ทำไมมอบ 100 ล้าน! ให้ฟิสิกส์หญิงผู้ค้นพบ..."คลื่นวิทยุพัลซาร์" : รายงาน โดย... ทีมข่าวรายงานพิเศษ
หลังจากเฝ้ารอมายาวนานถึง 50 ปี ในที่สุดวงการวิทยาศาสตร์โลกได้ตัดสินใจมอบ รางวัลความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ หรือ “Special Breakthrough Prize” เทียบเท่ารางวัลออสการ์ของวงการวิทยาศาสตร์ ให้แก่นักฟิสิกส์หญิงวัย 74 ปี ผู้ค้นพบคลื่นวิทยุ “พัลซาร์” เป็นครั้งแรกปี 1967 มูลค่าเงินรางวัลนี้สูงกว่ารางวัลโนเบลถึง 3 เท่า!
สำหรับผู้อยู่ในวงการฟิสิกส์ดาราศาสตร์แล้ว ชื่อของศาสตราจารย์ท่านผู้หญิง “โจเซลิน เบลล์ เบอร์แนลล์” เปรียบเสมือนซูเปอร์ฮีโร่ที่ใครต่อใครฝันอยากเป็นแบบนั้นบ้าง เนื่องจากตอนที่เธอค้นพบคลื่นวิทยุพัลซาร์ “ดาวนิวตรอน” ในกาแล็กซีทางช้างเผือก (TheMilky WayGalaxy) นั้น เธอยังเป็นนักศึกษาปริญญาเอกวัยรุ่นอายุเพียง 24 ปี เรียนอยู่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ของอังกฤษ พยายามประดิษฐ์ดัดแปลงกล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อเฝ้าจับสัญญาณจากนอกโลก
ด้วยความเพียรพยายามและช่างสังเกต ในที่สุด ศ.โจเซลิน ก็จับความผิดปกติของสัญญาณบางอย่างได้...
นั่นคือ พัลซาร์ (Pulsar) “สัญญาณจากดาวนิวตรอน” ก่อนหน้านี้ไม่มีใครรู้ว่าดาวนิวตรอนมีอยู่จริงไหม เพราะไม่สามารถมองเห็นและไม่เคยตรวจจับได้ มีแต่การคาดเดาว่าดาวนิวตรอนเป็นเคหะวัตถุความหนาแน่นสูงที่หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง ด้วยความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของดาวนิวตรอนบันทึกไว้ว่าประมาณ 30-700 รอบต่อวินาที หมุนเร็วขนาดที่ตามนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้อย่างแน่นอน และดาวนิวตรอนก็อยู่ไกลแสนไกลในกาแล็กซีต้องใช้เครื่องมือพิเศษตรวจจับคลื่นสัญญาณเท่านั้น หลังจากค้นพบสัญญาณนี้โจเซลินเฝ้าศึกษาส่องดูอย่างใกล้ชิดจนอธิบายได้ว่า ลักษณะของสัญญาณแผ่เป็นคลื่นวิทยุออกมาทางขั้วเหนือและใต้ของดาว คล้ายกับประภาคารที่ตั้งอยู่กลางท้องทะเล เวลาที่ประภาคารเปิดไฟหมุนรอบตัวเองจะมองเห็นเป็นคลื่นแสงออกมาแวบๆ เป็นระยะๆ
การค้นพบพัลซาร์ของ ศ.โจเซลิน เมื่อปี 1974 ในวัยเพียง 24 ปี ถือเป็นหนึ่งในการค้นพบอันยิ่งใหญ่ในวงการดาราศาสตร์ เพราะพิสูจน์ได้ถึงความมีอยู่จริงของ “ดาวนิวตรอน” เป็นการยืนยันว่าดาวนี้ไม่ใช่มีอยู่แค่ในจินตนาการทฤษฎีของ “ไอน์สไตน์” นักฟิสิกส์อัจฉริยะผู้ยิ่งใหญ่โลก
เมื่อการค้นพบพัลซาร์นำไปสู่การยืนยัน “ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป” ของไอน์สไตน์ ส่งผลให้อาจารย์ที่ปรึกษาของโจเซลิน ศาสตราจารย์ แอนโทนีเฮวิช ร่วมกับเซอร์มาร์ติน ริลล์ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1974
รศ.บุญรักษา สุนทรธรรม ที่ปรึกษาด้านวิจัยและอดีตผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) อธิบายให้ “คม ชัด ลึก” ฟังว่าสาเหตุที่มีการมอบรางวัลใหญ่ระดับ 3 ล้านดอลลาร์ หรือประมาณ 100 ล้านบาทให้ ก็เพราะว่าที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์จับสัญญาณแปลกๆ จากนอกโลกได้บ่อยครั้ง แต่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเป็นสัญญาณอะไร มาจากไหน บางคนสรุปว่ามาจากมนุษย์ต่างดาว แต่ ศ.โจเซลิน พิสูจน์ได้ว่าสัญญาณหล่านี้มีลักษณะเป็นจังหวะคล้ายคลื่นวิทยุในอวกาศ เป็นสัญญาณจากดาวนิวตรอน (Neutron star) ไม่ใช่จากมนุษย์ต่างดาว จึงตั้งชื่อต่อมาว่า “พัลซาร์”
“ดาวนิวตรอนเกิดจากดาวฤกษ์ที่หมดอายุระเบิดออกมาแล้วกลายเป็นวัตถุขนาดเล็กแต่มีความหนาแน่นมาก ดาวนิวตรอนเส้นผ่าศูนย์กลางไม่กี่สิบกิโลเมตร ถ้าเปรียบเทียบกับดวงอาทิตย์ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1.39 ล้านกิโลเมตร ดวงอาทิตย์ใหญ่กว่าโลก 109 เท่า แต่ความหนาแน่นของดาวนิวตรอนมีมากกว่าดวงอาทิตย์หลายเท่า เมื่อวัตถุขนาดเท่าก้อนหินใหญ่มีความหนาแน่นสูงแล้วหมุนรอบตัวเองอย่างเร็ว ก็เลยทำให้เกิดคลื่นวิทยุแผ่ออกมาเป็นจังหวะ พัลซาร์กลายเป็นคำเรียกดาวนิวตรอนตั้งแต่นั้นมา”
รศ.บุญรักษา กล่าวต่อว่า การค้นพบพัลซาร์ของ ศ.โจเซลิน เป็นจุดเริ่มต้นที่สำคัญมาก เปรียบเสมือนการพิสูจน์ค้นพบคลื่นวิทยุรูปแบบหนึ่งในอวกาศนำมาเป็นต้นแบบต่อยอดการศึกษาวิจัยดาราศาสตร์จนได้ประโยชน์มหาศาล แม้ตอนนี้ยังไม่มีใครรู้ว่าจะนำพัลซาร์ไปใช้ประโยชน์อะไรได้ในอนาคต เปรียบเสมือนมนุษย์ที่ค้นพบคลื่นวิทยุที่เป็นส่วนหนึ่งของแม่เหล็กไฟฟ้าในตอนแรก แต่ไม่รู้ว่าจะนำไปใช้ประโยชน์หลายร้อยปี กว่าจะเข้าใจแล้วดัดแปลงเป็นหลอดไฟฟ้า คลื่นวิทยุกระจายเสียง โทรศัพท์มือถือ ฯลฯ
หากใครสนใจอยากรู้ว่า พัลซาร์ หรือดาวนิวตรอนเกี่ยวอะไรกับการพิสูจน์ “ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป” ที่อัจฉริยะไอน์สไตน์เผยแพร่เมื่อร้อยปีที่แล้วใน ค.ศ.1916 สามารถค้นหาได้กูเกิล สรุปสั้นๆ คือ ทฤษฎีนี้อธิบายเกี่ยวกับความโน้มถ่วงแบบเรขาคณิตมีนักวิทยาศาสตร์พยายามพิสูจน์โดยการนำสัญญาณพัลซาร์ดาวนิวตรอนมาเปรียบเทียบกับดาวแคระขาว ดาวทั้ง 2 ต่างเคลื่อนที่โคจรรอบกันและกันด้วยความเร่งที่เท่ากัน แม้ว่าดาวนิวตรอนจะถูกสนามโน้มถ่วงของดาวแคระขาวที่โคจรอยู่ข้างนอกรบกวนการเคลื่อนที่ แต่ผลสรุปที่ได้คือการเคลื่อนที่ของวัตถุสองชนิดที่มีมวลต่างกันในสนามโน้มถ่วงเดียวกัน “ยังคงมีความเร่งในการเคลื่อนที่เท่ากัน” จนสามารถนำไปสรุปได้ว่าทฤษฎีของไอสไตน์ยังคงเป็นจริง
ผ่านไป 50 ปีหลัง สถาบันศึกษาดาราศาสตร์ทั่วโลกหลายแห่งเปิดโครงการพิเศษศึกษาเจาะลึกวิจัยเกี่ยวกับ “พัลซาร์” รวมถึงประเทศไทยที่กำลังจัดตั้ง โครงการหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ โดยมีกล้องโทรทรรศน์วิทยุหลักขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 40 เมตรเป็นหัวใจสำคัญ ตั้งอยู่บนพื้นที่กว่า 50 ไร่ ณ ศูนย์ศึกษาการพัฒนาห้วยฮ่องไคร้อันเนื่องมาจากพระราชดำริ อ.ดอยสะเก็ด เชียงใหม่
ดร.พฤทธิ์ เจริญจิตติชัย นักวิจัยไทยผู้กำลังศึกษาเกี่ยวกับพัลซาร์ในสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ เล่าให้ฟังว่าการศึกษาวิจัยพัลซาร์มี 2 รูปแบบคือ 1.เป็นการศึกษาว่าพัลซาร์กำเนิดขึ้นมาอย่างไร มีวิวัฒนาการอย่างไร ฯลฯ กับรูปแบบที่ 2.คือการศึกษาสัญญาณของพัลซาร์เพื่อนำไปเป็นเครื่องมือใช้พิสูจน์ทฤษฎีฟิสิกส์ต่างๆ
“พัลซาร์เป็นคลื่นวิทยุความแบบหนึ่ง ประโยชน์ที่เห็นแน่ชัดคือเอาไปใช้พิสูจน์ทฤษฎีฟิสิกส์ได้แน่นอน 99.99 เปอร์เซ็นต์ ตอนแรกเราเรียกพัลซาร์ว่าดาวนิวตรอนเพราะดาวนิวตรอนทุกดวงมีคลื่นพัลซาร์ออกมา แต่ตอนนี้มีการพบดาวนิวตรอนที่ไม่มีคลื่นพัลซาร์ออกมาแล้ว สำหรับงานวิจัยในประเทศไทยที่กำลังใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาด 40 เมตรศึกษาอยู่ เป็นการตรวจจับความเข้มสัญญาณจากเทหวัตถุต่างๆ ในท้องฟ้า ตอนนี้พยายามใช้เครื่องมือของเราตรวจจับดาวนิวตรอนให้ได้ ประเทศอื่นๆ ค้นพบแล้วประมาณ 2 พันกว่าดวง”
ดร.พฤทธิ์ นักวิจัยหนุ่มไฟแรง เล่าต่อว่า ตัวเองมีโอกาสได้พบและพูดคุยกับ ศ.โจเซลิน ประมาณ 2-3 ครั้งในงานวิชาการที่ต่างประเทศ รู้สึกประทับใจเหมือนได้คุยกับผู้ใหญ่ใจดี กลายเป็นแรงบันดาลใจสำคัญในการทำวิจัยพัลซาร์ของตนเองในประเทศไทยให้สำเร็จ เพราะว่าอาจมีสิ่งใหม่ๆ ซ่อนอยู่ภายใต้ชุดข้อมูลที่เรากำลังวิเคราะห์กันอยู่ เหมือนที่ตอน ศ.โจเซลินเคยค้นพบ แม้ต้องใช้ความพยายามและความมุ่งมั่นมากเท่าไรก็ตาม
วันที่ 6 กันยายน 2561 หลังประกาศผลรางวัลความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ “สเปเชียล เบรกทรู ไพรซ์" สาขาฟิสิกส์พื้นฐาน ศ.โจเซลิน ประกาศมอบเงินรางวัลที่ได้รับมูลค่า 3 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือประมาณ 100 ล้านบาทให้เป็นทุนการศึกษาระดัลปริญญาเอกสำหรับผู้ต้องการเรียนต่อด้านวิทยาศาสตร์ทันที พร้อมให้สัมภาษณ์ว่า
“ฉันมีโอกาสทำงานสำคัญที่สุดในชีวิตตอนเป็นนักศึกษาปริญญาเอก ก็เลยอยากให้โอกาสนี้แก่เยาวชนรุ่นหลังด้วย เพื่อช่วยให้พวกเขาค้นพบองค์ความรู้ใหม่ๆ ต่อไป”
หลังค้นพบสัญญาณจากพัลซาร์เมื่อ 50 ปีที่แล้ว ศ.โจเซลิน ยังคงทำงานเกี่ยวข้องกับการพัฒนาเรียนการสอนดาราศาสตร์ในสถาบันการศึกษาและสถาบันวิจัยหลายแห่ง และได้รับเกียรติขึ้นเป็นประธานหญิงคนแรกของสถาบันฟิสิกส์แห่งสหราชอาณาจักรและประเทศไอร์แลนด์
ห้วงอวกาศอันไกลโพ้นต้นกำเนิดของโลกมนุษย์ ยังมีความลี้ลับมหัศจรรย์รอการพิสูจน์ด้วยการสังเกตทดลองตามหลักการทางวิทยาศาสตร์อีกมากมาย เหมือนที่มนุษย์สามารถเปลี่ยนความเข้าใจผิดเกี่ยวกับเสียงเรียกพิสดารของเอเลี่ยนต่างดาวนอกโลกว่านั่นคือ “พัลซาร์” คลื่นวิทยุดาวนิวตรอน
การค้นพบและพิสูจน์องค์ความรู้ใหม่ๆ ด้านดาราศาสตร์ สำหรับบางคนอาจมองว่าเป็นเรื่องไกลตัวนอกโลก ไม่เกี่ยวกับปัญหาปากท้องในชีวิตประจำวัน ...โปรดอย่าลืมว่าสรรพสิ่งทั้งหลายที่มีในธรรมชาติทั้งบนโลกและนอกโลกนั้น ล้วนแล้วแต่มีคุณสมบัติพิเศษบางอย่าง หากมนุษย์สามารถทำความเข้าใจแล้วคิดค้นวิธีดัดแปลงเพื่อนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างมีประสิทธิผล
ตัวอย่างชัดเจนสุดคือการค้นพบคลื่นความถี่แม่เหล็กไฟฟ้าที่ชื่อว่า “คลื่นไมโครเวฟ” นักวิทยาศาสตร์ค้นพบนานกว่า 100 ปีที่แล้ว แต่สมัยนั้นไม่มีใครรู้ว่าจะเอาไปใช้ประโยชน์อะไรได้ แต่ในวันนี้เตาไมโครเวฟอยู่ในห้องครัวบ้านของพวกเราเกือบทุกคน!?!
เช่นเดียวกับ “พัลซาร์” ในอนาคตอาจกลายเป็นคลื่นความถี่มหัศจรรย์ ที่นำมาดัดแปลงเพิ่มความสะดวกสบายในชีวิตพวกเราได้อีกมากมาย ...
รางวัล 100 ล้านบาทที่มอบให้ ศ.โจเซลิน อาจน้อยไปด้วยซ้ำ หากเทียบกับความมานะอุตสาหะของผู้หญิงตัวเล็กๆ ที่ค้นพบสัญญาณดาวนิวตรอนในห้วงอวกาศ คลื่นสัญญาณนี้อาจนำมาสู่การเปลี่ยนแปลงอนาคตมนุษย์บนโลกใบนี้อย่างที่ไม่เคยปรากฏมาก่อน
สเปเชียล เบรกทรู ไพรซ์
“Special Breakthrough Prize” หรือรางวัลความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่ เป็นรางวัลที่กลุ่มมหาเศรษฐีระดับโลก เช่น มาร์ก ซักเคอร์เบิร์ก ผู้ก่อตั้งเฟซบุ๊กเซอร์เกย์ บริน ผู้ก่อตั้งกูเกิล ยูริ มิลเลอร์ นักธุรกิจด้านเทคโนโลยีไอทีชาวรัสเซีย ฯลฯ ร่วมลงขันมอบเงินให้นักวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่ปี 2012
รางวัลมี 3 สาขา ได้แก่ ฟิสิกส์พื้นฐาน คณิตศาสตร์ และวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตเน้นให้ผู้ค้นพบ “องค์ความรู้” ใหม่ที่สามารถอธิบายความเป็นไปของธรรมชาติและอนาคตของมนุษย์
นอกจากรางวัลใน 3 สาขาแล้ว บางปีคณะกรรมการอาจมอบรางวัลพิเศษให้บุคคลใดก็ได้ เช่น สตีเฟน ฮอว์กิง อัจฉริยะนักฟิสิกส์ทฤษฎีจักรวาลวิทยาผู้ล่วงลับไปแล้วก็เคยได้รางวัลพิเศษนี้เช่นกัน จากการเผยแพร่องค์ความรู้เกี่ยวกับ “หลุมดำ” และทีมนักฟิสิกส์จากโครงการ LIGO ที่สามารถตรวจจับ “คลื่นความโน้มถ่วง” (Gravitational wave) จนกลายเป็นข่าวการค้นพบทิ่ยิ่งใหญ่ของโลกเมื่อ 3 ปีที่แล้ว
ข่าวที่เกี่ยวข้อง