Graham Farmelo รู้สึกยินดีกับการศึกษา
ผลงานของ Albert Einstein ที่ไม่ค่อยมีใครชื่นชมในทฤษฎีควอนตัม
ไอน์สไตน์กับควอนตัม: ภารกิจของวาเลียนท์สวาเบียน
อ. ดักลาส สโตน
สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน: 2013 9780691139685 | ไอ: 978-0-6911-3968-5
ในปีพ.ศ. 2484 นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน จอห์น วีลเลอร์ สล็อตเว็บตรงแตกง่ายได้ไปเยี่ยมอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นกลุ่มควอนตัมที่คลางแคลงใจ ที่บ้านของเขาในเมืองพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์ วีลเลอร์หวังว่าความงามของทฤษฎีควอนตัมเวอร์ชันใหม่ที่พัฒนาโดย Richard Feynman นักศึกษาที่ยอดเยี่ยมของเขา จะเกลี้ยกล่อม Einstein ให้ยอมรับว่าทฤษฎีนี้เป็นเพียงการพัฒนาตามธรรมชาติของแนวคิดคลาสสิกที่มีรากฐานมาอย่างดี ปราชญ์แห่งพรินซ์ตันฟังอย่างเงียบ ๆ ขณะที่วีลเลอร์เริ่มเรื่องของเขา แต่หลังจากนั้นก็ไม่กระตือรือร้นอีกต่อไป “แน่นอน ฉันอาจจะผิด” เขากล่าว “แต่บางทีฉันอาจได้รับสิทธิ์ที่จะทำผิดพลาด”
ในเวลานั้นไอน์สไตน์เป็นสมาชิกกึ่งแยกตัวของชุมชนฟิสิกส์ ชื่นชมงานปัจจุบันของเขาน้อยกว่าความสำเร็จของเขามาก เพื่อนร่วมงานหลายคนคิดว่ามุมมองของเขาเกี่ยวกับทฤษฎีควอนตัมบ้าๆบอ ๆ — Robert Oppenheimer มองว่าพวกเขาเป็น “นกกาเหว่า” บางครั้งความคิดเห็นดังกล่าวก็สะท้อนอยู่ในหนังสือยอดนิยม ซึ่งหลายเล่มประเมินผลงานของเขาที่มีต่อทฤษฎีต่ำเกินไป
Albert Einstein ที่บ้านของเขาในเบอร์ลิน
เครดิต: UNDERWOOD & UNDERWOOD/CORBIS
ในEinstein and the Quantumดักลาสสโตนพยายามที่จะทำให้ถูกต้อง เขาอธิบายงานของไอน์สไตน์เกี่ยวกับทฤษฎีนี้โดยใช้สมการไม่กี่สมการ ผสมผสานความถูกต้องทางวิทยาศาสตร์และชีวประวัติเข้ากับการเข้าถึงได้อย่างกว้างขวาง Stone นักฟิสิกส์เรื่องย่อที่มีชื่อเสียงจากมหาวิทยาลัยเยลในนิวเฮเวน รัฐคอนเนตทิคัต นำความรู้ความเข้าใจด้านกายภาพมามากมาย และความคุ้นเคยที่น่าประทับใจกับผลงานของนักวิชาการชั้นนำของไอน์สไตน์
ในปี 1900 Max Planck ได้นำเสนอแนวคิดการปฏิวัติของการหาปริมาณพลังงานในปฏิกิริยาระหว่างสสารและการแผ่รังสีในวัตถุสีดำ แต่อย่างที่สโตนอธิบาย ไอน์สไตน์เป็นคนแรกที่เข้าใจความหมายนี้ ในปี ค.ศ. 1905 พ่อมดฟิสิกส์วัย 26 ปีเสนอแนะอย่างรุนแรงว่าพลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าถูกถ่ายโอนในปริมาณที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งพลังค์เรียกว่าควอนตา สำหรับนักฟิสิกส์ในสมัยนั้น ที่คุ้นเคยกับคำอธิบายคลื่นแสงของ James Clerk Maxwell มานานแล้ว แนวคิดของ Einstein นั้นเหนือกว่าเรื่องนอกรีต นักทฤษฎีชั้นนำไม่กี่คนเอาจริงเอาจัง อย่างน้อยที่สุดก็พลังค์
แม้แต่ไอน์สไตน์ก็ยังลังเล เขาพยายามมานานหลายปีเพื่อทำความเข้าใจควอนตัมการแผ่รังสี เช่น การแก้ไขสมการแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์ ในที่สุดเขาก็ละทิ้งแนวทางนี้ โดยได้แนะนำแนวคิดที่มีประโยชน์แต่คลุมเครือของความเป็นคู่ของคลื่นและอนุภาค ทว่า มากกว่านักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ Einstein วิ่งไปกับแนวคิดควอนตัม เมื่อนำไปใช้กับพลังงานสั่นสะเทือนของอะตอม เขาใช้มันเพื่อทำนายว่าความร้อนจำเพาะของของแข็งควรหายไปเมื่ออุณหภูมิลดลงจนเหลือศูนย์สัมบูรณ์ คำพูดของไอน์สไตน์เกี่ยวกับพลังงานปรมาณูในตอนต้น Stone เสริมด้วยลักษณะเฉพาะว่าการหาปริมาณพลังงาน “ไม่ใช่กลอุบายทางคณิตศาสตร์ มันเป็นวิถีของโลกปรมาณู ทำความคุ้นเคยกับมัน”
ทั้ง 29 บทในไอน์สไตน์และควอนตัมนั้นสั้น เร็ว และชัดเจน (แม้ว่าบางชื่อเรื่องอาจฉลาดเกินไป: ตัวอย่างเช่น ‘สะกดรอยตามพลังค์’) ความกว้างและความลึกของการมีส่วนร่วมของไอน์สไตน์ในด้านนี้มีความชัดเจนอย่างท่วมท้น สิบเอ็ดปีหลังจากบทความยอดเยี่ยมเล่มแรกของเขาในหัวข้อนี้ เขาได้นำเสนอทฤษฎีการเปลี่ยนแปลงที่นำแนวคิดเรื่องความน่าจะเป็นมาสู่ทฤษฎีควอนตัม ซึ่งเขารู้สึกว่าถูกดูหมิ่น ในที่สุด ในปี 1924 เขาได้สร้างความคิดของ Satyendra Bose นักฟิสิกส์ชาวอินเดียเกี่ยวกับก๊าซควอนตัม และคาดการณ์ว่าภายใต้เงื่อนไขบางประการ อนุภาคในสัดส่วนที่สูงอาจครอบครองสถานะควอนตัมที่ต่ำที่สุด ทำให้เอฟเฟกต์ควอนตัมปรากฏขึ้นในโลกทุกวัน ภายหลังเรียกว่าการควบแน่นของ Bose–Einstein และพบครั้งแรกในการทดลองในปี 1995
สโตนครอบคลุมเรื่องทั้งหมดนี้ด้วยความกระจ่างและแม้กระทั่งจัดการกับกระดาษปี 1917 ที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักของไอน์สไตน์เกี่ยวกับการหาปริมาณของระบบที่วุ่นวาย บทนี้อาจทำให้ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญต้องเกาหัว แต่ควรอ่านเพราะมันแสดงให้เห็นว่าผลงานของไอน์สไตน์มีมากกว่าที่นักฟิสิกส์ควอนตัมส่วนใหญ่รู้ สโตนสรุปว่างานของไอน์สไตน์มีค่าควรแก่รางวัลโนเบลสี่รางวัล และเป็นตัวชี้วัดความสำเร็จของหนังสือซึ่งคำกล่าวอ้างของเขาฟังดูสมเหตุสมผลทีเดียว
เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก, เออร์วิน ชโรดิงเงอร์ และพอล ดิรัค ปล่อยให้เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก เป็นผู้กำหนดทฤษฎีควอนตัมของสสารเต็มรูปแบบในช่วงกลางทศวรรษ 1920 ไอน์สไตน์เป็นนักวิจารณ์ที่น่าเกรงขามของทฤษฎีนี้ แม้ว่าเขาจะถูกหลอกโดยเพื่อนของเขา Niels Bohr ก็ตาม ซึ่งเป็นหัวข้อที่กล่าวถึงเพียงช่วงสั้นๆ ในหนังสือเล่มนี้ อาจเป็นเพราะพื้นนี้ถูกเหยียบย่ำอย่างดี ทว่าผู้ริเริ่มทั้งหมดเป็นหนี้ความคิดของไอน์สไตน์ ดังที่ Max Born กล่าวในภายหลัง เขาได้ “มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนในการวางรากฐานของกลไกคลื่นและไม่มีข้อแก้ตัวใดสามารถพิสูจน์หักล้างมันได้”สล็อตเว็บตรงแตกง่าย
