๑๐๐ ปี บนเส้นทางไอน์สไตน์ : จุดเริ่ม สู่จุดเปลี่ยน
Albert Einstein เกิดที่เมือง Ulm ในเยอรมนี เมื่อวันที่ ๑๔ มีนาคม พ.ศ. ๒๔๒๒ อีก ๖ สัปดาห์หลังจากนั้นครอบครัวได้อพยพไปอยู่ที่เมือง Munich ไอน์สไตน์ได้เริ่มเรียนหนังสือระดับประถมและมัธยมที่โรงเรียน Luitpold Gynnasium และได้ไปศึกษาต่อที่เมือง Aarau ในสวิตเซอร์แลนด์ เมื่ออายุ ๑๗ ปี ได้เข้าศึกษาที่ Federal Polytechnic School แห่งเมือง Zurich เพื่อรับการฝึกเป็นครูสอนฟิสิกส์และคณิตศาสตร์
ไอน์สไตน์ได้รับประกาศนียบัตรจากสถาบันนั้นเมื่ออายุ ๒๒ ปี และได้แปลงสัญชาติเป็นสวิส เพราะไอน์สไตน์สำเร็จการศึกษาเพียงแค่ปริญญาตรีจึงไม่มีงานในตำแหน่งอาจารย์ในมหาวิทยาลัยให้ทำ จึงได้ทำงานเป็นพนักงานจดสิทธิบัตรเพื่อหาเงินเลี้ยงครอบครัว และใช้เวลาว่างจากงานประจำทำงานวิจัยฟิสิกส์เพื่อเสนอเป็นวิทยานิพนธ์สำหรับปริญญาเอก
ไอน์สไตน์สำเร็จการศึกษาระดับดุษฎีบัณฑิตเมื่อ พ.ศ. ๒๔๔๘ และประวัติศาสตร์ก็ได้จารึกว่า ปีนั้นเป็นปีมหัศจรรย์ เพราะไอน์สไตน์ได้ผลิตงานวิจัยฟิสิกส์ระดับสุดยอดจำนวน ๕ ชิ้น ที่ได้พลิกความเข้าใจของมนุษย์เกี่ยวกับสสาร พลังงาน มวล เวลา ระยะทาง ซึ่งเป็นการนำโลกเข้าสู่วิทยาศาสตร์ยุคใหม่อย่างแท้จริง
ใน พ.ศ. ๒๔๕๒ ไอน์สไตน์ได้รับแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Zurich และอีก ๒ ปีต่อมาก็ย้ายไปเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ทฤษฎีที่ Prague ประเทศเชกโกสโลวาเกีย แล้วไปเป็นผู้อำนวยการของสถาบัน Kaiser Wilhelm Physical Institute ที่ Berlin จนกระทั่งถึง พ.ศ. ๒๔๗๖ ซึ่งเป็นเวลาที่นาซีกำลังจะเข้าครอบครองเยอรมนี ไอน์สไตน์ได้ถอนสัญชาติอีกครั้งหนึ่ง แล้วอพยพไปตั้งถิ่นฐานในอเมริกาเป็นศาสตราจารย์ฟิสิกส์ทฤษฎีที่ Princeton และได้โอนสัญชาติเป็นชาวอเมริกันใน พ.ศ. ๒๔๘๓ ไอน์สไตน์เกษียณเมื่ออายุ ๖๖ ปี หลังสงครามโลกครั้งที่ ๒ ไอน์สไตน์เป็นผู้นำคนหนึ่งที่ได้เสนอให้มีการจัดตั้งรัฐบาลโลกและเมื่อได้รับการทาบทามให้ไปดำรงตำแหน่งประธานาธิบดีของอิสราเอล การไม่ชอบการเมืองทำให้ไอน์สไตน์ปฏิเสธข้อเสนอ การมีความผูกพันกับชาวยิวมากได้ชักนำให้ไอน์สไตน์ร่วมมือกับ Chaim Weizmann จัดตั้งมหาวิทยาลัย Hebrew ขึ้นที่กรุง Jerusalem ในอิสราเอล
เมื่อเริ่มทำงานวิจัยฟิสิกส์ ไอน์สไตน์ได้ตระหนักดีในความไม่สมบูรณ์ของทฤษฎีของ Newton เพราะเขาได้พบว่าหลักการของ Galileo ที่ Newton ใช้ในวิชากลศาสตร์ไม่สามารถนำมาใช้ในทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell ได้ และเมื่อไอน์สไตน์รู้เพิ่มเติมว่า แสงมีความเร็วคงที่สำหรับคนทุกคนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ เขาก็สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษขึ้นมา ผลพลอยได้จากทฤษฎีนี้คือ ทำให้มนุษย์รู้เป็นครั้งแรกว่า ปริมาณต่าง ๆ เช่น มวล ระยะทาง และเวลา ขึ้นกับความเร็วของผู้สังเกต ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษยังแสดงให้เห็นอีกว่า พลังงานและมวล สามารถแปลงไปสู่กันและกันได้ ตามสมการ E = mc2 เมื่อ E คือ พลังงาน m คือมวล และ c คือ ความเร็วแสง
นอกจากผลงานเรื่องทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษแล้ว ไอน์สไตน์ยังได้สร้างทฤษฎีอธิบายการเคลื่อนที่แบบสะเปะสะปะของอนุภาคขนาดเล็กในของเหลว ซึ่งรู้จักกันในนาม การเคลื่อนที่แบบบราวน์ (Brownian motion) โดยใช้ความรู้ด้านกลศาสตร์สถิติด้วย และผลที่ได้จากการศึกษานี้คือ ไอน์สไตน์ได้พบว่า การทดลองวัดการกระจัดของอนุภาคจะสามารถบอกได้ว่า โมเลกุลของเหลวมีขนาดใหญ่เพียงใด ทฤษฎีการเคลื่อนที่แบบบราวน์ของไอน์สไตน์จึงเป็นวิธีที่สามารถใช้แสดงให้รู้ว่า อะตอมมีจริงในธรรมชาติ เท่านั้นยังไม่พอใน พ.ศ. ๒๔๔๘ ไอน์สไตน์ยังได้เสนอคำอธิบายปรากฏการณ์ photoelectric อีกด้วย ซึ่งปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแสงที่มีความยาวคลื่นสั้น เช่น แสงสีม่วง หรือสีน้ำเงิน ตกกระทบโลหะ ทำให้อิเล็กตรอนในโลหะกระเด็นหลุดออกมาเป็นกระแสไฟฟ้า เพราะทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell ไม่สามารถอธิบายเหตุการณ์นี้ได้ ไอน์สไตน์จึงเสนอความคิดใหม่ว่า แสงประกอบด้วยเม็ดอนุภาค และพลังงานของอนุภาคแสง (photon) ขึ้นกับความถี่ของแสง ดังนั้น เวลาอนุภาคแสงพุ่งชนอิเล็กตรอนในโลหะ มันจะถ่ายทอดพลังงานส่วนหนึ่งให้ ซึ่งถ้ามากพออิเล็กตรอนก็จะหลบหนีออกจากโลหะได้เพราะการอธิบายเช่นนี้ ได้รับการยืนยันโดยการทดลองว่าถูกต้องทุกประการ ไอน์สไตน์จึงเป็นบุคคลแรกของโลกที่รู้ว่านอกจากแสงจะประพฤติตัวเหมือนคลื่นดังที่ Huygens คิดแล้ว ยังสามารถประพฤติตัวแบบอนุภาคดังที่ Newton คิดก็ได้ด้วย ดังนั้น ความคิดของทั้ง Huygens และ Newton จึงถูกทั้งคู่ และผลงานชิ้นนี้นี่เองที่ทำให้ไอน์สไตน์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปี พ.ศ. ๒๔๖๔
ขณะพำนักที่ Berlin ไอน์สไตน์ได้พยายามหาวิธีนำแรงโน้มถ่วงเข้ามาใช้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ และเมื่อถึง พ.ศ. ๒๔๕๙ เขาก็ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป อันเป็นทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดทฤษฎีหนึ่งของฟิสิกส์ ซึ่งครอบคลุม การสังเกตระบบที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ทำให้เขาได้พบว่า แรงโน้มถ่วงเกิดจากการบิดโค้งของอวกาศในบริเวณรอบมวล ดังนั้นเวลามวลอื่นเดินทางเข้าใกล้มวลก้อนนั้น มันจะเคลื่อนที่ไปบนผิวโค้งของอวกาศรอบมวลและการเคลื่อนที่ในแนวโค้งเช่นนี้ทำให้มวลทั้ง ๒ ก้อนดูเสมือนดึงดูดกัน
นับตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๖๕ ไอน์สไตน์ได้หมกมุ่นครุ่นคิดหาวิธีสร้างทฤษฎีสนามรวม ซึ่งพิจารณารวมแรงโน้มถ่วงกับแรงไฟฟ้าในกรอบความคิดเดียวกัน นอกจากนี้ ไอน์สไตน์ยังมีผลงานด้านกลศาสตร์สถิติของแก๊สอะตอมเดี่ยวและจักรวาลเชิงสัมพันธภาพด้วย และหลังจากเกษียณแล้ว ไอน์สไตน์ก็ยังทำงานวิจัยเรื่อง ทฤษฎีสนามรวม ต่อ แต่ไม่ประสบความสำเร็จ
หนังสือที่ไอน์สไตน์เรียบเรียงมีหลายเรื่อง เช่น
About Zionism ใน พ.ศ. ๒๔๗๓
Why War? ใน พ.ศ. ๒๔๗๖
My Philosophy ใน พ.ศ. ๒๔๗๗
Out of My Late Years ใน พ.ศ. ๒๔๘๓
ไอน์สไตน์ได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิตกิติมศักดิ์ทางวิทยาศาสตร์ แพทยศาสตร์ และปรัชญา จากมหาวิทยาลัยต่าง ๆ มากมาย ทั้งในยุโรปและอเมริกา อีกทั้งได้เคยเดินทางไปสอนและบรรยายในยุโรปและตะวันออกไกลด้วย ไอน์สไตน์ได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกของสมาคมวิชาการมากมายรวมทั้งได้รับเหรียญ Copley ของ Royal Society ใน พ.ศ. ๒๔๖๘ และเหรียญ Franklin ของสถาบัน Franklin ใน พ.ศ. ๒๔๗๘ ด้วย
เพราะไอน์สไตน์มีความสามารถทางสมองสูงมาก ดังนั้นเขาจึงต้องใช้เวลาส่วนใหญ่ในการทำงานคนเดียวอย่างโดดเดี่ยว Einstein ชอบเล่นไวโอลินยามต้องการพักผ่อน ในด้านการสมรส ไอน์สไตน์แต่งงาน ๒ ครั้ง คือ ครั้งแรกกับ Mileva Maritsch ใน พ.ศ. ๒๔๔๔ โดยมีบุตร ๒ คน แล้วได้หย่ากันใน ๑๖ ปีต่อมา จากนั้นก็ได้แต่งงานใหม่กับ Elsa Einstein ผู้เป็นลูกพี่ลูกน้องของเขา แต่ Elsa ได้เสียชีวิตใน พ.ศ. ๒๔๗๙ และ ไอน์สไตน์ได้จบชีวิตเมื่อวันที่ ๑๘ เมษายน พ.ศ. ๒๔๙๘ ที่เมือง Princeton ในสหรัฐอเมริกา.
ผู้เขียน : ศ. ดร.สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ประเภทวิทยาศาสตร์กายภาพ สาขาวิชาฟิสิกส์ สำนักวิทยาศาสตร์