จากฟิสิกส์ยุคเก่าถึงฟิสิกส์ยุคใหม่

ในช่วงต้นๆศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งคำถามกับตัวเองว่า แน่ใจหรือว่ากลไกของสรรพสิ่ง มันทำงานแบบนี้? กาลิเลโอ กาลิเลอิ เป็นนักดาราศาสตร์ และนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาเลียน ที่ไม่พึงใจในคำอธิบายที่มีอยู่แต่เดิม เพียงเพราะพระสันตปาปาบอก หรือมันเป็นสิ่งที่ใครต่อใครเชื่อกันมา ตั้งแต่อริสโตเติลได้คิดค้นทฤษฎีต่างๆไว้ ที่ประเทศฝรั่งเศสเองก็มีนักปรัชญา ที่ชื่อเรอเน เดการ์ต ที่ได้ตั้งคำถามไว้มากมาย เกี่ยวกับความเป็นไปที่แน่นอน ของหลายสิ่งในโลก และสิ่งเดียวที่เขามั่นใจนักหนาก็คือ การมีตัวตนของเขาเอง เพราะฉันคิด ฉันจึงมีอยู่ หรือในภาษาละตินคือ คอจิโท เออโก ซุม ต่อมาได้มีชาวอังกฤษชื่อฟรานซิส เบคอน ก็ได้ให้ความสนใจในเรื่องที่ว่า เราจะหาความรู้เกี่ยวกับสิ่งต่างๆ ในโลกได้อย่างไร เขาได้วางรากฐานในการทำงาน ที่เราทุกคนต่างก็เรียกมันว่า กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ กระบวนการนี้จะใช้การคาดคะเนเป็นเกณฑ์ จากนั้นก็จะทำการทดสอบอย่างเป็นขั้นตอน ด้วยการทดลองต่างๆ และเมื่อความจริงที่เกิดขึ้นไม่ตรงกับ ผลที่ได้จากการทดลอง แนวคิดนั้นก็จะถูกตัดทิ้งไป และแนวคิดใหม่ก็จะถือกำเนิดขึ้น เพื่อทำการทดลองอีกครั้ง ในปีเดียวกัน กับที่กาลิเลโอ กาลิเลอิเสียชีวิต คือปี 1642 ชายอีกคนที่ชื่อไอแซค นิวตัน ได้ถือกำเนิดขึ้นที่ประเทศอังกฤษ ไอแซค นิวตันผู้นี้ได้ท้าทาย แนวคิดดั้งเดิมทางฟิสิกส์ที่สืบทอดกันมา ซึ่งมันมากมายกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คนใด ในประวัติศาสตร์เคยทำ การทดลองที่เกิดขึ้นมากมายของเขา ได้เปลี่ยนวิธีการคำนวณที่มี ไปอย่างสิ้นเชิง เขาได้เปิดเผยกฎธรรมชาติ ที่จะต่างกันไปในแต่ละที่ ในปัจจุบัน ไอแซค นิวตัน ได้กลายเป็นที่รู้จักมากที่สุด เพราะแนวคิดเรื่องแรงโน้มถ่วง ที่อธิบายถึงแรงดึงดูด อันส่งผลให้ลูกแอปเปิ้ลตกลงบนพื้น รวมทั้งทำให้ดวงจันทร์อยู่ใน วงโคจรของโลกด้วย ไอแซค นิวตันยังเป็นคนแรก ที่อธิบายถึงความสัมพันธ์ ที่ทำให้แรง มวล และการเคลื่อนที่ มาเกี่ยวเนื่องกันได้ ความรู้ทางฟิสิกส์ที่ถูกพัฒนาขึ้น ในช่วงเวลานั้นจึงถูกเรียกว่า ฟิสิกส์ดั้งเดิม ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อเป็นเกียรติกับไอแซค และเรียกกันว่ากลศาสตร์ของนิวตัน ทุกวันนี้ฟิสิกส์แบบดั้งเดิม ยังคงใช้กันอย่างแพร่หลาย เมื่อต้องมีการอธิบายที่มาที่ไป ของสิ่งต่างๆในชีวิตประจำวันที่เราต้องเจอ รวมถึงกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน ที่จะนำมาใช้หาคำตอบว่าวัตถุนั้น ตกลงมาได้อย่างไร และตอนที่ต้องส่งดาวเทียมขึ้นไป ในอวกาศ เมื่อมีการกำหนดขนาดและความเร็ว อย่างที่เคยทำกันมา วิธีคำนวณของนิวตันเป็นสิ่งหนึ่งที่ แม่นยำมาก แต่เมื่อเราไปศึกษาสิ่งที่เล็กมากๆ อย่างพวกอะตอมหรืออะไรที่เล็กกว่านั้น มันก็จะมีเรื่องแปลกๆเกิดขึ้น ในโลกของสิ่งที่มีขนาดเล็กจิ๋วนี้ ท่ามกลางเหล่าโปรตอน นิวตรอนและอิเล็กตรอนมากมาย กฎธรรมชาติจะต่างออกไปอย่างสิ้นเชิง จากกฎข้ออื่นๆในกลศาสตร์ของนิวตัน เพราะมันจะกลายเป็นกลศาสตร์ควอนตัม ที่เข้ามาทำหน้าที่แทน กลศาสตร์ควอนตัมคือแนวคิดทางฟิสิกส์ ที่ประหลาดสุดๆ กลศาสตร์ควอนตัมจะพูดถึงอนุภาค ที่มีตัวตนแต่มันจะไม่เหมือนกับ อนุภาคที่อยู่ในสสารอื่นๆ เช่น อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่ สามารถบอกตำแหน่งของมัน แบบคร่าวๆได้ว่ามันอยู่ตรงไหนบ้าง แต่ไม่อาจบอกตำแหน่งที่แน่นอนได้เลย กลศาสตร์ควอนตัมมักจะขัดแย้ง กับความเข้าใจเดิมทางฟิสิกส์อยู่ตลอด มันอาจเป็นแค่แนวคิดที่หลงทาง จนทำให้คนสับสน ต่อการทำความเข้าใจเรื่องนี้ได้ ฟิสิกส์ดั้งเดิมนั้น ไม่สามารถประยุกต์ใช้ได้ กับระยะทางที่สั้นมากๆ ทั้งนี้มันยังไม่สามารถนำไปใช้งาน ในเรื่องของการเดินทางที่ใช้ ความเร็วสูงมากๆ รถไฟขบวนนี้วิ่งมาด้วยความเร็ว 100 กิโลเมตร/ชั่วโมง ในขณะที่มีใครบางคนวิ่งอยู่บน หลังคารถไฟ ในทิศทางเดียวกับที่รถไฟวิ่งไป และมีความเร็วอยู่ที่ 10 กิโลเมตร/ชั่วโมง ซึ่งความเร็วรวมทั้งหมด จะเท่ากับ 110 กิโลเมตร/ชั่วโมง เพราะ 100 บวกกับ 10 จะได้ 110 จริงๆก็ไม่ได้แปลกเท่าไหร่ แต่ถ้าเขายืน อยู่บนหลังคารถไฟนิ่งๆ แล้วเอาไฟฉายส่องไปข้างหน้า แสงจากไฟฉายนั้น จะฉายไปได้ไม่ไกลเหมือนกับ ตอนที่เขายืนส่องไฟฉายอยู่บนพื้นดิน ทีนี้สงสัยกันแล้วใช่หรือเปล่าล่ะ เพื่อที่จะอธิบายเรื่องแรงโน้มถ่วง ที่อยู่ใกล้กับความเร็วแสง เราจำเป็นต้องใช้ทฤษฎีพิเศษของไอน์สไตน์ นั่นคือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป และทฤษฎีนี้ ก็เหมื่อนกับกลศาสตร์ควอนตัมนั่นแหละ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะสวนทางกับ ความเข้าใจดั้งเดิมทางฟิสิกส์ แต่ถ้ายังอยากรู้จักมัน นี่คือการแบ่งประเภทคร่าวๆ ของฟิสิกส์ซึ่งจะแบ่งได้เป็น 3 แบบ แบบแรกคือฟิสิกส์ยุคต้น ซึ่งเราเรียกมันว่า กลศาสตร์ของอริสโตเติล มันเป็นกรอบแนวคิดดั้งเดิมขนาดใหญ่ ที่ถูกความเชื่อและศาสนายึดโยงไว้ จากนั้นในศตวรรษที่ 17 ความชื่นชอบ ของผู้คนก็ตกมาที่กาลิเลโอ นิวตัน และนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ จนมันได้เปลี่ยนความคิด ที่พวกเขามีต่อกลศาสตร์ ของอริสโตเติลไปด้วย ด้วยโครงสร้างทางการทดลอง และคณิตศาสตร์ ทำให้ฟิสิกส์ดั้งเดิมถือกำเนิดขึ้นมา จากนั้น 300 ปีต่อมา ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ฟิสิกส์ดั้งเดิมก็ถูกท้าทาย จนทำให้ประตูอีกบาน ของฟิสิกส์ยุคใหม่ได้เปิดออก ซึ่งมันมีทั้งกลศาสตร์ควอนตัม และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป นี่ทำให้ใครต่อใครหัวหมุนได้ง่ายๆเลยล่ะ มีเหตุผลดีๆที่ควรจะขอบคุณ ในการค้นพบทฤษฎีต่างๆมากมาย ที่เกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ ที่ซับซ้อนนี้ เพราะถ้าปราศจากมันแล้ว เราคงไม่มีเพลงสนุกๆไว้ฟัง ในงานเลี้ยงแน่ๆ แต่จริงๆแล้วก็ไม่น่าต้องย้อนเวลา กลับไปในประวัติศาสตร์มากนักหรอก เพราะมันอาจทำให้เราหลงลืมประโยชน์ที่ ฟิสิกส์มีให้เราอยู่ตอนนี้ก็ได้