ชายผู้อยู่เบื้องหลัง “ไอน์สไตน์” ดันทฤษฎีสัมพัทธภาพจนโด่งดังไปทั่วโลก

  • 26 พฤษภาคม 2019
เซอร์อาเทอร์ สแตนลีย์ เอ็ดดิงตัน (ขวา) คือผู้ผลักดันทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ให้เป็นที่รู้จัก
คำบรรยายภาพ เซอร์อาเทอร์ สแตนลีย์ เอ็ดดิงตัน (ขวา) คือผู้ผลักดันทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ให้เป็นที่รู้จัก

ในแวดวงของผู้สนใจวิทยาการสมัยใหม่ แทบจะเรียกได้ว่าไม่มีใครไม่รู้จักทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ อัจฉริยะผู้มีชื่อเสียงก้องโลก แต่ในขณะเดียวกัน แทบจะไม่มีผู้ใดรู้ว่าหากปราศจากการผลักดันอย่างแข็งขันของชายชาวอังกฤษผู้หนึ่งเสียแล้ว ชื่อของไอน์สไตน์และทฤษฎีที่น่าอัศจรรย์ของเขาอาจไม่เป็นที่รู้จักกันแพร่หลายเหมือนในทุกวันนี้ก็เป็นได้

เซอร์อาเทอร์ สแตนลีย์ เอ็ดดิงตัน (Sir Arthur Stanley Eddington) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ คือผู้ที่นำทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งไอน์สไตน์คิดค้นได้สำเร็จตั้งแต่ปี 1915 มาเผยแพร่ให้ทั่วโลกได้รู้จัก ทั้งยังเป็นคนแรกที่พิสูจน์ได้ว่าทฤษฎีดังกล่าวถูกต้อง แม้จะอยู่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งซึ่งหลายประเทศในยุโรปพากันต่อต้านเยอรมนี ส่วนผู้คนต่างก็ระแวงสงสัยไม่เชื่อถือในตัวนักวิทยาศาสตร์จากประเทศศัตรูอย่างไอน์สไตน์

ในขณะนั้นเซอร์เอ็ดดิงตันเป็นชาวคริสต์นิกายเควกเกอร์ (Quaker) ในขณะที่ไอน์ไตน์เป็นผู้ยึดถือแนวคิดสังคมนิยมซึ่งดูเหมือนจะสวนทางกันอย่างชัดเจน แต่ในที่สุดความเป็นนักวิทยาศาสตร์ขนานแท้ของทั้งสองกลับทำให้วิทยาการมีชัยชนะเหนือความขัดแย้ง ทำลายเส้นแบ่งพรมแดนทางความรู้ระหว่างประเทศคู่สงครามลงได้

ฝาฟันอุปสรรคเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีเขย่าโลก

ศาสตราจารย์แมตทิว สแตนลีย์ ผู้เชี่ยวชาญด้านประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนิวยอร์กของสหรัฐฯ เล่าถึงเหตุการณ์ที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพสามารถก้าวข้ามแนวรบ จนเป็นที่รู้จักแพร่หลายทั่วโลกเอาไว้ในหนังสือเล่มล่าสุดของเขาที่ชื่อว่า "สงครามของไอน์สไตน์: สัมพัทธภาพเอาชนะชาตินิยมและเขย่าโลกให้สั่นสะเทือนได้อย่างไร" (Einstein's War: How Relativity Conquered Nationalism and Shook the World)

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งนั้น ไอน์สไตน์และเซอร์เอ็ดดิงตันต่างไม่มีโอกาสจะได้พบปะพูดคุยกัน หรือแม้แต่ส่งจดหมายหากันโดยตรง เนื่องจากประเทศคู่สงครามต่างปิดกั้นพรมแดนและการติดต่อสื่อสารข้ามชาติ โชคดีที่เพื่อนของทั้งสองซึ่งอยู่ในเนเธอร์แลนด์ ดินแดนที่เป็นกลางในสงคราม ตัดสินใจส่งข่าวเรื่องการค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพในเยอรมนีมายังกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในสหราชอาณาจักร

เซอร์เอ็ดดิงตันซึ่งเป็นเจ้าหน้าที่ของราชสมาคมดาราศาสตร์คือผู้ที่ได้รับจดหมายดังกล่าว เขารู้ได้ในทันทีว่าทฤษฎีใหม่ของไอน์สไตน์คือสิ่งที่จะมาปฏิวัติรากฐานของวิทยาศาสตร์ให้เปลี่ยนโฉมไปโดยสิ้นเชิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับหลักการของฟิสิกส์แบบนิวตัน (Newtonian physics) ซึ่งชาวอังกฤษเคยภาคภูมิใจมานานนักหนาว่า เป็นความรู้พื้นฐานสำคัญที่เพื่อนร่วมชาติค้นพบ

Image copyright Science Photo Library
คำบรรยายภาพ ภาพถ่ายสุริยุปราคาเต็มดวงของเอ็ดดิงตันซึ่งบันทึกไว้เมื่อวันที่ 29 พ.ค. 1919

เพื่อความก้าวหน้าทางวิชาการในระดับสากล และเพื่อใช้วิทยาศาสตร์เป็นสื่อกลางในการสร้างสันติภาพ เซอร์เอ็ดดิงตันเพียรพยายามโน้มน้าวให้แวดวงวิทยาศาสตร์ของอังกฤษและยุโรปให้ความสนใจต่อทฤษฎีสัมพัทธภาพ เขาเขียนหนังสือเล่มแรกเกี่ยวกับทฤษฎีดังกล่าว รวมทั้งออกบรรยายและเขียนหนังสืออีกหลายเล่มเกี่ยวกับแนวคิดของไอน์สไตน์ จนเรียกได้ว่าเขากลายเป็นนักสื่อสารวิทยาศาสตร์คนสำคัญที่สุดคนหนึ่งของศตวรรษที่ 20 ไปโดยปริยาย

อย่างไรก็ตาม การเผยแพร่เพียงเนื้อหาของทฤษฎีสัมพัทธภาพที่เข้าใจยากนั้น ยังไม่เพียงพอที่จะทำให้ผู้คนซึ่งกำลังอดอยากเพราะสงคราม ทั้งยังสูญเสียญาติมิตรไปกับการรบต่อต้านเยอรมนี ยอมเชื่อถือและรับฟังแนวคิดของศัตรูได้

เซอร์เอ็ดดิงตันมองว่าจำเป็นจะต้องมีการพิสูจน์ทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งจะช่วยยืนยันได้อย่างแน่นอนว่าแนวคิดของไอน์สไตน์ถูกต้องโดยปราศจากข้อสงสัย โดยเลือกใช้ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational lens) มาเป็นตัวทดสอบ

ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงคือการที่แสงซึ่งเดินทางมาจากแหล่งกำเนิดในอวกาศอันไกลโพ้น เกิดการบิดโค้งขึ้นเมื่อแสงนั้นเดินทางเข้าใกล้วัตถุมวลมากเช่นหลุมดำหรือดาราจักร ทำให้ผู้สังเกตการณ์ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกับวัตถุอวกาศทั้งสองเห็นภาพของแหล่งกำเนิดแสงผิดเพี้ยนไป โดยภาพอาจถูกย่อหรือขยายขึ้น รวมทั้งอาจเห็นเป็นหลายภาพที่เรียงตัวในแนวโค้งหรือวงแหวนได้ด้วย

หากพิสูจน์พบว่ามีแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลโพ้น เกิดการบิดโค้งขึ้นเมื่อเดินทางเข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์ ก็เท่ากับว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปถูกต้อง เนื่องจากทฤษฎีนี้ชี้ว่าวัตถุที่มีมวลมหาศาลจะมีความโน้มถ่วงที่ทำให้ปริภูมิ-เวลา (Space-time) โดยรอบบิดเบี้ยวโค้งงอได้ ไอน์สไตน์ยังทำนายถึงการเบี่ยงเบนของลำแสงดังกล่าวว่าจะเคลื่อนไปราว 1/60 มิลลิเมตรบนภาพถ่าย

การที่จะสังเกตปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงให้ได้ชัดเจนในยุคเมื่อ 100 ปีก่อน จำเป็นต้องอาศัยจังหวะเหมาะระหว่างการเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง โดยเซอร์เอ็ดดิงตันหวังจะอาศัยปรากฏการณ์ธรรมชาตินี้ ซึ่งจะเกิดขึ้นในวันที่ 29 พ.ค. 1919 และสังเกตเห็นได้ในแถบซีกโลกใต้ มาเป็นเครื่องทดสอบทฤษฎีของไอน์สไตน์

แผนการทดสอบครั้งนี้เต็มไปด้วยอุปสรรคขัดขวางนานัปการ เริ่มตั้งแต่การเดินทางไปยังประเทศในซีกโลกใต้ที่เสี่ยงอันตราย เพราะน่านน้ำเต็มไปด้วยเรืออู (U-boat) หรือเรือดำน้ำเยอรมันที่คอยโจมตีเรือของฝ่ายตรงข้ามให้จมทะเล สงครามยังทำให้ขาดแคลนอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นรวมทั้งขาดแคลนเงินทุน ซึ่งในภายหลังเพื่อนสนิทของเซอร์เอ็ดดิงตันคือ เซอร์แฟรงก์ วัตสัน ไดสัน ราชบัณฑิตดาราศาสตร์ ได้ช่วยสนับสนุนในเรื่องนี้ให้

แต่อุปสรรคที่สำคัญที่สุดกลับเป็นเรื่องความเชื่อทางศาสนาของเซอร์เอ็ดดิงตันเอง การที่เขานับถือนิกายเควกเกอร์ทำให้เขาปฏิเสธการสู้รบในสงครามด้วยเหตุผลทางศีลธรรมและหลีกเลี่ยงไม่เข้ารับการเกณฑ์ทหาร ความเชื่อนี้ทำให้ผู้นับถือนิกายเดียวกันต้องโทษจำคุกและถูกบังคับใช้แรงงานหนักไปแล้วหลายคน

อย่างไรก็ตาม ด้วยความช่วยเหลือของมิตรสหาย เซอร์เอ็ดดิงตันรอดพ้นโทษจำคุกเพราะหนีทหารมาได้อย่างหวุดหวิด โดยทางการตั้งข้อแม้ว่าเขาจะต้องรับภารกิจเดินทางไปยังประเทศในซีกโลกใต้ เพื่อทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ให้สำเร็จ

"ช่วงเวลาอันยิ่งใหญ่ที่สุดในชีวิต"

หลังจากมีการลงนามสงบศึกในเดือน พ.ย. 1918 หนทางของคณะทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งนำโดยเซอร์เอ็ดดิงตันก็ปลอดโปร่งโล่งสะดวกและพร้อมจะเดินหน้าได้ทันที

เขากับเซอร์ไดสันยังได้โฆษณาประชาสัมพันธ์โครงการดังกล่าวให้เป็นที่สนใจของผู้คนในวงกว้าง โดยประโคมข่าวอย่างน่าตื่นเต้นว่า การทดสอบครั้งนี้จะถือเป็น "ศึกระดับตำนาน" ระหว่างเซอร์ไอแซก นิวตัน บิดาของฟิสิกส์กายภาพขวัญใจชาวอังกฤษ กับนักฟิสิกส์ทฤษฎีหน้าใหม่อย่างไอน์สไตน์ โดยจะต้องวัดกันว่าทฤษฎีของใครจะถูกต้องมากกว่ากัน

ในขณะที่ชาวอังกฤษต่างตื่นเต้นกับข่าวการทดสอบนี้ ไอน์สไตน์ซึ่งอยู่ที่กรุงเบอร์ลินของเยอรมนีกำลังป่วยหนักเพราะภาวะขาดแคลนอาหารยามสงคราม โดยเขาไม่ได้ทราบถึงข่าวความคืบหน้าที่เกิดขึ้นในต่างแดนเลยแม้แต่น้อย

Image copyright SCIENCE PHOTO LIBRARY
คำบรรยายภาพ "อุปกรณ์เทียบวัด" ของเอ็ดดิงตัน ใช้ตรวจหาตำแหน่งของดวงดาวที่เปลี่ยนแปลงไปจากภาพที่เห็นในแผ่นกระจกของกล้องโทรทรรศน์ด้านล่าง โดยใช้กล้องจุลทรรศน์เคลื่อนที่ได้เข้าช่วย

มีการแบ่งคณะทดสอบออกเป็นสองทีม ทีมหนึ่งจะเดินทางไปสังเกตปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงที่ประเทศบราซิล ส่วนอีกทีมหนึ่งซึ่งนำโดยเซอร์เอ็ดดิงตันเอง จะเดินทางไปที่เกาะปรินซิปี (Principe) ในแอฟริกาตะวันตก ทั้งสองทีมยังต้องเผชิญอุปสรรคจากสภาพอากาศและการที่อุปกรณ์ขัดข้องอีกหลายต่อหลายครั้ง

ในวันที่ 29 พ.ค. 1919 ทั้งสองทีมได้สังเกตการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงเป็นเวลา 6 นาที และสามารถถ่ายภาพที่ชี้ถึงการบิดโค้งเล็กน้อยของลำแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ตามที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้ได้สำเร็จ ซึ่งความเปลี่ยนแปลงเล็ก ๆ ที่พวกเขาค้นพบนี้ นำไปสู่การปฏิวัติครั้งใหญ่ต่อความเข้าใจในเรื่องจักรวาลวิทยาของมนุษย์

หลายเดือนต่อมา เซอร์เอ็ดดิงตันแถลงผลการทดสอบต่อบรรดานักวิทยาศาสตร์แห่งราชสมาคมกรุงลอนดอนและสื่อมวลชนที่มารอฟังผลกันอย่างเนืองแน่น โดยเขาบอกว่า "วันนั้นถือเป็นช่วงเวลาอันยิ่งใหญ่ที่สุดในชีวิต"

"ผมรู้อยู่แล้วว่าทฤษฎีของไอน์สไตน์จะต้องได้รับการพิสูจน์ว่าถูกต้อง และแนวคิดทางวิทยาศาสตร์แบบใหม่จะต้องมีชัยชนะ" เซอร์เอ็ดดิงตันกล่าว

เพียงชั่วข้ามคืน เขาได้ทำให้ไอน์สไตน์มีชื่อเสียงโด่งดังไปทั่วโลก จากนักวิชาการที่แทบไม่มีใครรู้จัก กลายเป็นอัจฉริยะผู้ปราดเปรื่องที่ใคร ๆ ก็อยากเข้าพบสนทนาด้วย ยิ่งไปกว่านั้น เขายังทำให้ไอน์สไตน์กลายเป็นสัญลักษณ์ของวงการวิทยาศาสตร์นานาชาติ ผู้ประสบความสำเร็จได้โดยอยู่เหนือความเกลียดชังและพ้นไปจากความวุ่นวายของสงคราม

ไอน์สไตน์ที่ยังป่วยจนแทบลุกไม่ขึ้น ได้รับโทรเลขแจ้งข่าวดีผ่านทางเพื่อนที่เนเธอร์แลนด์ เขาดีใจอย่างยิ่งที่ในที่สุดทฤษฎีสัมพัทธภาพก็ผ่านการพิสูจน์โดยปราศจากข้อสงสัย แต่ชีวิตของเขาหลังจากนั้นแทบจะไม่มีครั้งใดเลยที่เดินออกจากประตูบ้านไปแล้วจะไม่พบผู้สื่อข่าวดักรออยู่

ถึงกระนั้นก็ตาม กว่าที่ไอน์สไตน์และเซอร์เอ็ดดิงตันจะได้พบหน้ากันเป็นครั้งแรก ก็นับเป็นเวลาหลายปีหลังสงครามโลกครั้งที่หนึ่งสิ้นสุดลง