รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2020

12 ตุลาคม 2563

 

       จากรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2020 ที่เพิ่งประกาศไป เมื่อวันอังคารที่ 6 ตุลาคม มาในแนวของ “หลุมดำ” ซึ่งผลการตัดสินรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปีนี้ เป็นของนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ 3 ท่าน เป็นการแบ่งรางวัลออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน ครึ่งหนึ่งมอบให้กับ  ศาสตราจารย์โรเจอ เพนโรส (Sir Roger Penrose) สำหรับผลงานบุกเบิกการศึกษาหลุมดำ ที่พบว่า “การมีอยู่ของหลุมดำในธรรมชาติอธิบายได้ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์” และอีกครึ่งหนึ่งเป็นรางวัลร่วมให้กับ ศาสตราจารย์ไรน์ฮาร์ด เกนเซล (Reinhard Genzel) และศาสตราจารย์แอนเดรีย เกซ (Andrea Ghez) สำหรับผลงานที่ร่วมกันศึกษาการเคลื่อนที่ของดวงดาวตรงบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ที่พบว่า “มีหลุมดำมวลมหาศาลซ่อนตัวอยู่ตรงใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือก” (ที่มา: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/press-release/)

 

 

รูปที่ 1 ศาสตราจารย์ Roger Penrose (ส่วนแบ่งรางวัล: 1/2) เกิดที่เมืองโคลเชสเตอร์ ประเทศอังกฤษ เมื่อปี ค.ศ.1931 ปัจจุบันอายุ 89 ปี จบการศึกษาระดับปริญญาเอก ปี ค.ศ.1957 จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ ปัจจุบันดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ ณ มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด ประเทศอังกฤษ (ที่มารูป: https://physicsworld.com/a/roger-penrose-reinhard-genzel-and-andrea-ghez-bag-the-nobel-prize-for-physics/)

 

 

รูปที่ 2 ศาสตราจารย์ Reinhard Genzel (ส่วนแบ่งรางวัล: 1/4) เกิดที่เมืองบาทฮ็อมบวร์คฟอร์แดร์เฮอเออ ประเทศเยอรมนี เมื่อปี ค.ศ.1952 ปัจจุบันอายุ 68 ปี จบการศึกษาระดับปริญญาเอก ปี ค.ศ.1978 จากมหาวิทยาลัยบอนน์ประเทศเยอรมนี ปัจจุบันดำรงตำแหน่งเป็นผู้อำนวยการสถาบันมักซ์พลังค์ด้านฟิสิกส์อวกาศ (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE) เมืองการ์ชิง ประเทศเยอรมัน และศาสตราจารย์ ณ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ สหรัฐอเมริกา (ขวา) ศาสตราจารย์ Andrea Ghez (ส่วนแบ่งรางวัล: 1/4) เกิดที่กรุงนิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา เมื่อปี ค.ศ. 1965 ปัจจุบันอายุ 55 ปี จบการศึกษาระดับปริญญาเอก ปี ค.ศ. 1992 จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (CalTech) เมืองแพซาดีนา สหรัฐอเมริกา ปัจจุบันดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ ณ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เมืองลอสแองเจลิส (UCLA) สหรัฐอเมริกา (ซ้าย) (ที่มารูป: https://physicsworld.com/a/roger-penrose-reinhard-genzel-and-andrea-ghez-bag-the-nobel-prize-for-physics/)

 

       จากรางวัลโนเบลของศาสตราจารย์เพนโรส ที่ได้รับในปีนี้แสดงให้เห็นถึงอัจฉริยภาพทางคณิตศาสตร์ของเขา ที่ใช้เป็นเครื่องมือในการศึกษาเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพและการถือกำเนิดของหลุมดำ ถ้าพูดถึงทฤษฎีเรื่องของหลุมดำ ทำให้นึกถึงนักฟิสิกส์ที่ชื่อศาสตราจารย์สตีเฟน ฮอว์คิง (Stephen Hawking) (ที่มา: http://thep-center.org/src2/views/special-news.php?news_id=193) ผู้ที่พยายามอธิบายหลุมดำขนาดใหญ่โดยผนวกทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปเข้ากับทฤษฎีที่อธิบายสิ่งเล็กๆ อย่างกลศาสตร์ควอนตัม ทำให้หลุมดำไม่ใช่วัตถุดำมืดที่ดูดจับทุกอย่างที่เข้ามาใกล้ “ขอบฟ้าเหตุการณ์” (event horizon)  หรือสิ่งที่เคยเข้าใจว่าแม้กระทั่งแสงก็ไม่มีทางหลบหนีออกมาจากบริเวณนี้ได้ แต่กลับมีข้อยกเว้นด้วยกฎของฟิสิกส์ควอนตัมนี้เอง ที่พบว่าหลุมดำแผ่รังสีได้ ซึ่งเรียกกันต่อมาว่า “การแผ่รังสีฮอว์คิง (Hawking radiation)” ฮอว์คิง ได้ทำงานร่วมกับเพนโรสสมัยเขาอยู่ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ทั้งเพนโรสและฮอร์คิง ได้ร่วมกันอธิบายความเป็นไปได้ที่อนุญาตให้หลุมดำมีอยู่จริง ๆ ผ่าน “คณิตศาสตร์” นั่นเอง ผลงานเด่นที่ทั้งสองได้ร่วมกันพัฒนาเพื่ออธิบายพฤติกรรมโดยพื้นฐานของหลุมดำด้วย Penrose–Hawking singularity theorems ที่เล่าเรื่องวัตถุที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ที่พอที่จะทำให้เกิดภาวะเอกฐาน (singularity) ได้ จากผลงานนี้ทำให้ทั้งสองท่านได้รับรางวัล “Wolf Prize” สาขาฟิสิกส์ ในปี ค.ศ.1988 (ที่มา: https://en.wikipedia.org/wiki/Roger_Penrose)

 

       อีกส่วนของรางวัลโนเบลมอบให้ร่วมกันแก่ศาสตราจารย์เกนเซล และศาสตราจารย์เกซ ท่านทั้งสองเป็นนักดาราศาสตร์สังเกตการณ์ ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1990 ทั้งสองทีมวิจัยสนใจศึกษาติดตามดวงดาวจำนวนมหาศาลที่โคจรรอบใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก การเฝ้าสังเกตการณ์จับตาดูข้อมูลต่าง ๆ มากว่า 20 ปี ของทั้งสองทีมด้วยกล้องโทรทรรศน์ร่วมกับเทคโนโลยีที่ทันสมัย ผลงานของทั้งสองทีมเป็นผลงานการบุกเบิกที่ยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีด้วยการทดลองที่น่าเชื่อถือที่สุด จนทำให้มีหลักฐานว่ามีหลุมดำมวลมหาศาลซ่อนตัวอยู่ในบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก  ด้วยข้อสรุปเดียวกันทั้งสองท่านเคยได้รับรางวัล “Crafoord” สาขาดาราศาสตร์ ในปี ค.ศ.2012 ถือได้ว่าเป็นรางวัลโนเบลสาขาดาราศาสตร์ (ที่มา:  https://www.crafoordprize.se/press_release/the-crafoord-prize-in-mathematics-2012-and-the-crafoord-prize-in-astronomy-2012)