บทที่ 1 ผู้กำหนดบทบาทของสสาร ชีวิต และสติปัญญา
มีสามท่วงทำนองที่ยิ่งใหญ่ในวิทยาศาสตร์ของศตวรรษที่ 20อะตอม คอมพิวเตอร์ และรหัสพันธุกรรมŽ
แฮโรลด์ วาร์มัส ผู้อำนวยการ NIH
การทำนายเป็นสิ่งที่ทำได้ยากลำบากมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันเกี่ยวกับอนาคตŽโยกิ เบอร์ร่า
สามศตวรรษมาแล้ว ไอแซค นิวตันเคยเขียนไว้ว่า ...สำหรับตัวข้าพเจ้าเอง ดูเหมือนจะเคยเป็นเพียงเด็กที่กำลังเดินเล่นอยู่ที่ชายหาดและถูกเบนความสนใจหลายครั้งหลายคราวเมื่อเจอก้อนหินที่เป็นมันวาวหรือเปลือกหอยที่สดสวยกว่าธรรมดา ขณะที่ในเวลาเดียวกันนั้นมหาสมุทรแห่งความจริงอันยิ่งใหญ่ยังตั้งตระหง่านต่อหน้าข้าพเจ้าเพื่อรอการค้นพบŽเมื่อนิวตันเริ่มสำรวจมหาสมุทรแห่งความจริงอันยิ่งใหญ่ที่ทอดอยู่เบื้องหน้าเขา กฎแห่งธรรมชาติถูกห่อหุ้มไว้ด้วยผ้าคลุมแห่งความเร้นลับ ความน่าเกรงขาม และไสยศาสตร์ที่ไม่สามารถทะลุผ่านไปได้ วิทยาศาสตร์แบบที่เรารู้จักกันนั้นยังไม่ได้ถือกำเนิด
ชีวิตในยุคของนิวตันนั้นไม่ยืนยาว โหดร้าย และป่าเถื่อน ผู้คนไร้การศึกษาเป็นส่วนใหญ่ไม่เคยได้เป็นเจ้าของหนังสือหรือเข้าห้องเรียน และแทบจะไม่เคยผจญภัยห่างจากถิ่นกำเนิดไปหลายๆ ไมล์ ในเวลากลางวันพวกเขาทำงานแทบหลังหักในทุ่งนาภายใต้ดวงอาทิตย์ที่ไม่เคยปรานี ในเวลากลางคืนโดยปกติก็ไม่มีการบันเทิงหรือการบรรเทาที่จะมาผ่อนคลายชีวิตของพวกเขา เว้นเสียแต่เสียงแห่งความว่างเปล่าในยามค่ำคืน คนส่วนใหญ่รู้ซึ้งด้วยตนเองถึงความหิวและโรคภัยเรื้อรังคอยคุกคามที่เจ็บปวดเหมือนถูกมีดแทงคนส่วนใหญ่จะมีชีวิตอยู่ไม่เกิน 30 ปี และจะได้เห็นลูกของพวกเขาส่วนใหญ่ต้องตายจากไปในวัยทารก
แต่เจ้าเปลือกหอยและก้อนหินมหัศจรรย์สองสามก้อนที่ถูกเก็บได้ที่ชายหาดโดยนิวตันและนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ช่วยจุดชนวนเหตุการณ์น่าทึ่งที่ดำเนินต่อเนื่องกันเป็นลูกโซ่ การเปลี่ยนแปลงอย่างลึกซึ้งเกิดขึ้นในสังคมมนุษย์ เริ่มต้นจากกลศาสตร์ของนิวตัน เครื่องจักรอันทรงพลังก็ตามมา และในที่สุดคือเครื่องจักรไอน้ำ แรงกระตุ้นซึ่งเปลี่ยนรูปแปลงร่างโลกนี้เสียใหม่โดยการพลิกเปลี่ยนสังคมเกษตรกรรม แพร่ขยายโรงงาน และกระตุ้นการค้าขาย ปลดปล่อยการปฏิวัติอุตสาหกรรมและเปิดประตูสู่ทวีปต่างๆ ทั้งหมดด้วยระบบรางรถไฟ
จนถึงศตวรรษที่ 19 ช่วงเวลาของการค้นพบอย่างเข้มข้นทางวิทยาศาสตร์กำลังเกิดขึ้น ความก้าวหน้าที่น่าสรรเสริญในวงการวิทยาศาสตร์และการแพทย์ช่วยยกระดับผู้คนออกจากความยากจนและความไม่รู้ที่นำไปสู่ความทุกข์ทรมาน ปรับปรุงชีวิตพวกเขาให้มีคุณค่า ให้อำนาจความรู้แก่พวกเขา เปิดหูเปิดตาพวกเขาสู่โลกใหม่ และในที่สุดก็ช่วยปลดปล่อยพลังเร้นลับซึ่งจะโค่นล้มพวกศักดินา เจ้าที่ดิน และจักรวรรดิต่างๆ ในยุโรป
ปลายศตวรรษที่ 20 วิทยาศาสตร์ก็ปิดฉากยุคสมัยลงด้วยการไขความลับของอะตอม การแก้ปมของโมเลกุลแห่งชีวิต และการประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์คอมพิวเตอร์การค้นพบขั้นมูลฐานทั้งสามประการดังกล่าวที่จุดชนวนขึ้นโดยการปฏิวัติควอนตัม การปฏิวัติดีเอ็นเอ และการปฏิวัติคอมพิวเตอร์ ช่วยให้แก้ไขปัญหากฎพื้นฐานหลักๆ ของสสารชีวิต และการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์ได้ในที่สุด
ขณะนี้ช่วงเวลาแห่งความสำเร็จที่น่าตื่นตาตื่นใจของวิทยาศาสตร์กำลังใกล้จะปิดฉากลง ยุคหนึ่งกำลังสิ้นสุดและอีกยุคหนึ่งเพิ่งจะเริ่มต้นขึ้น
หนังสือเล่มนี้พูดถึงยุคใหม่ที่ไม่เคยหยุดนิ่งของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งปัจจุบันกำลังเผยตัวออกมาต่อหน้าต่อตาเรา มุ่งประเด็นไปที่วิทยาศาสตร์ในอีกหนึ่งร้อยปีหรือมากกว่านั้น วิทยาศาสตร์ยุคต่อไปมีแนวโน้มที่จะมีความลึกซึ้งยิ่งกว่าเดิม มีความละเอียดถี่ถ้วนกว่า มีรากฐานหยั่งลึกกว่าในยุคนี้
น่าจะชัดเจนอยู่แล้วที่เรากำลังอยู่ตรงจุดเริ่มต้นของการปฏิวัติอีกครั้งที่กำลังจะเกิดขึ้น ความรู้ของมนุษย์เพิ่มขึ้น 2 เท่าทุกๆ 10 ปี ในทศวรรษที่แล้วความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่ถือกำเนิดขึ้นมาใหม่เพียงอย่างเดียวมีอยู่มากกว่าความรู้ทางวิทยาศาสตร์ทั้งหมดในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ สมรรถนะของคอมพิวเตอร์เพิ่มเป็น 2 เท่าทุกๆ 18 เดือนเครือข่ายอินเตอร์เน็ตใหญ่ขึ้นเป็น 2 เท่าทุกๆ ปี จำนวนของลำดับ DNA ที่พวกเราสามารถวิเคราะห์ได้เพิ่มขึ้นเป็น 2 เท่าทุกๆ 2 ปี เกือบทุกวันมีพาดหัวข่าวถึงความก้าวหน้าใหม่ๆ ทางคอมพิวเตอร์ โทรคมนาคม เทคโนโลยีชีวภาพ และการสำรวจอวกาศ ผลที่ตามมาจากการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีอันโกลาหลนี้ก็คือ อุตสาหกรรมและวิถีชีวิตทั้งหมดกำลังถูกขุดรากถอนโคนเพียงเพื่อจะเปิดทางให้สิ่งใหม่โดยสิ้นเชิงปรากฏขึ้น แต่การเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็วและน่าสับสนเหล่านี้ไม่ใช่เป็นเพียงแค่การเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณเท่านั้น มันเป็นสัญญาณการถือกำเนิดของยุคใหม่
ทุกวันนี้เรากลับไปเป็นเหมือนเด็กๆ ที่กำลังเดินอยู่ริมชายทะเลกันอีกครั้ง แต่ทว่ามหาสมุทรอย่างที่นิวตันรู้จักตอนเด็กแทบไม่เหลืออยู่แล้ว เบื้องหน้าเราคือมหาสมุทรใหม่มหาสมุทรแห่งความเป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์และการประยุกต์ที่ไร้ขอบเขตจำกัด มหาสมุทรซึ่งมอบศักยภาพให้เราสามารถควบคุมและหล่อหลอมพลังแห่งธรรมชาติเหล่านี้ให้เป็นไปตามปรารถนาของเราได้เป็นครั้งแรก
ส่วนใหญ่ในประวัติศาสตร์มนุษย์ เราก็คล้ายผู้สังเกตการณ์ที่ทำได้เพียงแต่เฝ้าดูการเต้นรำตระการตาของธรรมชาติ แต่ในวันนี้เราอยู่ตรงช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อที่สำคัญของการเปลี่ยนแปลง จากการเป็นผู้สังเกตการณ์ที่ยอมตามธรรมชาติสู่การเป็นผู้กำหนดบทบาทให้ธรรมชาติ ความเชื่อนี้เองที่ก่อรูปขึ้นเป็นแกนความคิดสำคัญของมโนทัศน์แห่งอนาคต ยุคต่อไปที่กำลังเผยโฉมออกมาให้เห็นทำให้ตอนนี้เป็นช่วงเวลาอันน่าตื่นเต้นที่สุดของชีวิต มันเปิดโอกาสให้เราเก็บเกี่ยวดอกผลของวิทยาศาสตร์ในช่วง 2,000 ปีที่ผ่านมายุคทองแห่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์กำลังจะจบลง เปิดทางให้แก่ยุคแห่งการควบคุมและใช้ประโยชน์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์
ฉันทามติที่กำลังก่อตัวขึ้นในหมู่นักวิทยาศาสตร์
อนาคตจะเป็นอย่างไร? บางครั้งนักเขียนนวนิยายวิทยาศาสตร์ก็ได้สร้างคำทำนายต่างๆ ที่ไม่เป็นไปตามหลักเหตุผลและความเป็นไปได้เกี่ยวกับอนาคตในอีกหลายสิบปีข้างหน้า ตั้งแต่การเที่ยวพักผ่อนบนดาวอังคาร ไปจนถึงการกำจัดโรคภัยไข้เจ็บให้หมดไปแม้แต่บนหน้าหนังสือพิมพ์ บ่อยครั้งเกินไปด้วยซ้ำที่ความคิดเจืออคติของนักวิจารณ์สังคม
ขวางโลกคนหนึ่งถูกใช้แทนที่ฉันทามติภายในสังคมวิทยาศาสตร์ (ตัวอย่างเช่น ในปี 1996นิตยสาร The New York Time Magazine ลงตีพิมพ์หัวข้อเรื่องชีวิตในอีกหนึ่งร้อยปีข้างหน้าทั้งฉบับ นักข่าว นักสังคมวิทยา นักเขียน นักออกแบบแฟชั่น และนักปรัชญาต่างแสดงความคิดของพวกเขา แต่กระนั้นก็น่าสังเกตว่าไม่มีนักวิทยาศาสตร์แม้แต่คนเดียวที่ได้มีโอกาสให้คำปรึกษา)
ประเด็นตรงนี้คือ คำทำนายเกี่ยวกับอนาคตโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้เชี่ยวชาญมีแนวโน้มที่จะตั้งอยู่บนพื้นฐานของความเป็นจริงของความรู้ทางวิทยาศาสตร์มากกว่าคำทำนายที่ออกจากปากนักวิจารณ์สังคม หรือแม้แต่ที่นักวิทยาศาสตร์ในอดีตได้ทำนายไว้ก่อนกฎมูลฐานทางวิทยาศาสตร์จะเป็นที่ประจักษ์อย่างสมบูรณ์
ผมคิดว่าประเด็นดังกล่าวคือความแตกต่างสำคัญระหว่างมโนทัศน์แห่งอนาคตซึ่งเกี่ยวพันกับฉันทามติภายในกลุ่มนักวิทยาศาสตร์เอง กับคำทำนายบนหน้าหนังสือพิมพ์ที่เรียบเรียงขึ้น โดยเฉพาะกลุ่มที่ประกอบด้วยนักเขียน นักหนังสือพิมพ์ นักสังคมวิทยานักเขียนนวนิยายวิทยาศาสตร์ และคนที่เป็นเพียงผู้บริโภคเทคโนโลยี แทนที่จะเป็นคำทำนายของคนกลุ่มที่ช่วยให้กำเนิดและก่อรูปมันขึ้นมา (นี่อาจทำให้เราระลึกถึงคำทำนายของพลเรือเอกวิลเลี่ยม เลฮีย์ (Admiral William Leahy) ที่กล่าวกับประธานาธิบดีทรู-แมนในปี 1945 ใจความว่า นั่นเป็นสิ่งโง่เขลาครั้งใหญ่ที่สุดที่เราเคยทำ...ระเบิด [ปรมาณู]จะไม่มีวันใช้การได้ และผมจะพูดในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านวัตถุระเบิดŽ นายพลผู้นั้นไม่ได้ต่างจาก ผู้หยั่งรู้อนาคตŽ หลายคนทุกวันนี้ที่กำลังเอาความคิดเห็นส่วนตัวที่เอนเอียงมาแทนที่ฉันทามติของนักฟิสิกส์์ที่ร่วมงานสร้างระเบิดนั้นอยู่)
ในฐานะนักฟิสิกส์์ที่ทำวิจัย ผมเชื่อมั่นว่านักฟิสิกส์์ประสบความสำเร็จอย่างยิ่งในการทำนายโครงสร้างคร่าวๆ ของอนาคต โดยหน้าที่การงานแล้ว ผมศึกษาสาขาหนึ่งของฟิสิกส์์ที่มูลฐานที่สุด นั่นคือการแสวงหาเพื่อเติมเต็มความใฝ่ฝันของไอน์สไตน์เกี่ยวกับทฤษฎีแห่งทุกสิ่งทุกอย่างŽ ผลก็คือ ผมถูกกระตุ้นเตือนอยู่ตลอดเวลาถึงหนทางอันหลากหลายที่ฟิสิกส์์ควอนตัมมีผลต่อการค้นพบครั้งสำคัญต่างๆ ที่ได้หล่อหลอมศตวรรษที่ 20มาแล้ว
ในอดีต สถิติที่นักฟิสิกส์์ทำไว้นั้นน่าเกรงขามพอตัว เราเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความเป็นมาของสิ่งประดิษฐ์ที่ได้นำมาซึ่งความเปลี่ยนแปลง (ทีวี วิทยุ เรดาร์ เอ็กซเรย์ทรานซิสเตอร์ คอมพิวเตอร์ เลเซอร์ ระเบิดนิวเคลียร์) การถอดรหัสโมเลกุลของดีเอ็นเอการเปิดประตูสู่มิติใหม่ในการตรวจร่างกายด้วย PET MRI และ CAT สแกน และแม้แต่การออกแบบอินเตอร์เน็ตและเวิลด์ไวด์เว็บ (WWW) นักฟิสิกส์์ไม่ใช่ผู้หยั่งรู้อนาคต(และเราไม่เคยได้รับการละเว้นสำหรับคำทำนายโง่เขลาของเรา!) แต่กระนั้นก็เป็นความจริงที่การสังเกตอันรอบคอบและมุมมองอันเฉียบคมของนักฟิสิกส์์ชั้นนำในประวัติศาสตร์ของวงการวิทยาศาสตร์ได้เปิดประตูสู่สาขาวิชาใหม่โดยสิ้นเชิง
ไม่น่าสงสัยเลยว่ามีสิ่งน่าพิศวงเหนือความคาดคิด การพลิกผันจากหน้ามือเป็นหลังมือ และช่องโหว่ต่างๆ ในการมองไปสู่อนาคตครั้งนี้ ผมจะมองผ่านเลยการประดิษฐ์คิดค้นและการค้นพบสำคัญบางอย่างของคริสต์ศตวรรษที่ 21 โดยแทบจะหลีกเลี่ยงไม่ได้ ผมหวังว่าเราจะเห็นทิศทางของวิทยาศาสตร์ในอนาคตอย่างถึงพร้อมไปด้วยความเข้าใจถ่องแท้และแม่นยำ โดยมุ่งประเด็นไปที่ความเชื่อมโยงระหว่างการปฏิวัติอันยิ่งใหญ่ทั้งสาม และคำปรึกษาจากนักวิทยาศาสตร์ผู้กำลังนำมาซึ่งการปฏิวัตินี้และกำลังทดสอบการค้นพบของพวกเขา
กว่า 10 ปีที่ผมทำงานค้นคว้าสำหรับหนังสือเล่มนี้ ผมมีโอกาสได้สัมภาษณ์นักวิทยาศาสตร์กว่า 150 คน ในจำนวนนั้นมีผู้ได้รับรางวัลโนเบลหลายคน บางส่วนเกิดขึ้นระหว่างขั้นตอนเตรียมรายการวิทยุแห่งชาติประจำสัปดาห์เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์และการผลิตข้อติชมทางวิทยาศาสตร์
นี่คือเหล่านักวิทยาศาสตร์ที่กำลังทำงานนำร่องอย่างไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยและกำลังวางรากฐานสำหรับศตวรรษที่ 21 หลายคนในนั้นกำลังเปิดแนวทางและมุมมองใหม่สำหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ ในการสัมภาษณ์เหล่านี้ นอกเหนือจากงานและการวิจัยของผมเองแล้ว ผมยังได้ย้อนกลับไปดูทัศนียภาพแห่งวิทยาศาสตร์อันกว้างไกลเบื้องหน้าผมและคัดสรรมาจากผู้ชำนาญการและองค์ความรู้ที่หลากหลาย นักวิทยาศาสตร์เหล่านี้เต็มใจเปิดห้องทำงานและห้องทดลองให้ผมได้มีส่วนล่วงรู้ถึงความคิดทางวิทยาศาสตร์ลับเฉพาะของพวกเขา ในหนังสือเล่มนี้ผมพยายามตอบแทนโดยการถ่ายทอดเพื่อให้ได้สัมผัสความตื่นเต้นและความเบิกบานของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ของคนเหล่านี้เพราะมันจำเป็นยิ่งที่จะปลูกฝังความรู้สึกร่วมและความตื่นเต้นทางวิทยาศาสตร์ในสาธารณชน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มคนรุ่นใหม่ หากประชาธิปไตยประสงค์จะคงไว้ซึ่งแรงกระตุ้นในโลกแห่งเทคโนโลยีที่ซับซ้อนขึ้นเรื่อยๆ
ความจริงก็คือว่า มีการลงมติคร่าวๆ ปรากฏขึ้นในหมู่คนที่มีส่วนร่วมในการวิจัยว่าอนาคตจะวิวัฒนาการไปอย่างไร ด้วยเหตุผลที่กฎต่างๆ เบื้องหลังทฤษฎีควอนตัมคอมพิวเตอร์ และชีววิทยาโมเลกุลเป็นที่ยอมรับ อาจเป็นได้ที่นักวิทยาศาสตร์จะทำนายกว้างๆ ถึงเส้นทางที่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์จะดำเนินไปในอนาคต นี่เป็นเหตุผลใหญ่ที่ผมรู้สึกว่าคำทำนายครั้งนี้จะแม่นยำกว่าคำทำนายในอดีตกาลเหล่านั้น
สิ่งที่กำลังจะเผยโฉมออกมาเป็นดังต่อไปนี้
เสาหลักทั้งสามของวิทยาศาสตร์
สสาร ชีวิต และจิตวิญญาณ
องค์ประกอบทั้งสามนี้รวมกันเป็นเสาหลักของวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ นักประวัติศาสตร์มักจะบันทึกว่า ความสำเร็จเหนือสิ่งอื่นใดของวิทยาศาสตร์แห่งศตวรรษที่ 20 คือการเผยโฉมของส่วนประกอบพื้นฐานเบื้องหลังเสาหลักทั้งสามนี้ ส่งผลให้เกิดการแยกนิวเคลียสของอะตอม การถอดรหัสนิวเคลียสของเซลล์ และการพัฒนาคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ ด้วยความเข้าใจพื้นฐานของสสารและชีวิตที่ส่วนใหญ่สมบูรณ์แล้ว เรากำลังจะได้เป็นสักขีพยานของการปิดฉากบทที่ยิ่งใหญ่บทหนึ่งในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ (แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเราเข้าใจกฎทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเสาหลักทั้งสามโดยสมบูรณ์ เราเพียงเข้าใจกฎพื้นฐานที่สุดเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ถึงแม้ว่าเราจะรู้จักกฎพื้นฐานของคอมพิวเตอร์กันอย่างดี แต่ก็รู้จักกันเพียงกฎพื้นฐานของสมองกลประดิษฐ์และสมองไม่กี่ข้อเท่านั้น)
การปฏิวัติแรกสุดแห่งศตวรรษที่ 20 คือการปฏิวัติเชิงควอนตัมซึ่งเป็นพื้นฐานที่สุด การปฏิวัติเชิงควอนตัมมีส่วนช่วยให้เกิดการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่อีกสองอย่างคือ การปฏิวัติเชิงชีวโมเลกุล และการปฏิวัติคอมพิวเตอร์
การปฏิวัติเชิงควอนตัม
เป็นเวลานานตั้งแต่สมัยโบราณมาแล้วที่มนุษย์คาดเดาว่าโลกนี้ถือกำเนิดมาจากอะไร ชาวกรีกคิดว่าจักรวาลสร้างขึ้นจากธาตุทั้งสี่คือ ดิน น้ำ ลม และไฟ นักปรัชญาเดโมคริตุสเชื่อว่าธาตุเหล่านั้นสามารถแบ่งย่อยเป็นหน่วยที่เล็กกว่าที่เขาเรียกว่า อะตอมŽแต่ความพยายามที่จะอธิบายว่าอะตอมรวมตัวกันเป็นสสารหลากหลายน่าตื่นตาที่เราเห็นในธรรมชาติได้อย่างไรนั้นออกจะฟังไม่ขึ้น แม้แต่นิวตันผู้ค้นพบกฎจักรวาลที่บงการการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์และดวงจันทร์ ยังอับจนวิธีอธิบายธรรมชาติที่น่าสับสนของสสาร
ทั้งหมดนี้เปลี่ยนไปในปี 1925 เพราะการถือกำเนิดของทฤษฎีควอนตัมซึ่งได้ปลดปล่อยคลื่นยักษ์แห่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ซึ่งเพิ่มขึ้นอย่างไม่ลดละต่อเนื่องมาจนถึงทุกวันนี้ การปฏิวัติเชิงควอนตัมได้มอบคำอธิบายที่เกือบสมบูรณ์เกี่ยวกับสสารให้แก่เราเปิดโอกาสให้เราบรรยายถึงสสารจำนวนเสมือนอเนกอนันต์ที่พบเห็นเรียงแถวรอบๆ ตัวเราในรูปของอนุภาคจำนวนหยิบมือ ในลักษณะเดียวกับพรมที่ประดิดประดอยอย่างงดงามนั้นถักทอขึ้นจากเส้นด้ายสีเพียงไม่กี่เส้น
ทฤษฎีควอนตัมเกิดขึ้นโดยเออร์วิน โชรดิงเงอร์ (Erwin Schršdinger) เวอร์เนอร์ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg) และคนอื่นๆ อีกหลายคนที่ลดทอนความลึกลับของสสารลงเป็นสมมุติฐานเพียงสองสามประการ ประการแรกคือ พลังงานไม่ได้ต่อเนื่องตามที่คนโบราณคิดกัน หากแต่เกิดขึ้นในรูปกลุ่มก้อนแยกกันที่เรียกว่า ควอนตาŽ (ตัวอย่าง เช่น โฟตอนเป็นควอนตัมหรือก้อนพลังงานของแสง) ประการที่สองคือ อนุภาคภายในอะตอมมีคุณสมบัติเป็นได้ทั้งอนุภาคและคลื่นซึ่งเป็นไปตามสมการที่นิยามไว้แล้วอย่างสมบูรณ์ของโชรดิงเงอร์ที่มีชื่อเสียง มีบทบาทกำหนดความน่าจะเป็นที่เหตุการณ์บางอย่างเกิดขึ้นได้ เราสามารถใช้สมการนี้ทำนายด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ถึงคุณสมบัติของสสารต่างๆ ในวงกว้างก่อนที่จะสร้างมันในห้องปฏิบัติการ จุดสูงสุดของทฤษฎีควอนตัมคือแบบจำลองมาตรฐาน (Standard Model) ซึ่งสามารถทำนายคุณสมบัติของทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่อนุภาคควาร์กภายในอะตอมไปจนถึงซูเปอร์โนวามหึมาในอวกาศ
ในศตวรรษที่ 20 ทฤษฎีควอนตัมทำให้เราสามารถเข้าใจคุณสมบัติของสสารต่างๆ ที่อยู่รอบตัว ในศตวรรษถัดไป การปฏิวัติเชิงควอนตัมอาจจะเปิดประตูไปสู่ขั้นต่อไปนั่นคือความสามารถในการจัดการปรับเปลี่ยนและกำหนดบทบาทสสารรูปแบบใหม่ได้เกือบตามที่ใจเราปรารถนา
การปฏิวัติเชิงคอมพิวเตอร์
ในอดีต คอมพิวเตอร์เป็นผลจากความอยากรู้อยากเห็นทางคณิตศาสตร์ พวกมันเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ดูงุ่มง่าม ยุ่งเหยิง ประกอบด้วยเกียร์ คานโยก และฟันเฟืองที่พัวพันกันอย่างซับซ้อน ช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 คอมพิวเตอร์เชิงกลถูกแทนที่โดยหลอดสุญ-ญากาศ แต่พวกมันมีขนาดมหึมาด้วยเช่นกัน กินเนื้อที่ห้องหลายห้องด้วยชั้นวางหลอดสุญญากาศเป็นพันๆ ชิ้น
จุดเปลี่ยนมาถึงในปี 1948 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ที่เบลล์ แล็บบอราทอรีส์ (Bell Laboratories) ค้นพบทรานซิสเตอร์ที่ทำให้คอมพิวเตอร์ยุคใหม่เกิดขึ้นได้ หนึ่งทศวรรษหลังจากนั้นก็ได้ค้นพบเลเซอร์ซึ่งจำเป็นอย่างยิ่งต่อระบบอินเตอร์เน็ตและเส้นทางติดต่อสื่อสาร (Information highway) ทั้งคู่เป็นอุปกรณ์ที่ใช้หลักการของกลศาสตร์ควอนตัม
ในทฤษฎีควอนตัม ปรากฏการณ์ไฟฟ้าเป็นที่เข้าใจกันในรูปของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน เช่นเดียวกับหยดน้ำเล็กๆ รวมกันเป็นแม่น้ำ แต่หนึ่งในสิ่งแปลกประหลาดของทฤษฎีควอนตัมคือ มันมี ฟองŽ หรือ รูŽ ในกระแสไฟฟ้าซึ่งสอดคล้องกับการเว้นว่างของระดับพลังงานของอิเล็กตรอนซึ่งทำตัวราวกับว่าพวกมันเป็นอิเล็กตรอนที่มีประจุบวกการเคลื่อนที่ของกระแสของทั้งรูและอิเล็กตรอนเหล่านี้ทำให้ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณไฟฟ้าต่ำๆ ได้ ซึ่งเป็นพื้นฐานของอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่
ทุกวันนี้ทรานซิสเตอร์หลายสิบล้านเครื่องสามารถอัดแน่นในพื้นที่เล็กๆ เท่าปลายเล็บ วิถีชีวิตของเราในอนาคตจะเปลี่ยนไปจนไม่อาจกลับมาเป็นเหมือนเดิมได้อีกเมื่อไมโครชิพมีมากมาย จนกระทั่งจำนวนเป็นล้านๆ ถูกปล่อยไปในทุกซอกทุกมุมของสิ่งแวดล้อมรอบตัวเราเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับ
ในอดีต เราทำได้เพียงแค่งงงันกับปรากฏการณ์อันสำคัญยิ่งที่เรียกว่า สติปัญญาŽแต่ในอนาคตเราจะสามารถจัดการหรือเปลี่ยนแปลงมันตามความปรารถนา
การปฏิวัติเชิงชีวโมเลกุล
ตามประวัติศาสตร์ นักชีววิทยาจำนวนมากได้รับอิทธิพลจากทฤษฎีแห่ง พลังชีวิตŽ นั่นคือมีแรงชีวิตหรือสารลึกลับที่ทำให้สิ่งมีชีวิตดำเนินไปได้ มุมมองนี้ถูกท้าทายเมื่อโชรดิงเงอร์กล้าที่จะออกมาอ้างว่าชีวิตสามารถอธิบายได้โดย รหัสพันธุกรรมŽ ที่เขียนบนโมเลกุลภายในเซลล์หนึ่งๆ ในหนังสือปี 1944 ของเขาชื่อว่า วอต อีส ไลฟ์ (What is Life?) มันเป็นความคิดหาญกล้าที่บอกว่าความเร้นลับแห่งชีวิตอธิบายได้โดยใช้ทฤษฎีควอนตัม
เจมส์ วัตสัน (James Watson) และฟรานซิส คริก (Francis Crick) ได้รับแรงบันดาลใจจากหนังสือของโชรดิงเงอร์พิสูจน์คำพูดนั้นด้วยเครื่องเอ็กซเรย์โครงสร้างผลึกพวกเขาจำลองโครงสร้างของดีเอ็นเอโดยละเอียด และระบุได้ถึงลักษณะเกลียวของมันโดยการวิเคราะห์รูปแบบของรังสีเอ็กซ์ที่กระดอนออกมาจากโมเลกุลของดีเอ็นเอ ด้วยเหตุที่ว่าทฤษฎีควอนตัมให้มุมพันธะและความแรงของพันธะระหว่างอะตอมได้ด้วย จึงทำให้ในทางปฏิบัติเราสามารถระบุตำแหน่งโมเลกุลต่างๆ ทั้งหมดในรหัสพันธุกรรมของไวรัสเชิงซ้อนอย่างเช่นไวรัสเอดส์ (HIV) ได้
เทคนิคต่างๆ ของชีววิทยาเชิงโมเลกุลทำให้เราอ่านรหัสพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตได้เสมือนอ่านหนังสือเล่มหนึ่ง ตอนนี้คือรหัสดีเอ็นเอที่สมบูรณ์ของสิ่งมีชีวิตอย่างเช่นไวรัสแบคทีเรียเซลล์เดี่ยว และยีสต์ถูกถอดรหัสเรียงโมเลกุลได้โดยสมบูรณ์สำเร็จเรียบร้อยแล้ว
ลักษณะทางพันธุกรรมที่ครบถ้วนสมบูรณ์ของมนุษย์จะถูกถอดรหัสสำเร็จภายในปี 2005 ซึ่งจะมอบ คู่มือการใช้Ž สำหรับมนุษย์คนหนึ่งให้แก่เรา นี่จะกำหนดฉากสำหรับวิทยาศาสตร์และการแพทย์ของศตวรรษที่ 21 แทนที่จะคอยเฝ้ามองการเต้นรำแห่งชีวิตในท้ายที่สุดการปฏิวัติเชิงชีวโมเลกุลจะมอบอำนาจใกล้เคียงพระเจ้าไว้ในมือเราเพื่อปรับปรุงเปลี่ยนแปลงชีวิตได้เกือบจะตามอำเภอใจ
จากผู้สังเกตการณ์ไปเป็นผู้กำหนดบทบาทของธรรมชาติอย่างเต็มตัว
นักวิจารณ์บางคนที่พบเห็นความก้าวหน้าทางประวัติศาสตร์ในวงการวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่แล้วอ้างว่าเรากำลังได้เห็นการสิ้นสุดของโครงการวิทยาศาสตร์ จอห์น ฮอร์-แกน (John Horgan) เขียนในหนังสือ ดิ เอนด์ ออฟ ไซเอนซ์ (The End of Science) ของเขาว่า ถ้าใครเชื่อในวิทยาศาสตร์ คนนั้นต้องเชื่อในความเป็นไปได้ แม้แต่ความน่าจะเป็นที่ว่ายุคที่ยิ่งใหญ่แห่งการค้นพบทางวิทยาศาสตร์สิ้นสุดลงแล้ว...การวิจัยที่สืบเนื่องมานั้นอาจจะมีผลลุล่วงไปไม่ถึงขั้นเบิกตาหรือขั้นปฏิวัติวงการ แต่เป็นผลลัพธ์ที่ลดน้อยถอยลงเพียงแค่แต่งแต้มแต่เดิมที่มีอยู่แล้วŽ
หากมองจากมุมมองแคบๆ ก็นับว่าฮอร์แกนกล่าวได้ถูกต้อง วิทยาศาสตร์ยุคใหม่ได้เปิดเผยกฎมูลฐานที่อยู่เบื้องหลังหลักวิชาส่วนใหญ่ในวงการวิทยาศาสตร์ อันได้แก่ทฤษฎีควอนตัมของสสาร ทฤษฎีอวกาศและเวลาของไอน์สไตน์ ทฤษฎีบิ๊กแบงของเอกภพวิทยา ทฤษฎีวิวัฒนาการของดาร์วิน และพื้นฐานทางโมเลกุลของดีเอ็นเอและสิ่งมีชีวิต ถึงแม้ว่าจะมีข้อยกเว้นที่ไม่ควรถูกมองข้าม (ตัวอย่างเช่น การศึกษาธรรมชาติของการรู้สึกตัวและการพิสูจน์ว่าทฤษฎีซูเปอร์สตริงซึ่งเป็นเรื่องที่ผมศึกษาเป็นพิเศษ เป็นทฤษฎีรวมปรากฏการณ์ที่รอคอยกันมา) แนวคิดที่ยิ่งใหญ่Ž ส่วนใหญ่ของวงการวิทยาศาสตร์เป็นไปได้ว่าถูกค้นพบแล้ว
ในทำนองเดียวกัน ยุคแห่งลัทธิการลดทอน กล่าวคือ การลดทอนทุกสิ่งลงเหลือเพียงองค์ประกอบที่เล็กที่สุดของมันกำลังปิดฉากลง ลัทธิการลดทอนประสบความสำเร็จอย่างงดงามในศตวรรษที่ 20 โดยเปิดประตูสู่ความลับของอะตอม โมเลกุลของดีเอ็นเอและวงจรตรรกยะของคอมพิวเตอร์ แต่ลัทธิการลดทอนโดยหลักแล้วเป็นไปได้มากที่จะหมดวาระของมันแล้ว
อย่างไรก็ตาม นี่เป็นแค่การเริ่มต้นของการผจญภัยของวิทยาศาสตร์ จุดเปลี่ยนทางวิทยาศาสตร์เหล่านี้เป็นสัญลักษณ์ที่แสดงถึงการแยกตัวครั้งสำคัญออกมาจากโบราณกาล เมื่อธรรมชาติถูกตีความผ่านความเชื่อในเรื่องของวิญญาณ ความเร้นลับ และความเชื่อทางศาสนา แต่จุดเปลี่ยนเหล่านั้นเพียงเปิดประตูสู่อีกยุคหนึ่งของวิทยาศาสตร์ที่ต่าง
ไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง
ศตวรรษต่อไปจะเป็นสักขีพยานต่อการปฏิวัติวงการวิทยาศาสตร์ที่ก้าวไกลยิ่งกว่าเดิมอีก เมื่อเรากำลังเปลี่ยนบทบาทจากการไขความลับแห่งธรรมชาติไปเป็นผู้บงการธรรมชาติ
เชลดอน กลาสชาว (Sheldon Glashow) นักฟิสิกส์์รางวัลโนเบล บรรยายถึงความแตกต่างนี้โดยการเปรียบเปรยเมื่อเขาเล่าถึงผู้มาเยือนจากดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งชื่ออาร์เทอร์ที่พบปะชาวโลกเป็นครั้งแรก
อาร์เทอร์เป็นมนุษย์ต่างดาวที่มีเชาวน์ปัญญาจากดาวเคราะห์ห่างไกลผู้ซึ่งมาถึงจัตุรัสวอชิงตัน [ในมหานครนิวยอร์ก] และสังเกตเห็นคนชราสองคนกำลังเล่นหมากรุกกันอยู่ด้วยความอยากรู้อยากเห็น อาร์เทอร์กำหนดภารกิจให้แก่ตัวเองสองอย่างคือ เรียนรู้กฎกติกาและการเป็นเซียนหมากรุกŽ จากการเฝ้ามองการเดินหมากอย่างระมัดระวัง อาร์-เทอร์ค่อยๆ เรียบเรียงกติกาของหมากรุกนั้นได้ว่า เบี้ยเดินอย่างไร ราชินีกินม้าอย่างไรรวมทั้งพระราชามีจุดอ่อนอย่างไร อย่างไรก็ตาม เพียงแค่รู้กฎการเล่นไม่ได้แปลว่าอาร์-เทอร์เป็นเซียนหมากรุกแล้ว! ตามที่กลาสชาวเพิ่มเติมไว้ว่า ความพยายามที่จะทำงานทั้งสองอย่างเป็นเรื่องสำคัญ งานหนึ่งนั้น เหมาะกับรูปการณ์ž มากกว่า อีกงานหนึ่งก็มีความเป็นมูลฐานž มากกว่า งานทั้งคู่เป็นตัวแทนความท้าทายอันสูงส่งต่อปัญญาของมนุษย์Ž
ในบางแง่วิทยาศาสตร์ได้ถอดรหัส กฎธรรมชาติŽ มูลฐานจำนวนมาก แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเราได้กลายเป็นผู้มีทักษะในทันที เช่นเดียวกัน การเต้นรำของอนุภาคมูลฐานลึกลงไปในดวงดาวและจังหวะของโมเลกุลของดีเอ็นเอที่พัวพันกันและแยกเกลียวออกจากกันภายในร่างกายของเราเป็นที่เข้าใจในวงกว้าง แต่นี่ไม่ได้หมายความว่าเราได้กลายเป็นผู้เชี่ยวชาญในการเสกสรรปรุงแต่งชีวิตได้
ที่จริงแล้วตอนปลายศตวรรษที่ 20 ซึ่งลงท้ายด้วยช่วงเวลาที่ยิ่งใหญ่ช่วงแรกในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ เพียงแต่เปิดประตูสู่การพัฒนาของช่วงเวลาถัดไป เรากำลังอยู่ในช่วงการเปลี่ยนผ่านจากนักหมากรุกมือสมัครเล่นไปสู่เซียนหมากรุก จากผู้สังเกตไปเป็นผู้กำหนดบทบาทของธรรมชาติจากลัทธิการลดทอนไปสู่การเกื้อกูลกัน
ในทำนองเดียวกัน ความเชื่อนี้สร้างสรรค์วิถีทางใหม่ในทิศทางที่นักวิทยาศาสตร์มีทัศนคติต่อสาขาวิชาของพวกเขา ในอดีตนั้นวิถีทางของการลดทอนให้ผลตอบแทนอย่างดีและในท้ายที่สุดก็สร้างรากฐานสำหรับวิชาฟิสิกส์์ เคมี และชีววิทยายุคใหม่
หัวใจของความสำเร็จนี้คือการค้นพบทฤษฎีควอนตัมซึ่งช่วยกระตุ้นให้เกิดการปฏิวัติอีกสองอย่างที่เหลือ
อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ทฤษฎีควอนตัมช่วยจุดชนวนการปฏิวัติอื่นเหล่านี้ในช่วงทศวรรษ 1950 พวกมันเจริญงอกงามเต็มที่ได้ด้วยตัวเอง โดยมากแล้วเป็นอิสระจากฟิสิกส์์และแยกจากกัน คำสำคัญที่ทุกคนพยายามมุ่งไปให้ถึงคือความชำนาญเฉพาะทางเมื่อนักวิทยาศาสตร์หยั่งลึกลงไปเรื่อยๆ สู่สาขาวิชาย่อยของพวกเขาโดยตั้งใจมองข้ามพัฒนาการในสาขาอื่นๆ แต่ขณะนี้วันแห่งความสำเร็จของลัทธิการลดทอนน่าจะผ่านไปแล้ว เราได้เผชิญหน้าอุปสรรคซึ่งดูเหมือนว่าข้ามผ่านไปไม่ได้ที่ไม่สามารถแก้ไขด้วยวิถีทางแห่งการลดทอน เช่นนี้เป็นสัญญาณแสดงถึงยุคใหม่ที่กำลังมาถึง นั่นคือยุคแห่งการเกื้อกูลกันของการปฏิวัติมูลฐานทั้งสาม
นี่คือหัวข้อหลักอันดับที่สองของหนังสือเล่มนี้
ศตวรรษที่ 21 ซึ่งไม่เหมือนศตวรรษก่อนๆ นี้บ่งบอกได้ด้วยพลังแห่งการเกื้อกูลกัน กล่าวคือ การปฏิสนธิข้ามระหว่างทั้งสามสาขาวิชา ซึ่งเป็
source:http://www.matichon.co.th/news_detail.php?newsid=1315482090&grpid=no&catid=&subcatid=
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น