากจนมีคนตั้งชื่อให้

“หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก”

พื้นฐานของควอนตัมฟิสิกส์

แล้วอนุภาคมีหน้าตาเป็นไงกัน

ธรรมชาติมันเป็นยังไง

เราไม่รู้

ถ้าเราตั้งใจดูดีๆ

เราจะเห็นภาพมัวๆ ของขอบเขต

แต่นั่นไม่ใช่ตัวอนุภาค

เรารู้ว่ามันมีอยู่จริง

แต่ถ้าเป็นอย่างนั้น

เราทำอะไรกับมันได้บ้าง

เราทำสิ่งที่ทำได้และค้นหาวิธีการใหม่ๆ

กระบวนการทางคณิตศาสตร์

เรื่องราวของอนุภาคแบบจุด

เราสมมุติว่าอนุภาคคือจุดในที่ว่าง

อิเล็คตรอนคือจุดที่ีมีประจุและมวลจำเพาะ

ทุกอนุภาคต่างไม่เหมือนกัน

ทำแบบนี้ นักฟิสิกส์จะสามารถระบุได้

แล้วก็คำนวณการมีปฏิสัมพันธ์กันของอนุภาค

นี่คือทฤษฎี “สนามควอนตัม” และมันแก้ปัญหาได้มากมาย

แบบจำลองมาตรฐานทั้งหมดของฟิสิกส์อนุภาคสร้างขึ้นจากมัน

และสามารถทำนายเหตุการณ์ได้หลายอย่าง

สมบัติทางควอนตัมของอิเล็คตรอน

ได้ถูกทดสอบและมีความแม่นยำถึง

0.

0.00

0.000

0.000000

0.00000000

0.0000000000

0.000000000000

0.0000000000002 %

ถึงอนุภาคจะไม่ใช่จุด

แต่ถ้าเรามองว่ามันเป็นจุด

เราได้เห็นภาพรวมของจักรวาลได้ค่อนข้างชัดเจน

ความคิดนี้ไม่เพียงขับเคลื่อนวงการวิทยาศาสตร์

มันยังเป็นจุดกำเนิดเทคโนโลยีที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน

แต่ยังมีอีกปัญหาใหญ่

แรงโน้มถ่วง

ในกลศาสตร์ควอนตัม แรงกายภาพทั้งหมด เกิดขึ้นเพราะอนุภาคบางตัว

แต่จากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

แรงโน้มถ่วงไม่ใช่แรงเหมือนแรงอื่นๆ ในจักรวาล

ถ้าจักรวาลคือฉากละคร

อนุภาคก็คือนักแสดง

แต่แรงโน้มถ่วงคือฉาก

ว่ากันง่ายๆ แรงโน้มถ่วงเป็นทฤษฎีเรขาคณิต

เรขาคณิตของกาลอวกาศในตัวมันเอง

อย่างเช่นระยะทาง ที่เราสามารถวัดออกมาได้อย่างแม่นยำ

แต่เนื่องจากไม่มีวิธีวัดสิ่งต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ ในโลกควอนตัม

แรงโน้มถ่วงเลยใช้กับควอนตัมฟิสิกส์ไม่ได้

เมื่อนักฟิสิกส์พยายามใส่แรงโน้มถ่วง เข้าไปในเพื่อสร้างอนุภาคใหม่

สมการก็พังทลาย

และนี่คือปัญหาใหญ่มาก

ถ้าเราจับแรงโน้มถ่วงกับควอนตัมฟิสิกส์และแบบจำลองมาตรฐานรวมกันได้

เราจะได้ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง

คนฉลาดๆ ก็เลยนั่งคิดทฤษฎีใหม่ๆ

อย่างถามว่า อะไรที่ซับซ้อนกว่าจุด

เส้น

เส้นหรือสตริง

ก็เลยเกิดทฤษฎีสตริงขึ้นมา

สิ่งที่ทำให้ทฤษฎีสตริงพิเศษมาก

คือมันสามารถอธิบายอนุภาคมูลฐานได้มากมาย

เหมือนกับเส้นเชือกที่สั่นไม่เท่ากัน

เหมือนอย่างสายไวโอลินที่สั่นไม่เท่ากัน สามารถให้เสียงที่ไม่เหมือนกัน

เส้นเชือกที่อธิบายอนุภาคต่างๆ

ยิ่งไปกว่านั้น ยังรวมถึงแรงโน้มถ่วงด้วย

ทฤษฎีสตริงให้ความหวังในการรวมแรงพื้นฐานทั้งหมดของจักรวาล

เป็นผลทำให้ตื่นเต้นกันอย่างมาก

ทฤษฎีสตริงถูกเลื่อนระดับอย่างรวดเร็วว่าอาจจะเป็นทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง

แต่โชคร้าย ทฤษฎีสตริง

ยังมีปัญหาพัวพันเหมือนเส้นเชือก

คณิตศาสตร์จำนวนมาก ในทฤษฎีสตริง

ใช้งานไม่ได้ในจักรวาลของเราที่มี 3 มิติ และ 1 มิติเวลา

ทฤษฎีสตริงต้องการถึง 10 มิติ ถึงจะใช้งานได้

ดังนั้นนักทฤษฎีสตริงจึงทำการคำนวณในแบบจำลองจักรวาล

แล้วกำจัด 6 มิติที่เพิ่มเข้ามา แล้วใช้อธิบายจักรวาลของเรา

แต่จนตอนนี้ก็ยังไม่มีใครทำสำเร็จ

และยังไม่มีการทดลองที่พิสูจน์ทฤษฎีสตริง

ดังนั้นทฤษฎีสตริงจึงไม่ได้เผยธรรมชาติของจักรวาล

อาจมีคนโต้แย้งว่า

ทฤษฎีสตริงไม่มีประโยชน์เลย

วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องของการทดลอง และการทำนาย

ถ้าเราทำแบบนั้นไม่ได้

ทำไมเรายังยอมรับทฤษฎีสตริงอยู่?

ประเด็นคือเราจะเอามันไปใช้ยังไง

ฟิสิกส์มีพื้นฐานมาจากคณิตศาสตร์

สองบวกสองเป็นสี่

มันเป็นจริงเสมอ ไม่ว่าจะคิดยังไง

และคณิตศาสตร์ในทฤษฎีสตริงก็เหมือนกัน

นั่นคือเหตุผลว่าทำไมทฤษฎีสตริงถึงยังใช้ได้อยู่

จินตนาการว่าคุณต้องการต่อเรือสำราญ

แต่คุณมีแต่พิมพ์เขียวของเรือพายเล็กๆเท่านั้น

ยังมีข้อแตกต่างหลายประการ

เครื่องยนต์

วัสดุ

ขนาดเรือ

แต่พื้นฐานแล้วเรือทั้งสองแบบเหมือนกัน

มันลอยน้ำได้

ดังนั้นด้วยการศึกษาพิมพ์เขียวของเรือเล็ก

คุณอาจจะได้เรียนรู้วิธีการต่อเรือสำราญได้

ด้วยทฤษฎีสตริง

เราเอามาใช้ตอบปัญหาเรื่อง แรงโน้มถ่วงควอนตัม

ที่เป็นปัญหาให้นักฟิสิกส์มาหลายทศวรรษ

อย่างเช่นหลุมดำทำงานยังไง

หรือความย้อนแย้งเชิงข้อมูล

ทฤษฎีสตริงอาจนำเราไปสู่เส้นทางที่ถูกต้อง

เมื่อใช้ในเจตนารมณ์นี้

ทฤษฎีสตริงกลายเป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับนักฟิสิกส์ทฤษฎี

และช่วยให้พวกเขาค้นพบแง่มุมใหม่ ๆ ของโลกควอนตัม

และคณิตศาสตร์อันสวยงามด้วย

ดังนั้นบางทีเรื่องราวของทฤษฎีสตริง

ไม่ใช่ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่ง

แต่เป็นเหมือนเรื่องราวของอนุภาคจุด

ที่อาจจะเป็นประโยชน์อย่างมาก

เรายังไม่รู้ว่าความจริงของธรรมชาติว่าเป็นยังไง

แต่เราจะคิดหาเรื่องราวมาทดลองเรื่อยๆ

จนกระทั่งวันหนึ่ง

หวังว่า

เราจะได้รู้

มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสวิสส์ เป็นผู้สนับสนุนวิดีโอนี้

และการทุ่มเทของที่ปรึกษาวิทยาศาสตร์ อเลซซานโดร ซฟอนดรินี