What is Relativity?

What is Relativity?

ผู้แต่ง แอล ดี แลนเดา และ จี บี รูเมอร์
ตีพิมพ์ครั้งแรก ปี ค.ศ. ๑๙๕๙
ประเภท ฟิสิกส์
พิมพ์โดย สำนักพิมพ์โดเวอร์ พับลิเคชัน
ต้นฉบับเดิม ภาษารัสเซีย
แนะนำโดย ดร. สิวินีย์ สวัสดิ์อารี


ทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งเสนอโดยไอน์สไตน์ในช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ ๒๐ ถือว่าเป็นทฤษฎีที่มีส่วนต่อการเปลี่ยนแปลงแนวคิด โลกทัศน์ และกระบวนการในการศึกษา ทั้งยังถูกตีความอย่างกว้างขวาง ไม่ได้จำกัดอยู่แต่เพียงในแวดวงวิทยาศาสตร์เท่านั้น

ทฤษฎีสัมพัทธภาพนี้ถือว่าเป็นทฤษฎีพื้นฐานในวิชาฟิสิกส์ แต่ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะอธิบายให้เข้าใจได้ง่ายๆ นักฟิสิกส์หลายยุคหลายสมัย รวมทั้งตัวผู้เสนอทฤษฎีเอง ต่างก็พยายามที่จะอธิบายต่อสาธารณชน โดยไม่จำกัดว่ามีพื้นฐานความรู้ทางฟิสิกส์อยู่มากน้อยเพียงไร ดังจะเห็นว่า มีหนังสือมากมายที่ถูกเขียนขึ้นเพื่ออธิบายทฤษฎีที่ว่านี้ แต่ความสำเร็จของหนังสือแต่ละเล่มก็แตกต่างไป เล่มที่เขียนขึ้นโดยแลนเดา นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลชาวรัสเซีย เป็นตัวอย่างที่ดี ของความพยายามในการสื่อสารความรู้วิทยาศาสตร์เฉพาะทาง ให้กับบุคคลทั่วไป


หนังสือของแลนเดาจะเล่มไม่ใหญ่ แต่ละบทจะถูกแบ่งออกมาเป็นหัวข้อย่อยๆ แต่ละหัวข้อจะถูกอธิบายอย่างกระชับ ชัดเจน ไม่เยิ่นเย้อ บทความของเขาที่ถูกตีพิมพ์ในวารสารต่างๆ ได้รับการยกย่องว่า สั้นกระชับ แต่สมบูรณ์ในตัวเอง ถือได้ว่าเป็นนักฟิสิกส์คนหนึ่งที่เขียนเก่ง ดังที่มีผลงานการเขียนตำราเป็นที่ประจักษ์หลายเล่มด้วยกัน


ในหนังสือ “สัมพัทธภาพคืออะไร?” นี้ แลนเดามุ่งอธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพ ที่ยากต่อการทำความเข้าใจต่อคนทั่วไป หนังสือเล่มนี้รวมบรรณานุกรมแล้ว หนาเพียงแค่ ๗๐ หน้า ตัวหนังสือก็โต อ่านง่าย สบายตา ที่สำคัญไม่มีสมการคณิตศาสตร์ขวางหูขวางตา จะมีก็แต่การบวก/ลบ/คูณ/หารตัวเลขง่ายๆ ชุดหนึ่ง ซึ่งมีอยู่สองสามแห่ง ทั้งยังเลือกใช้รูปภาพมาช่วยในการอธิบายอย่างมีประสิทธิภาพ

สิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งของหนังสือเล่มเล็กนี้ก็คือคำถามต่างๆ ที่ตั้งขึ้น และพยายามตอบ รวมทั้งการท้าทายผู้อ่านให้ก้าวออกจากความเคยชินเดิมๆ หรือแนวความคิดเดิมอยู่เป็นระยะๆ การท้าทายดังกล่าวอาจทำให้หลายคนคิดว่าแลนเดาชื่นชม และยกย่องการเป็นนักฟิสิกส์ของตัวเขาเองเสียเหลือเกิน

ผู้ปริทัศน์คิดว่า เจตนาจริงๆ ของแลนเดาอาจจะเพียงแค่ตั้งใจเล่าถึงการทำงานของนักฟิสิกส์ ว่าคนกลุ่มนี้ทำงานบนข้อมูลเกี่ยวกับธรรมชาติที่รวบรวมมาได้ และถือว่าปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเป็นตัวกำหนดทางเดินของทฤษฎี แม้ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวนั้นจะขัดกับความรู้สึกของเรา ขัดแย้งกับทฤษฎีที่มีอยู่แต่เดิม หรือขัดกับความเข้าใจที่เรามีเกี่ยวกับธรรมชาติก็ตาม แลนเดากล่าวไว้ในหนังสือเล่มนี้เกี่ยวกับ “สิ่งที่ถูกเรียกขานว่าสามัญสำนึก” ว่า

“สิ่งที่ถูกเรียกขานว่าสามัญสำนึกไม่ใช่สิ่งใดเลย นอกเสียจากความคิดเห็นทั่วไป และนิสสัยความเคยชินที่จำเริญวัยขึ้นจากชีวิตประจำวัน เป็นลำดับขั้นของความเข้าใจที่สะท้อนภาพการทดลองบางอย่าง”
และกล่าวถึงกระบวนการ ที่วิทยาศาสตร์เผชิญหน้ากับความขัดแย้งระหว่างสามัญสำนึก กับข้อมูลการทดลองใหม่ๆ ว่า
“วิทยาศาสตร์มิได้หวั่นเกรงการปะทะกับสิ่งที่รียกว่าสามัญสำนึก หากหวาดหวั่นต่อความไม่ลงตัว ระหว่างแนวคิดที่มีอยู่กับข้อเท็จจริงใหม่จากการทดลอง และเมื่อมีความไม่ลงตัวที่ว่าเกิดขึ้น วิทยาศาสตร์ก็ไม่รั้งรอที่จะบทขยี้แนวคิดก่อนหน้านั้น และยกระดับความรู้ของเราให้สูงขึ้น”

ดังนั้น หนังสือเล่มเล็กเล่มนี้ไม่เพียงแต่อธิบายทฤษฎีสัมพัทธภาพเท่านั้น แต่ยังสอดแทรกมุมมองของผู้เขียนเกี่ยวกับกระบวนการทางวิทยาศาสตร์อีกด้วย

หนังสือ ”สัมพัทธภาพคืออะไร?” แบ่งออกเป็น ๖ บท โดยเริ่มจากตัวอย่างในชีวิตประจำวันที่ยืนยันหลักการของสัมพัทธภาพ ก่อนจะแยกย่อยคุณสมบัติสัมพัทธ์ของปริมาณทางฟิสิกส์ ตั้งแต่ตำแหน่งที่ตั้ง อัตราเร็ว แสง เวลา ไล่เลียงไปจนถึงมวลของวัตถุ ทั้งยังกล่าวถึงโลกทัศน์ที่เปลี่ยนแปลงไปจากผลของทฤษฎีสัมพัทธภาพนี้


แลนเดาเริ่มเล่าด้วยตัวอย่างของสัมพัทธภาพที่เราคุ้นชิน ตัวอย่างง่ายๆ หลายๆ ตัวอย่างถูกยกขึ้นมาเพื่อแสดงให้เราเห็นว่า ข้อมูลทั้งหลายที่เรามีอยู่เกี่ยวกับตำแหน่งแห่งที่ ซ้ายขวา หน้าหลัง เล็กใหญ่ สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับมุมมอง หรือจุดที่เรามองออกไปเทียบกับสิ่งที่เรามองอยู่ ผู้ปริทัศน์เห็นว่า จุดมุ่งหมายของเขาน่าจะอยู่ที่การแสดงให้เห็นความสำคัญของจุดอ้างอิง เช่น ถ้าเราจะบอกว่าบ้านหลังหนึ่งอยู่ด้านซ้ายหรือขวาของถนน เราคงต้องบอกด้วยว่าเรามองบ้านนั้นจากด้านไหน

หลังจากนั้น แลนเดาจึงกล่าวถึงธรรมชาติของที่ตั้งและอัตราเร็ว ว่าสัมพัทธ์กับสิ่งอื่นอย่างไร ด้วยการเล่าถึงการเดินทางของสุภาพสตรีสองท่าน ที่เดินทางโดยรถไฟจากมอสโควไปยังวลาดิวอสต็อก ซึ่งเป็นการเดินทางที่กินเวลาหลายวัน สุภาพสตรีสองท่านนี้นัดหมายที่จะมานั่งเขียนจดหมายด้วยกันตรง “ที่เดิม” ทุกๆ วัน ผู้รับจดหมายอาจจะไม่เห็นด้วยกับการที่เธอบอกว่าเธอเขียนจดหมายจากที่เดิม เพราะผู้รับจดหมายได้รับจดหมายที่ประทับตราไปรษณีย์จาก ”ต่างเมือง” กันทุกวัน โดยแต่ละเมืองอยู่ห่างกันหลายร้อยไมล์ คำถามที่ตั้งขึ้นหลังจากที่เล่าเรื่องการเดินทางนี้จบก็คือ ”ใครถูกใครผิด? ผู้เขียนหรือผู้รับจดหมาย?” แลนเดากล่าวว่า “คำว่าที่เดิมมีความหมายในเชิงสัมพัทธ์เท่านั้น”

เหยื่อของสัมพัทธภาพรายต่อไปก็คือ แสง แลนเดาได้เล่าถึงพัฒนาการความรู้ความเข้าใจของเราที่มีเกี่ยวกับแสง ลักษณะความเหมือนและความต่างระหว่างแสงและเสียง ความยุ่งยากขัดแย้งระหว่างปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นกับความเข้าใจที่มาแต่เดิมของเรา ชะตากรรมของแสงจบลงด้วยชัยชนะของหลักการสัมพัทธภาพ

ธรรมชาติของเวลาเองก็เป็นสิ่งสัมพัทธ์ เช่นเดียวกับสถานที่ หนังสือยังได้กล่าวถึงการปะทะระหว่างความรู้เดิมกับข้อมูลใหม่ ซึ่งนำไปสู่การปรับเปลี่ยนกระบวนการคิดและทัศนะที่เรามีต่อธรรมชาติ มีการอธิบายถึงธรรมชาติของความเร็วของแสงที่คงที่ และมีความเร็วจำกัด และสรุปเรื่องของเวลา โดยการพิจารณาสิ่งที่ผนวกมากับเวลา นั่นก็คือ เรื่องราวของการ “มาก่อน” และ “มาทีหลัง” ว่ามีความหมาย และขอบเขตอย่างไร

ทัศนะที่เปลี่ยนแปลงไปในเรื่องแสงและเวลาว่าเป็นสิ่งสัมพัทธ์นั้น ก่อให้เกิดความเปลี่ยนแปลงต่อเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ที่เราคุ้นเคยในชีวิตประจำวัน เช่น ไม้บรรทัด นาฬิกา ที่เราใช้วัดตำแหน่งและเวลา เมื่อความหมายและพฤติกรรมของตำแหน่งแห่งที่ และเวลา เปลี่ยนแปลง เราจะเข้าใจสิ่งที่เราอ่านจากไม้บรรทัดและนาฬิกาอย่างไร?

มวลของวัตถุเป็นสิ่งที่ถูกกล่าวถึงในช่วงท้าย มวลเองก็หนีชะตากรรมของการมีธรรมชาติอันสัมพัทธ์กับสิ่งอื่นไม่ได้เช่นกัน

ประโยคต่อไปนี้อาจจะสรุปแนวคิดของแลนเดา และความชื่นชมของเขาที่มีต่อทฤษฎีสัมพัทธภาพได้ดีที่สุด

“การค้นพบว่า เวลาคือสิ่งสัมพัทธ์ ได้นำมาซึ่งการปฏิวัติอย่างลึกซึ้งใหญ่หลวง เกี่ยวกับโลกทัศน์ต่อธรรมชาติของมนุษย์ การค้นพบนี้ คือ สิ่งแสดงชัยชนะทางสติปัญญาที่ยิ่งใหญ่ของมนุษย์ ที่มีเหนือความคิดเห็นที่บิดเบือนสั่งสมมาหลายยุคสมัย”



แอล ดี แลนเดา น่าจะเป็นนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงที่สุดคนหนึ่ง ของสหภาพโซเวียต ในช่วงกลางของคริสตวรรษที่ ๒๐ ชื่อของเขาเป็นชื่อหนึ่งที่ถูกกล่าวถึงเสมอๆ ในวิชาฟิสิกส์
งานวิจัยของแลนเดาค่อนข้างหลากหลาย ดังที่ระบุไว้ในคำประกาศรางวัลโนเบลปีค.ศ. ๑๙๖๒ ซึ่งกินความกว้างขวางมาก ต่างจากคำประกาศรางวัลครั้งอื่นๆ ที่จะระบุชัดเจนว่าให้แก่ผลงานชิ้นใด ทั้งนี้ ก็เป็นเพราะว่า แลนเดาสร้างผลงานที่มีความสำคัญในระดับเดียวกัน หรือใกล้เคียงกันไว้มากมาย

อย่างไรก็ตาม อาจจะกล่าวได้ว่า ผลงานที่มีคุณประโยชน์อย่างยิ่งของแลนเดา ต่อการเรียนการสอน และการพัฒนาฟิสิกส์ต่อๆ มา คือ หนังสือตำราเรียนชุดฟิสิกส์ทฤษฎี ที่แลนเดาเขียนร่วมกับเพื่อนร่วมงานและลูกศิษย์ ครอบคลุมเนื้อหาตั้งแต่กลศาสตร์ยุคเก่า จนถึงพลศาสตร์ควอนตัม ตำราเรียนชุดนี้กลายมาเป็นตำราเรียนพื้นฐาน และมาตรฐานสำหรับนักเรียนฟิสิกส์จนกระทั่งปัจจุบัน ได้มีการแปลไปสู่ภาษาต่างๆ หลายภาษา เช่น ภาษาอังกฤษ และเยอรมัน เป็นต้น