ฤดูใบไม้ผลิของปี ค.ศ. 1879 เป็นเวลาที่วงการวิทยาศาสตร์ของอเมริกาเริ่มตระหนักว่าโลกกำลังมีอัจฉริยะคนใหม่ชื่อ อัลเบิร์ต ไมเคลสัน (A.A. Michelson) ซึ่งในเวลานั้น มีอายุเพียง 27 ปี แล้วการคาดหวังของทุกคนก็เป็นจริงในอีก 28 ปีต่อมา เมื่อไมเคลสันได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำ ค.ศ. 1907 จากผลงานการสร้างอุปกรณ์แทรกสอด (interferometer) ที่มีประโยชน์อย่างอเนกอนันต์ และความสำคัญหนึ่งของอุปกรณ์นี้คือใช้ในการพิสูจน์ว่าเอกภพไม่มีอีเทอร์ (ether) ซึ่งข้อมูลนี้ได้ช่วยไอน์สไตน์ (Einstein) สร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษขึ้นเมื่อปี ค.ศ. 1905

รูปที่ 1 อัลเปิร์ต ไมเคลสัน (A.A. Michelson)
ที่มา  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PSM_V51_D806_Albert_Abralham_Michaelson.ipg

รูปที่ 2  อุปกรณ์แทรกสอด (interferometer)
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Michelson_interferometer

            ไมเคลสันเกิดเมื่อวันที่ 19 ธันวาคม ค.ศ. 1852 (ตรงกับรัชสมัยสมเด็จพระจอมเกล้าเจ้าอยู่หัว) ที่เมืองสเตรลโน (Strelno) ที่อยู่ใกล้พรมแดนเยอรมันกับโปแลนด์ บิดาเป็นพ่อค้าหาบเร่ เมื้ออายุ 4 ขวบ ครอบครัวได้อพยพไปแคลิฟอร์เนียเพราะในเวลานั้นผู้คนกำลังตื่นทอง ครอบครัวจึงไปพักที่เมอร์ฟีแคมป์ (Murphy' s Camp) ซึ่งเป็นค่ายสอนเด็กให้เป็นนักเลงมากกว่านักเรียนไมเคลสันเรียนที่นั่นจนอายุ 14 ปี จึงย้ายไปเรียนต่อที่โรงเรียนมัธยมในเมืองซานฟรานซิสโก

            เมื่อได้เรียนวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกไมเคลสันรู้สึกชอบมาก การมีความสามารถพิเศษในการประดิษฐ์อุปกรณ์ทำให้ไมเคลสันได้งานเป็นผู้ดูแลและซ่อมแซมเครื่องมือประจำห้องปฏิบัติการในโรงเรียน โดยได้เงินเดือน 3 เหรียญ ซึ่งก็มากพอสำหรับค่าอาหารและค่าห้องพัก ไมเคลสันเองต้องการเป็นนักวิทยาศาสตร์ แต่แม่ต้องการให้เรียนแพทย์ ส่วนพ่อต้องการให้เป็นทหารเรือที่สถาบัน U.S Naval Academy แห่งเมือง Annapolis ในรัฐแมรี่แลนด์ ดังนั้นเพื่อเป็นการตามใจพ่อไมเคลสันจึงตัดสินใจเข้าโรงเรียนนายเรือและสำเร็จการศึกษาในอีก 4 ปีต่อมาจึงตัดสินใจท่องทะเลเป็นเวลา 2 ปี แล้วกลับไปเป็นครูฟิสิกส์ที่ U.S. Naval Academy โดยใช้ตำราภาษาอังกฤษที่แปลจากหนังสือของชาวฝรั่งเศสชื่อ อะดอลฟ์ กาโนต์ (Adolphe Ganot) ในการสอน ทั้ง ๆ ที่ตำรานั้นมีแต่รูปวาดและแทบไม่มีคำอธิบายใด ๆ

            เมื่ออายุ 22 ปี ไมเคลสันได้สมรสกับมากาเร็ต เฮมมิงเวย์ (Margaret M. Hemingway) แต่ชีวิตครอบครัวไม่มีความสุข จึงขอลาไปศึกษาต่อที่ฝรั่งเศส โดยทิ้งภรรยาให้อยู่ตามลำพังทั้งนี้เพราะสนใจวิชาทัศนศาสตร์มากและฝรั่งเศสมีนักฟิสิกส์ด้านแสงที่มีซื่อเสียง เซ่น ออกุสต์ เฟรซเนล (Auguste Fresnel), อาร์มองต์ ฟิโซ (Armand Fzeau) กับมอง ฟูโควต (Jean Foucault) เป็นตัน ขณะศึกษาที่ปารีส ไมเคลสันได้สร้างอุปกรณ์แทรกสอดเพื่อใช้แสดงปรากฏการณ์แทรกสอดของแสง และได้ใช้อุปกรณ์นี้วัดความยาวคลื่นแสงอย่างละเอียด และยังใช้วัดความยาวเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่กว่าตวงอาทิตย์ประมาณ 250 เท่าได้ด้วย

            ในช่วงเวลานั้น วงการฟิสิกส์เชื่อว่านักฟิสิกส์ได้พบกฏฟิสิกส์ทุกกฏแล้ว จึงไม่มีปรากฏการณ์ที่ตื่นเต้นหรือแปลกประหลาดใด ๆ มาให้อธิบายอีกแม้แต่ลอร์ดเคลวิน (Lord Kelvin) ก็เชื่อว่าการวิจัยฟิสิกส์ในอนาคตจะเป็นกรวัดค่าต่าง ๆ ให้ได้จุดทศนิยมตำแหน่งต่อ ๆ ไปเท่านั้นเอง

            แต่โลกยังมีปริศนาหนึ่งที่กำลังเป็นปัญหาใหญ่ นั่นคือเรื่องอีเทอร์ (ether) ซึ่งเจมส์ แมกซ์เวลล์ (James Maxwell) เชื่อว่ามีอยู่ในเอกภพเพื่อเป็นตัวกลางให้คลื่นแสงเคลื่อนที่ผ่าน เพราะคลื่นทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นคลื่นเส้นเชือก คลื่นเสียง หรือคลื่นน้ำต่างต้องการตัวกลางในการเดินทางผ่านทั้งสิ้น ดังนั้นคลื่นแสงที่เฟรซเนลและโทมัส ยัง (Thomas Young) ได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นคลื่นก็ต้องการตัวกลางอีเทอร์ ในการเดินทางจากตวงอาทิตย์มายังโลกเช่นกัน แม้ใครจะค้นหาอีเทอร์มากสักปานใด ก็ไม่พบ ดังนั้นจึงไม่มีใครวัดสมบัติของอีเทอร์ไต้ กระนั้นนักฟิสิกส์ก็ยังเชื่อว่าเอกภพมีอีเทอร์เพียงแต่อุปกรณ์ที่ใช้หามีคุณภาพยังไม่ดีพอ

            ในปี ค.ศ. 1880 ไมเคลสันได้ตัดสินใจหาอีเทอร์บ้างโดยใช้อุปกรณ์แทรกสอดที่แยกแสงออกเป็นสองลำให้พุ่งไปในทิศที่ตั้งฉากกัน แล้วนำกลับมารวมกัน ถ้าแสงเป็นคลื่น เวลามารวมกันคลื่นมีจังหวะสอดคล้องกันจะเสริมกันแต่ถ้ามีจังหวะตรงกันข้าม จะทำลายกัน ทำให้เกิดริ้วแทรกสอด เป็นริ้วมืดและริ้วสว่าง เมื่อไมเคลสันตระหนักว่าถ้าอีเทอร์มีจริง ความเร็วของอีเทอร์จะทำให้ริ้วการแทรกสอดเลื่อนตำแหน่งเวลาหมุนอุปกรณ์ไป 90^o แต่ไมเคลสันไม่เห็นการเลื่อนตำแหน่งของริ้วเลยนั่นแสดงว่า เอกภพไม่มีอีเทอร์ ไมเคลสันจึงเสนอผลงานนี้ในวารสาร American Journal of Science ว่าสมมติฐานที่ว่าเอกภพมีอีเทอร์ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่ถูกต้อง

รูปที่ 3 การทำงานของอุปกรณ์แทรกสอด (interferometer)
ที่มา https://www.ligo.caltech.edu/system/media_files/binaries/237/original/Basic _michelson_labeled.jpg?1435862648

            ทั้ง ๆ ที่นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่หลายคน เช่น ลอร์ดเรย์ไลห์ (Lord Rayleigh), ลอร์ดเคลวิน (Lord Kelvin) และเฮนดริก ลอเรนซ์ (Hendrik Lorentz) ยอมรับผลการทดลองของไมเคลสัน แต่มีนักฟิสิกส์คนอื่นๆ เช่น ยอร์จ ฟิตเจอรัลด์ (George Fitzgerald) แห่งมหาวิทยาลัยดับลิน (Dublin) ที่ยังไม่ยอมรับ โดยยืนยันว่าการที่ริ้วแทรกสอดไม่เลื่อนตำแหน่ง เพราะแขนข้างหนึ่งของอุปกรณ์ได้ "หดตัว" วงการฟิสิกส์ไม่ยินดีกับผลการทดลองของไมเคลสัน แต่ก็ไม่ยอมรับคำอธิบายของฟิตเจอรัลด์

            ในปี ค.ศ. 1905 อัลบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเป็นทางออกของความขัดแย้ง โดยอ้างผลการทดลองของไมเคลสันกับไมเคิล มอร์เลย์ (Michael Morley)ซึ่งเป็นผู้ช่วยว่า เอกภพไม่มีอีเทอร์ และผู้สังเกตทุกคนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอไม่ว่าจะมีความเร็วเท่าใด จะวัดความเร็วแสงได้ค่าเท่ากันเสมอ และเมื่อไอน์สไตน์ผนวกข้อเสนอนี้เข้ากับหลักสัมพัทธภาพที่ว่าในสายตาของผู้สังเกตทุกคนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอ กฏฟิสิกส์ทุกกฏต้องมีรูปแบบเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษก็บังเกิดขึ้นทันทีอุปกรณ์แทรกสอดของไมเคลสัน จึงมีความสำคัญมากเพราะได้มีส่วนในการปฏิรูปฟิสิกส์อย่างมโหฬาร

            ตามปกติไมเคลสันเป็นคนที่มีบุคลิกแตกต่างจากนักวิทยาศาสตร์ทั่วไป เช่น เป็นคนแต่งตัวเรียบร้อย พูดตรงยิ้มง่าย และชื่นชมคนนิสัยดี แต่ถ้าพบคนคดโกง หรือคนที่ชอบโอ้อวด ก็จะวิพากษ์วิจารณ์คนนั้น นอกจากนี้ก็เป็นคนรักชาติ เช่น เมื่อเรือยามฝั่งของสหรัฐถูกตอร์ปิโดของสเปนจมลงที่อ่าวฮาวานา (Havana) การสอบสวนไม่สามารถระบุได้ว่าใครเป็นผู้ยิงตอร์ปิโด หลายคนสงสัยทหารสเปน ดังนั้นเมื่อมหาวิทยาลัยชิคาโกเชิญไมเคลสันไปแสดงความคิดเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้ เขาได้ปราศรัยด้วยน้ำเสียงสั่นเครือ และเรียกร้องให้อเมริกาประกาศสงครามกับสเปนทันที

            ถึงจะรักชาติเพียงใด แต่ไมเคลสันก็รักฟิสิกส์มากกว่าในบันทึกของเขาประจำวันที่ 4 กรกฎาคม ค.ศ. 1879 (วันชาติสหรัฐ ในขณะที่คนอเมริกันทั้งประเทศกำลังสนุกสนานไมเคลส้นก็ยังอยู่ทำงานที่ห้องปฏิบัติการ และกำลังวัดความเร็วแสง เสมือนจะบอกให้โลกรู้ว่า นักฟิสิกส์ทำงานหนักจนไม่คำนึงถึงงานเฉลิมฉลองใด ๆ

            เมื่ออายุ 40 ปี ไมเคลสันได้รับเชิญให้ไปดำรงตำแหน่งอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก (Chicago) ชื่อเสียงของไมเคลสันได้ชักนำให้นิสิตมาเรียนหลายคน แต่ไมเคลสันเป็นศิลปินเดี่ยวที่ชอบสอนนิสิตจำนวนน้อย จึงได้เชิญโรเบิร์ต มิลลิแกน (Robert Milikan) (ได้รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี ค.ศ. 1923) มาร่วมทีมสอน และบอกมิลลิแกนให้คุมวิทยานิพนธ์ของนิสิตแทนตน โดยให้เหตุผลว่า ถ้าให้นิสิตทำวิจัยสิ่งที่ไมเคลสันสนใจ นิสิตอาจทำงานผิดพลาด แต่ถ้าทำงานได้ผลดี นิสิตก็จะอ้างว่าเป็นคนทำเรื่องนั้นเอง ด้วยเหตุนี้ ไมเคลสันจึงไม่อยากรับภาระการคุมวิทยานิพนธ์ แต่ถ้ามิลลิแกนรับงานนี้ไปไมเคลสันก็จะจารึกบุญคุณไว้ตลอดชีวิต หลังจากได้ฟังเหตุผลแล้ว มิลลิแกนก็ตอบรับ

            ไมเคลสันได้อุทิศตนทำงานวิจัย และไม่ชอบสอนหนังสือ ไม่ทำงานบริหาร เวลาหัวหน้าภาคเรียกประชุมไมเคลสันจะไม่เข้าประชุม แม้ถึงเวลา 4 โมงเย็น คือ ถึงเวลากลับบ้านไมเคลสันก็ยังทดลองวัดความเร็วแสงต่อไป จนพบว่ามีค่า 299,853.30 กิโลเมตร/วินาที (ความเร็วแสงในสุญญากาศที่เป็นที่ยอมรับในเวลานี้คือ 299.792.458 กิโลเมตร/วินาที) ผลงานนี้ทำให้ไมเคลสันได้รับเหรียญคอปลีย์ (Copley Medal) ของ The Royal Society ประจำปี ค.ศ. 1910

รูปที่ 4 อัลเบิร์ต ไมเคลสัน (A.A. Michelson)
ที่มา http://images.fineartamerica.com/images-medium-large/albert-michelson-1852-1931-everett.jpg

            ในช่วงเวลา ค.ศ. 1901-1903 ไมเคลสันได้รับเลือกเป็นนายกสมาคม The American Physical Society และเป็นประธานของ American Association for the Advancement of Science ในปี ค.ศ. 1910 อีกทั้งเป็นประธานของ The National Academy of Sciences ตั้งแต่ ค.ศ. 1923-1927 ด้วย ในปี ค.ศ. 1926 ไมเคลสันวัย 74 ปีได้ทดลองวัดความเร็วแสงในท่อสุญญากาศที่เชื่อมระหว่างภูเขาวิลสัน(Wilson) กับภูเขาซานอันโตนิโอ (San Antonio ในแคลิฟอร์เนียซึ่งอยู่ห่างกัน 35 กิโลเมตร อีก 2 ปีต่อมาเขาได้วัดความเร็วแสงในสุญญากาศในท่อเหล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 90 เซนติเมตร และยาว 1.6 กิโลเมตร แต่ขณะนั้นสุขภาพของไมเคลสันทรุดโทรมมาก จึงขอให้เอฟ. เพียร์สัน (F. Pearson) มาช่วยถึง ค.ศ. 1930 หลังจากที่ได้วัดความเร็วแสงอีกนับร่วมร้อยครั้งไมเคลสันกับเพียร์สันก็ได้ตัวเลขความเร็วแสงเท่ากับ 299.774 กิโลเมตร/วินาที งานวิจัยนี้ใช้งบวิจัย 15,000 ดอลลาร์ และได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสารของ Naval Academy ที่ Annapolis โดยใช้ชื่อ "On a Method of Measuring the Velocity of Light" ไมเคลสันเสียชีวิตเมื่อวันที่ 9 พฤษภาคม ค.ศ. 1931 สิริอายุ 79 ปี

            บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของนิตยสาร สสวท. ผู้อ่านสามารถติดตามบทความที่น่าสนใจเพิ่มเติมได้ที่ https://magazine.ipst.ac.th/

บรรณานุกรม

Swenson. Loyd S. (1972). The Eternal Ether: A History of the Michelson-Morley-Miller Aether-Drift Experiments 1880-1930. University of Texas Press.