วิศวกร VS ฟิสิกส์ยุคใหม่

                                                                                                           (ตอนที่๔)
Download PDF File

     ๕. วิศวกร VS นักฟิสิกส์    ถึงตอนนี้ผู้เขียนขอเปลี่ยนบรรยากาศ โดยฉีกมาคุยเรื่องความสัมพันธ์ระหว่างวิศวกรกับนักฟิสิกส์ตามที่ได้เกริ่นไว้ในช่วงท้ายของตอนที่แล้ว โดยเป็นมุมมองของผู้เขียนทั้งที่ได้ฟังมารวมกับที่เจอมาเอง แต่ก่อนที่จะเริ่มเรื่องต้องขอทบทวนถึงขอบข่ายของงานที่ปฏิบัติว่า วิศวกร (ในฐานะผู้ทำงานด้านวิทยาศาสตร์ประยุกต์) เช่นตัวผู้เขียนเอง ซึ่งเป็นวิศวกรไฟฟ้า – สื่อสาร และได้ปฏิบัติจริงกับอุปกรณ์ดังกล่าวโดยใช้ ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (ELECTROMAGNETIC FIELD THEORY) เป็นเครื่องมือ ส่วนนักฟิสิกส์ในสาขาเดียวกัน จะมีงานหลักที่เน้นหนักในการศึกษาที่ตัวทฤษฎีเป็นสำคัญ

อหนึ่งมีความแตกต่างที่สำคัญในการศึกษาของวิศวกรและนักฟิสิกส์นั่นคือ วิศวกรจะเรียนวิชา กลศาสตร์ (MECHANICS) ซึ่งสำหรับนักฟิสิกส์แล้ว วิชากลศาสตร์นี้ไม่ได้แยกออกมาต่างหากเพียงแต่เป็นแค่ส่วนหนึ่งของวิชาฟิสิกส์     และจากความแตกต่างของการศึกษาและการทำงานระหว่างสองอาชีพดังกล่าวข้างบน จึงน่าจะมีความสำคัญมากที่จะทำให้วิศวกรมีความเข้าใจ ในหลักวิชาการได้ลึกซึ้งและชัดเจนมากกว่านักฟิสิกส์? และในประเด็นนี้ตัวผู้เขียนเห็นว่าเป็นสิ่งสำคัญมากต่อวิศวกร ซึ่งน่าจะเรียกว่า การมีจิตสำนึกด้านกลไกรการทำงานของสิ่งต่างๆที่วิศวกรเกี่ยวข้อง (และจะขอเรียกให้โก้เก๋ว่า ENGINEERING MECHANICS SENSE ได้หรือไม่? ใครรู้ช่วยวิจารณ์ด้วยนะครับ)

     จากการที่วิศวกรมี SENSE ดังกล่าว เมื่อได้ผจญหน้ากับสิ่งใหม่ๆ จึงพยายามเรียนรู้ให้ถึงกลไกรการทำงานที่แท้จริงของมันว่าเป็นอย่างไร (ซึ่งน่าจะต่างกับนักฟิสิกส์ที่จะให้ความสำคัญในประเด็นดังกล่าว น้อยหรือละเลยไปเลย) และเพื่อให้เห็นภาพชัดจึงจะขอยกตัวอย่างกรณีการเคลื่อนที่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเป็นประเด็นที่ได้กล่าวถึงในตอนที่แล้วมาพิจารณาในรายละเอียดต่อไป

     ๖.  ปัญหาของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขอเริ่มด้วย เรื่องที่แปลกแต่จริง ที่ว่าแม้แต่วิศวกรไฟฟ้า – สื่อสาร และบางคนอาจจะทำงานเกี่ยวกับโทรศัพท์มือถือ (ซึ่งที่เป็นอุปกรณ์พวกเราทุกคนจะคุ้นเคยดี) แต่เชื่อเถอะว่าท่านวิศวกรเหล่านี้ ยังไม่รู้ว่ากลไกรทางกายภาพการทำงาน (PHYSICAL WORKING MECHANISM) ของ คลื่นวิทยุ ที่มีอยู่ในโทรศัพท์มือถือ ว่าจริงๆมันเป็นอย่างงไร

SOURCE: https://i.ytimg.com	SOURCE: http://www.sciepub.com

รูปโทรศัพท์มือถือและระบบเครือข่ายการทำงาน

     ถึงตอนนี้วิศวกรบางท่าน อาจแย้งว่าเอ็งมั่วหรือเปล่า เพราะข้าสามารถอธิบายการทำงานของมันได้โดยใช้สมการ(ทางคณิตศาสตร์) แม็กเวลล์ (MAXWELL EQUATIONS) ของ ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า (MAXWELL ELECTROMAGNETIC FIELD THEORY) แต่ผู้เขียนต้องขอโทษที่จะบอกว่าแนวคิดแบบนี้ มันเป็นการเข้าใจผิดโดยแท้ เพราะอันที่จริงแล้ว สิ่งที่ สูตรคณิตศาสตร์ บอกนั้นเป็นเพียง กลไกรทางนามธรรม (MATHEMATIICAL ABSTRACTION) ซึ่งเป็นการ บรรยาย (DESCRIBE) -ไม่ใช่การอธิบาย (EXPLAIN) การทำงานของกลไกรดังกล่าวว่ามันทำงานอย่างไร

วกกลับมาตรงที่เราได้เกริ่นไว้ในตอนที่แล้ว (หัวข้อ ๔.๒) ว่า โฟตอน (ก้อนคลื่นแสง) ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่ไม่ต้องการตัวกลางในการเคลื่อนที่ (ตามที่คุณปู่ไอน์สไตน์บอก) โดยที่คุณปู่ไฟแมน (ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์) ได้ช่วยแก้เกี้ยวให้คุณปู่ไอน์สไตน์ว่ามันทำงานได้อย่างไร แต่ก็ถูกโต้แย้งว่ามันไม่น่าจะถูกต้อง จากคุณปู่เจฟฟิ. (ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้า) และเมื่อถึงตอนนี้ในประวัติศาสตร์กลับไม่ได้กล่าวถึงว่าได้มี การวิวาทะจนทำให้สงครามระหว่างสีเกิดขึ้นหรือไม่อย่างไร

ที่น่าสังเกต มีเพียงแต่ผลที่เกิดตามขึ้นมาว่า แนวคิดของคุณปู่วิศวกรไฟฟ้า ไม่ได้มีการพูดถึงกันอีกในแวดวงสังคมหลักของนักฟิสิกส์หมู่มาก (MAIN STREAM PHYSICISTS) ซึ่งถ้าจะแปลเป็นภาษาชาวบ้านก็อาจจะพูดได้ว่า คุณปู่วิศวไฟฟ้ากลายเป็นคนนอกรีต จึงกับถูกขับไล่ออกจากสังคมหลัก ซึ่งดูแล้วจะคล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นในสังคมคริสตจักรโรมันคาทอลิกในอดีตตามที่รู้กันในประวัติศาสตร์ โดยที่ยุคนั้นคนนอกรีต เช่นกาลิเลโอต้องถูกลงโทษ และต้องใช้ชีวิตที่เหลืออยู่ในบ้านกักตัวในความควบคุมของศาลศาสนา นับว่าเป็นโชคดีของคุณปู่เจฟฟิ. ที่เกิดในยุคนี้

แต่มีประเด็นที่น่าสนใจในกรณีดังกล่าวสำหรับสังคมยุคใหม่นี้ โดยเมื่อเปรียบเทียบระหว่างแนวคิดของสังคมวิทยาศาสตร์กับสังคมคริสตจักรแล้วจะพบว่า สิ่งที่เป็นหลักยึดที่สำคัญของแต่ละฝ่ายนั้นต่างกัน กล่าวคือ ในสังคมด้านศาสนานั้น ความศรัทธาเรื่องพระเจ้า เป็นสิ่งที่จะมาวิพากษ์วิจารณ์ไม่ได้ ซึ่งตรงกันข้ามกับสังคมวิทยาศาสตร์ที่ยึดการถกเถียงปัญหาเพื่อให้ได้ข้อสรุปที่สมเหตุสมผลที่สุดเป็นคำตอบ ดังนั้นจึงเกิดคำถามทีน่าสงสัยว่า เกิดอะไรขึ้นในกรณีทีกล่าวข้างบน หรือว่าเกิดมีพระเจ้าขึ้นอีกแล้วในวงการวิทยาศาสตร์???

     ท้ายนี้เพื่อไม่ให้ผู้อ่านเป็นงงว่า สรุปแล้วเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ใครถูกใครผิด ผู้เขียนขอเพิ่มเติมว่า เมื่อพิจารณาจากเหตุและผลกันแล้วดูเหมือนว่า แนวคิดของคุณปู่ไฟแมนดูจะขัดกับหลักพื้นฐานของธรรมชาติจริงๆ แต่ถึงอย่างไร แนวคิดของคุณปู่วิศวกรไฟฟ้าก็ยังไม่สามารถให้คำตอบได้ว่า กลไกรทางกายภาพการทำงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นอย่างไร ถึงตอนนี้ผู้อ่านก็คงยังอยากจะรู้ต่อไปว่า แล้วจริงๆมันเป็นอย่างไร ซึ่งผู้เขียนได้แต่ตอบว่า ถึงปัจจุบันยังไม่มีใครให้ตอบเรื่องนี้ได้ แต่ว่าถึงอย่างไรก็ตามท่านผู้อ่านอย่าเพิ่งรู้สึกหมดความหวัง โดยผู้เขียนจะร่วมกับผู้อ่านไปช่วยกันค้นหากันต่อไป เพื่อให้ประวัติศาสตร์ได้จารึกไว้ว่าวิศวกรได้ช่วยแก้ปัญหาด้านทฤษฎีฟิสิกส์??? ฟังดูแล้วเว่อไปไหมครับ

     ๗.  นักฟิสิกส์ยุคเก่า => นักฟิสิกส์ยุคใหม่ => วิศวกรยุคปัจจุบัน ก่อนที่เราจะไปค้นหาคำตอบเรื่อง กลไกรการทำงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขอให้เราย้อนไปในอดีตเพื่อดูว่ามีใครบ้างในประวัติศาสตร์ ที่ได้ศึกษาเรื่องทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้าก่อนแล้ว ซึ่งก็จะพบว่ามีคุณปู่แม็กเวลล์ (JAME CLERK MAXWELL) ผู้เรืองนามที่พวกวิศวกรไฟฟ้า – สื่อสาร คุ้นเคยกับท่านเป็นอย่างดีผ่านทาง สมการแม็กเวลล์ และ ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ตามที่เราได้เกริ่นมาก่อนแล้ว

SOURCE:  http://gb.fotolibra.com/	SOURCE: http://www.nc1nc.net/

รูปคุณปู่แม็กเวลล์และสมการที่น่าทึ่งของท่าน

     สำหรับคุณปู่แม็กเวลล์นี้ น่าจะจัดได้ว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์รุ่นแรกๆ โดยที่แนวคิดและวิธีการซึ่งคุณปู่ใช้ พิจารณาเวลาจะสร้างทฤษฏีขึ้นมานั้น มีสิ่งหนึ่งที่สำคัญซึ่งจะขาดไม่ได้ก็คือ เครื่องกลไกรที่จะใช้อธิบายว่าปรากฏการณ์ต่างๆในทฤษฏีทำงานได้อย่างไร พร้อมกับใช้สมการทางคณิตศาสตร์ บรรยาย (ไม่ใช่อธิบายนะครับ) การทำงานของกลไกรดังกล่าว

     และถึงแม้ว่าปัจจุบันรูปแบบของ เครื่องกลไกรของการทำงานในทฤษฏี ที่คุณปู่ฯเสนอมันจะล้าสมัยแล้วก็ตามที แต่สิ่งที่สำคัญและน่าสนใจสำหรับแนวคิดดังกล่าวนั้น มันได้สะท้อนถึงการยึดหลักที่ว่า พื้นที่ว่างในอวกาศ (VACUUM SPACE) ไม่ได้เป็นที่ว่างเปล่าซึ่งไม่มีอะไรอยู่จริงๆ (ตามที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพของคุณปู่ไอน์สไตน์บอกไว้) แต่กลับมีตัวกลางชื่อว่า “อีเธอร์” (AETHER) ที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าใช้เป็นพาหะในการเกิดขึ้นและการเคลื่อนที่ของมัน

(หมายเหตุ - สำหรับรายละเอียดของรูปแบบเครื่องกลไกรของการทำงานในทฤษฏีของคุณปู่ฯ ผู้เขียนจะไม่พูดถึงเพราะมันค่อนข้างสลับซับซ้อน แต่ถ้าใครอยากทราบก็ให้บอกนะครับ)

      ถึงตอนนี้เราน่าจะได้ข้อสรุปว่าคุณปู่แม็กเวลล์ซึ่งเป็น นักวิทยาศาสตร์รุ่นเก่า มีแนวคิดว่า การเคลื่อนที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต้องมีกลไกรทีอาศัยตัวกลาง อีเธอร์ โดยในขณะที่คุณปู่ไอน์สไตน์ซึ่งเป็น นักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ กลับมีแนวคิดว่า การเคลื่อนที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ต้องใช้ตัวกลางอะไรทำหน้าที่เป็นกลไกรดังกล่าว

http://www.world-of-lucid-dreaming.com

https://s-media-cache-ak0.pinimg.com

https://upload.wikimedia.org

รูปหนุ่มแม็กเวลล์ VS หนุ่มไอน์สไตน์เรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

    สุดท้ายนี้ก่อนจะจบตอน ลองมาดูซิว่าวิศวกรอย่างเราๆในปัจจุบันซึ่งมี ENGINEERING MECHANICS SENSE (ตามที่เคยกล่าวไว้แล้ว) จะมีความเห็นอย่างไรในกรณีนี้ แต่เพราะว่าอันที่จริงแล้วเรื่องนี้มีความสลับซับซ้อนค่อนข้างมาก ผู้เขียนจึงจะถือวิสาสะที่จะทำหน้าที่เป็นตัวแทนในการพิจารณาเองไปก่อนเพื่อให้ผู้อ่านติดตามและตรวจสอบ โดยเบื้องต้นจะสรุปเนื้อหาไว้ดังนี้ (สำหรับรายละเอียดจะทยอยตามมาภายหลังครับ)

เมื่อว่ากันตามหลักอิทัปปัจจยตาที่เราได้เกริ่นไว้ในตอนที่แล้ว (หัวข้อ ๔.๒) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าควรจะต้องมีตัวกลางเป็นเครื่องจักรกลที่สร้างและช่วยในการเคลื่อนที่ ซึ่งอันที่จริงแล้วแม้ว่าในช่วงแรกที่คุณปู่ไอน์สไตน์สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ(SPECIAL THEORY OF RELATIVITY) ได้ปฎิเสธที่จะยอมรับการมีอยู่ของ ตัวกลาง “อีเธอร์” แต่ภายหลังที่ท่านได้สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GENERAL THEORY OF RELATIVITY) ขึ้นมาแล้ว ท่านก็เปลี่ยนใจ โดยยอมรับการมีอยู่ของตัวกลางอีเธอร์ แต่ที่น่าฉงนก็คืออีเธอร์ที่ท่านยอมรับนั้น เป็นตัวกลางที่ไม่สามารถจะจินตนาการออกว่าเป็นอย่างไร เพราะมันไม่มีคุณสมบัติทางกายภาพ (MECHANICAL PROPERTY) ใดๆเหมือนตัวกลางทั่วๆไปอยู่เลย (ซึ่งเราจะพูดถึงอีกภายหลัง)

     สำหรับตอนต่อไปเราจะมาดูกันว่า ตัวกลางอีเธอร์นั้นเป็นอย่างไร และมันจะประหลาดมหัศจรรย์ขนาดไหน โปรดติดตามตอนต่อไปนะครับ