...Julian Seymour Schwinger....

สุทัศน์  ยกล้าน ศ.ดร.คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรตประสานมิตร

ในปี 2508 J.S. Schwinger ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกับ Richard Feynmanและ Sin-itiro Tomonaga จากผลงานการสร้างทฤษฎี Quantum Electrodynamics (QED) ที่ได้จากการประสานทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า(electromagnetic theory) และทฤษฎีควอนตัม (quantum theory) โดยยึดหลักทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein ซึ่งมีผลทำให้นักฟิสิกส์เข้าใจพฤติกรรมของอนุภาคที่มีประจุในสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างสมบูรณ์

ถึงจะได้รับรางวัลโนเบลร่วมกับ Feynman แต่ Schwinger ก็ไม่เป็นที่รู้จักในบรรดาคนทั่วไปมากเท่า Feynman เพราะ Schwinger ไม่ได้เป็นนักฟิสิกส์ของสังคม  แต่เป็นนักฟิสิกส์ของนักฟิสิกส์เท่านั้นเอง

Julian Schwinger เกิดที่ Manhattan ใน New York City เมื่อวันที่ 12 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2461 (รัชสมัยพระบาทสมเด็จพระมงกุฎเกล้าเจ้าอยู่หัว) ในครอบครัวเชื้อชาติยิวที่มีฐานะดี บิดาเป็นนักออกแบบเสื้อสตรี ในวัยเด็ก Schwinger ได้รับการสอนฟิสิกส์โดย Horold พี่ชาย จนกระทั่งอายุ 13 ปี ช่วงเวลานั้นเป็นเวลาที่เศรษฐกิจโลกตกต่ำ ธุรกิจของบิดาจึงต้องล้มเลิก แต่บิดาก็ได้รับการว่าจ้างโดยบริษัทอื่น ถึงกระนั้นเหตุการณ์นี้ก็ไม่ทำให้ครอบครัวเดือดร้อนมาก Schwinger ได้เข้าเรียนระดับมัธยมศึกษาที่ Townsent Harris High School ที่ New York แล้วไปเรียนต่อที่ City College of New York เมื่ออายุ 15 ปี ในช่วงนั้น Werner Heisenberg กับ Paul Dirac กำลังพัฒนาวิชา quantum  Mechanies  อยู่ขณะเรียนที่มหาวิทยาลัย Schwinger เริ่มซาบซึ้งกับความสำคัญและความเพลิดเพลินของวิชาฟิสิกส์ควอนตัมจากการอ่านเนื้อหาวิชานี้ใน Encyclopedia Britanica  และจากหนังสือที่มีใน New York Public Library

ตามปกติ Schwinger  สามารถอ่านตำราวิทยาศาสตร์ได้รวดเร็ว อีกทั้งสามารถทำโจทย์แก้ปัญหาได้อย่างคล่องแคล่วจนครูที่สอนงงว่าคิดได้อย่างไร ทั้งนี้เพราะวิธีที่ Schwinger ใช้ในการแก้ปัญหาเหล่านั้นอัศจรรย์มาก จนครูตระหนักว่า Schwinger เป็นทารกอัจฉริยะ (enfant prodige)  ทั้งเก่งฟิสิกส์ แต่เมื่อให้สอบวิชาประวัติศาสตร์ ภาษาอังกฤษ และภาษาเยอรมัน Schwinger ทำคะแนนได้ไม่ดี จึงมีผลทำให้คะแนนรวมไม่เด่น  ถึงกระนั้นชื่อเสียงและกิติศัพท์ของ Schwinger ก็เป็นที่เลื่องลือจน Lloyd Motz ผู้เป็นอาจารย์ของ Schwinger รู้ว่า ถ้า “เพชร” เม็ดนี้ได้รับการเจียรนัย ความเป็นอัจฉริยะก็จะปรากฏชัด Motz จึงนำ Schwinger ไปให้ Isidor Isaac Rabi (ผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2487) รู้จัก และ Rabi ก็ได้จัดการให้ Schwinger เข้าเรียนที่มหาวิทยาลัย Columbia อีกทั้งให้ทุนการศึกษาด้วย และอนุญาตให้ Schwinger เรียนหนังสือด้วยตนเอง โดยไม่ต้องเข้าเรียนในห้อง (ถ้าไม่ต้องการ) เพราะอาจารย์ Hans Bethe (ผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2510) คิดว่า Schwinger สามารถเป็นนักฟิสิกส์ชั้นนำของโลกได้ โดยไม่ต้องมีครูสอน แล้วทุกคนก็ประจักษ์เพราะขณะมีอายุเพียง 19 ปี และยังเรียนปริญญาตรีอยู่ Schwinger ก็มีผลงานวิจัยตีพิมพ์ถึง 7 เรื่อง เมื่อสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรี Schwinger ได้เข้าเรียนปริญญาเอกต่อ และได้เสนอผลงานเรื่องทฤษฎี Nuclear Magnetic Resonance ซึ่งมี I.I.Rabi เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ผลงานนี้สำคัญมากจนคณะกรรมการสอบวิทยานิพนธ์ลงความเห็นว่า สมควรได้รับปริญญาดุษฎีบัณฑิต Schwinger จึงได้รับปริญญา Ph.D. เมื่ออายุเพียง 21 ปี เท่านั้นเอง

จากนั้น Rabi ก็รู้สึกว่า Schwinger เก่งเกินที่จะทำงานเป็นเพียงนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัย Columbia แล้วเขาจึงจัดส่งไปทำวิจัยต่อกับ J. Robert Oppenheimer (หัวหน้าโครงการ Manhattan ที่สร้างระเบิดปรมาณู) ณ มหาวิทยาลัย California ที่ Berkeley เพราะที่นั่นมีนักฟิสิกส์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกหลายคน เช่น Edward Teller (บิดาของระเบิดไฮโดรเจน) และ Eugene Wigner (ผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ปี 2506) Schwinger จึงได้เรียนรู้วิชา nuclear physics, cosmic ray physics ฯลฯ การได้ทำงานเป็นผู้ช่วยวิจัยของ Oppenheimer ทำให้ Schwinger มีผลงานวิจัยที่สำคัญหลายเรื่อง เช่น เรื่อง vacumm polarization และ nuclear tensor force เป็นต้น

หลังจากทำงานที่ Berkeley ได้ 2 ปี  Oppenheimer กับ Rabi ก็คิดว่า Schwinger ถึงเวลามีงานประจำ คือ ต้องมีตำแหน่งอาจารย์ คนทั้งสองจึงจัดการให้ Schwinger ไปทำงานที่มหาวิทยาลัย Purdue พอดีเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2  ซึ่งเป็นเวลาที่นักวิทยาศาสตร์ทุกคนต้องทำงานช่วยชาติ นักฟิสิกส์หลายคน เช่น Feynman, Bethe และ Wigner ต่างได้เข้าร่วมในโครงการ Manhattan แต่ Schwinger ซึ่งขณะนั้นมีอายุเพียง 25 ปี รู้สึกไม่ถนัดในการทำงานร่วมกับคนอื่น ๆ เพราะเป็นคนชอบทำงานอิสระมากกว่า จึงตัดสินใจไปทำงานวิจัยเรื่องเรดาร์ที่ Radiation Laboratory ของ MIT (Massachusetts Institute of Technology) เพราะเขารู้สึกว่าเรดาร์ไม่ร้ายแรงเหมือนระเบิดปรมาณู และเรดาร์เป็นวิธีที่ประเทศใช้ในการป้องกันตนเอง ในขณะที่ปรมาณูเป็นอาวุธที่ใช้ทำลายล้างศัตรู ขณะทำงานที่ MIT Schwinger ได้วิจัยเรื่องการแผ่รังสีของอิเล็กตรอนในเครื่องเร่งอนุภาค synchrotron ด้วย

เมื่อสงครามโลกครั้งที่ 2 สิ้นสุด มหาวิทยาลัยต่าง ๆ เช่น Harvard, Columbia, California ที่ Berkeley ต่างก็เสนอตำแหน่งอาจารย์ให้ Schwinger ซึ่งขณะนั้นมีอายุ 27 ปี แต่เมื่อ Harvard เสนอตำแหน่งศาสตราจารย์ให้  การรับข้อเสนอของ Harvard ทำให้ Schwinger ได้เป็นศาสตราจารย์วัย 27 ปี ที่มีอายุน้อยที่สุดของมหาวิทยาลัย และนอกจากเหตุผลนี้แล้ว Schwinger ก็รู้ว่าที่นี่มี Claric Carroll ทำงานอยู่ ซึ่งเขาและเธอกำลังรักกันมากด้วย

ในปี 2490 ได้มีการประชุมของบรรดานักฟิสิกส์ชั้นนำของโลกเรื่อง Quantum Mechanics ที่ Shelter Island และที่ประชุมได้รับข่าวว่า Willis E.Lamb (ผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2498) พบว่าอิเล็กตรอนที่อยู่ในสถานะ 2s    กับ 2r   มีพลังงานแตกต่างกันทั้ง ๆ ที่ทฤษฎีควอนตัมของ Dirac (ผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2476) ได้ทำนายไว้ว่า อิเล็กตรอนในสถานะทั้งสองต้องมีพลังงานเท่ากัน การประชุมระดมความคิดกันแก้ปัญหานี้ ทำให้วงการฟิสิกส์รู้ว่าทฤษฎีของ Dirac ยังไม่สมบูรณ์ 100%

ทั้ง Schwinger และ Feynman จึงได้พัฒนาทฤษฎีควอนตัมของ Dirac ต่อ  โดยใช้เทคนิคที่แตกต่างกัน คือ Schwinger ใช้เทคนิค covariance และ Feynman ใช้เทคนิค path integration คนทั้งสองได้ผลคำนวณที่สามารถอธิบาย Lamb Shift ได้เปรียบเสมือนกับการที่คนทั้งสองปีนเขาลูกเดียวกัน แต่ใช้เส้นทางที่แตกต่างกัน และถึงยอดเขาพร้อมกัน การตีพิมพ์ผลงานเรื่อง Theory of Quantized Fields และ Gauge Invariance and Vacuum Polarization ในปี 2493 ได้ทำให้หนังสือพิมพ์ New York Times ลงข่าว ว่า อาจารย์หนุ่มจากมหาวิทยาลัย Harvard กำลังทำให้วงการฟิสิกส์ทุกคนตื่นเต้น และบทความได้สดุดี J. Schwinger ว่าเขา คือ ทายาทของ Einstein

ขณะทำงานที่ Harvard เวลาสอนหนังสือ  Schwinger มักบรรยายโดยไม่ใช้หนังสือหรือโน้ตช่วย และเขียนกระดานดำโดยใช้ทั้งมือซ้ายและมือขวา ความคล่องแคล่วของการบรรยายทำให้ นิสิตทุกคนตั้งใจเหมือนกับฟังคอนเสริต์  สไตล์การเล็คเชอร์ของ Schwinger แสดงให้คนฟังรู้ว่า Schwinger เตรียมการสอนดีและมาก เพราะวันไหนจะสอน Schwinger จะพักอยู่ที่บ้านเพื่อเตรียมตัวสอนก่อนวันบรรยายหนึ่งวัน ในส่วนของการคุมวิทยานิพนธ์ Schwinger มีนิสิตภายใต้การดูแล10 – 12 คนและให้นิสิตแต่ละคนพบ อย่างมากสัปดาห์ละครั้ง  นิสิตจึงไม่สนิทสนม  กับ Schwinger นัก    แต่ทุกคนก็ศรัทธาและนอบน้อมเวลาเข้าพบ  ลูกศิษย์ของ Schwinger ที่มีชื่อเสียงได้แก่  Sheldon L. Glashow (ผู้พิชิตรางวัลโน  เบลสาขาฟิสิกส์ ปี 2522) Benjamin R.    Mottelson (ผู้พิชิตรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์  ปี 2518) และ Roy J. Glauber (ผู้พิชิต  รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ปี 2548) ตลอด  ชีวิต Schwinger เป็นที่ปรึกษานิสิตปริญญา  เอก 70 คน และนักวิจัยหลังปริญญาเอก 20  คน โดยให้หัวข้อวิจัยที่ครอบคลุมและหลาก    หลายทั้งด้าน particle theory, nuclear  physics, condensed matter,

applied  physics และ electromagnetic  phenomena เมื่ออายุมากขึ้น Schwinger เริ่มรู้สึกอึดอัดกับการตีความและการแปรความหมายของทฤษฎีควอนตัม เขาเริ่มสนใจเรื่อง Source Theory แต่แนวคิดของ Schwinger ผิดแผกไปจากนักฟิสิกส์คนอื่น ๆ งานวิจัยของ Schwinger หลายเรื่องจึงถูกปฏิเสธไม่ให้ลงพิมพ์ Schwinger จึงลาออกจากสมาชิกภาพของ American Physical Society แล้วย้ายที่ทำงานไปอยู่ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ที่ Los Angeles  ตามคำเชิญของ David Saxon ผู้เป็นทั้งเพื่อนและอธิการบดีของมหาวิทยาลัย Schwinger เริ่มขาดการร่วมคิดกับนักฟิสิกส์คนอื่น ๆ และได้เรียบเรียงตำราเรื่อง Particles, Sources and Fields กับ Quantum Mechanics : Symbolism of Atomic Measurenents ข้อสังเกตหนึ่งเกี่ยวกับตำราเหล่านี้คือ ตำรามีสูตรคณิตศาสตร์เต็มไปหมด และไม่ค่อยมีคำอธิบาย

สำหรับรางวัลที่ Schwinger ได้รับนอกจากรางวัลโนเบลแล้ว เขายังได้รับ Charles L. Mayer Award ในปี 2492 จากผลงาน QED และรับรางวัล Einstein Award ร่วมกับ Kurt Godel ในปี 2494  อีกทั้งได้รับ National Medal of Science ในปี 2507 จากประธานาธิบดี Lyndon B. Johnson ด้วย

Schwinger เสียชีวิตเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม พ.ศ. 2537 ขณะอายุ 76 ปี โดยได้ทิ้งผลงานไว้หลายเรื่อง เช่น Rarita – Schwinger equation, Lippmann – Schwinger equation, Tomonaga – Schwinger equation และ Schwinger – Dyson equation เป็นต้น

เมื่อไม่นานมานี้ Jagdish Mehra และ Kimball A. Milton ได้เรียบเรียงหนังสือเกี่ยวกับ Schwinger ชื่อ Climbing the Mountain : The Sceintific Biography of Julian Schwinger ซึ่งจัดพิมพ์โดย Oxford University Press หนา 696 หน้า ราคา 65.45 ดอลลาร์  ซึ่งน่าอ่านมากครับ