Quantum Realm ใน MARVEL คืออะไรแล้วเกี่ยวอะไรกับชีวิตเรา?
เมื่อไม่นานมานี้ผมได้ไปดู Ant-Man 2 มา มันจะมีฉากนึงที่เกี่ยวกับมิติลี้ลับแห่งนึงที่มาร์เวลเขาเรียกว่า Quantum Realm
ในหนังเรื่องนี้จะมีฉากนึงที่ตัวละครในเรื่องมันจะได้ย่อตัวเองให้เล็กมาก ๆ จนหลุดทะลุเข้าไปในอีกมิตินึง ผมเห็นว่ามันน่าสนใจมากเลยอยากเอามาเล่าเกี่ยวกับความเป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์ของมิตินี้ให้ฟัง
คำถามแรกคือเจ้ามิติในหนังเนี่ยมันคืออะไร คือเจ้าสิ่งที่เรียกว่ามิติควอนตัมเนี่ยมันเป็นมิติที่พูดถึงอนุภาคที่เล็กกกกก (ก.ไก่ แปดล้านสามแสนตัว) กกกกกก มาก เล๊กเล้ก เล็กมาก ๆ จนเล็กยิ่งกว่าอะตอม (เชื่อยังว่าเล็ก)
มันเล็กแล้วมันสำคัญยังไงล่ะ? ประเด็นมันอยู่ตรงนี้ครับ คือถ้าเราสามารถทำวัตถุต่าง ๆ รอบตัวเราให้มันเล็กลงได้ อย่างพวกชิปคอม วงจรไฟฟ้า ไรพวกนี้ เราจะสามารถสร้างประโยชน์จากความเล็กของมันได้อย่างมหาศาล เช่นการสร้างคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็กมาก ๆ หรือการเพิ่มประสิทธิภาพให้มันเร็วขึ้นจากการเพิ่มจำนวนบิทให้เยอะขึ้นด้วยการลดขนาดทรานซิสเตอร์ให้มันเล็กลง
งั้นเราก็ย่อให้มันเล็กลงเลยไม่ได้หรอ?
ประเด็นคืออันไม่ได้ง่ายขนาดนั้นไงครับ มันเกิดปัญหาตามมาว่าเมื่อเราสร้างสิ่งที่มันเล็กลงไปในระดับที่เล็กกว่าอะตอมเนี่ย ปรากฏการณ์ที่มันเกิดขึ้นในมิตินั้นมันแปลกประหลาดในชนิดที่ว่ากลศาสตร์ฟิสิกส์ของนิวตันที่เราใช้ในปัจจุบันใช้อธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นข้างในไม่ได้เลย
มันเลยเกิดเป็นทฤษฎีใหม่ที่เขาเรียกกันว่ากลศาสตร์ควอนตัม ผลจากการศึกษาเรื่องกลศาสตร์ควอนตัมของนักวิทยาศาสตร์ทำให้เราเข้าใจปรากฏการณ์บ้า ๆ ที่เกิดขึ้นในมิติควอนตัม จนเราสามารถสร้างเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่เกิดจากประโยชน์ของการย่อสิ่งต่าง ๆ ให้เล็กลง อย่างเช่น ควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่เร็วจากเดิมมาก ๆ ชนิดที่เทียบกันไม่ได้
ผมได้พูดไปแล้วใช่มั้ยครับว่าในโลกของควอนตัมเนี่ยมันมีแต่อะไรบ้า ๆ ที่ขัดสามัญสำนึกของเราไปหมด เอาจริง ๆ คือมันมีเยอะมากและมีแนวโน้มจะค้นพบอีกเรื่อย ๆ แต่ในบทความนี้ผมจะสรุปปรากฏการณ์แปลก ๆ ที่พบได้บ่อยในโลกควอนตัมมาเล่าให้ฟังเป็น 3 ข้อครับ
1. อนุภาคอินดี้เป็นหลาย ๆ อย่างพร้อมกันได้ในเวลาเดียวกัน
อะไรก็ตามที่เข้าไปอยู่ในมิติควอนตัมครับ จะมีคุณสมบัติแปลก ๆ อย่างแรกเลยคือมันจะมีความสามารถในการมีคุณสมบัติหลาย ๆ อย่างได้ในเวลาเดียวคุณสมบัตินี้เรียกว่า หลักการซ้อนทับควอนตัม (quantum superposition) ถ้าผมจะยกตัวอย่างให้เห็นชัด ๆ ก็คงต้องขอเทียบกับโลกในความเป็นจริงเพื่อให้คุณผู้อ่านเห็นภาพชัดเจน
สมมติว่าถ้าผมเปิดประตูในมิติควอนตัมทิ้งไว้ โดยที่ผมยังไมหันกลับไปดู ประตูบานนั้นจะทั้งเปิดทั้งปิดอยู่ในเวลาเดียวกัน หรือถ้าผมใส่เสื้อตัวนึงเดินเล่นอยู่ในโลกควอนตัม เสื้อตัวนั้นอาจจะมีสีอะไรก็ได้ตามที่ผมยังไม่เช็คมัน
มันค่อนข้างอธิบายยากเพราะเป็นสิ่งที่ขัดสามัญสำนึกของเราอย่างมาก อย่างไรก็ตามโชคดีที่มีนักวิทยาศาสตร์คนนึงได้อธิบายไว้เป็นทฤษฎีที่มีชื่อว่า “แมวของชโรดิงเจอร์”
ชโรดิงเจอร์ ได้อธิบายไว้ว่า หากคุณนำแมวตัวหนึ่งใส่ไปไว้ในกล่องปิดพร้อมอาหารและกล่องกัมมันตรังสี (โลกควอนตัม) เชื่อมต่อกลไกเข้ากับคนโทใส่ยาพิษ ในหนึ่งชั่วโมงนั้นมีโอกาส 50% ที่กัมมันตรังสีนั้นจะปลดปล่อยรังสีที่ทำให้คนโทใส่ยาพิษนั้นแตกและทำให้แมวตาย
คำถามคือเราจะรู้ได้อย่างไรว่าแมวนั้นจะเป็นหรือตายหากเราไม่เปิดกล่องดู นั้นคือ แมวนั้นจะอยู่ในสถานะซ้อนทับระหว่างเป็นและตายอันเป็นผลโดยตรงจากสภาวะซ้อนทับของสารรังสีนั้นเอง เราจึงสรุปได้ว่าคุณสมบัติใด ๆ ในโลกควอนตัมจะเป็นอย่างไรก็ได้ ตราบใดที่เรายังไม่ได้วัดผลมัน
จำเรื่องควอนตัมคอมพิวเตอร์ที่ผมได้เล่าให้ฟังไปได้อยู่มั้ยครับ คอมพิวเตอร์จะทรานซิสเตอร์ในคอมเนี่ย มันจะทำหน้าที่ เปิด/ปิด แล้วแปลงสัญญาณเป็นเลขฐานสองให้คอมพิวเตอร์เอาไปใช้งานต่อไป
ทรานซิสเตอร์ปกติจะเป็นได้แค่เปิดหรือปิดอย่างเดียวเท่านั้นโดยทรานซิสเตอร์ 1 ตัวเราจะนับเป็น 1 บิท แต่พอเราย่อจนมันเล็กไปถึงระดับควอนตัมเนี่ย มันจะเริ่มไม่เสถียรละ แต่นักวิทยาศาสตร์เขาก็หาทางตบตีมันเข้ากับทฤษฎีควอนตัมจนได้เจ้าทรานซิสเตอร์ที่เล็กมาก ๆ ออกมา
แต่แค่เล็กลงยังไม่พอ ปรากฎว่าเจ้าทรานซิสเตอร์ตัวนี้มันดันมีความสามารถใหม่เพิ่มขึ้นมา โดยทรานซิสเตอร์ 1 ตัวมันจะสามารถทำหน้าที่เปิดและปิดได้ในเวลาเดียวกัน นั่นหมายความว่าเราจะมีที่ว่างมากขึ้นจากขนาดจำนวนทรานซิสเตอร์ที่เล็กลงและจำนวนที่น้อยลง โดยเราจะนับเจ้าทรานซิสเตอร์อินดี้ตัวนี้เป็น 1 Qbit
แต่การสร้าง Qbit มาใช้งานเยอะ ๆ ยังเป็นสิ่งที่ยากอยู่ในปัจจุบัน โดยทุกวันนี้เรายังทำให้มันทำงานพร้อม ๆ กันสูงสุดได้แค่ 18 Qbit โดยประเทศจีนเพิ่งทำสำเร็จได้เมื่อไม่นานมานี้หลังจากสถิติเก่าคือ 10 Qbit ในปี 2017
2. พฤติกรรมเหมือนผีเดินทะลุกำแพงได้
โอเค ผมจะเริ่มจากเล่าถึงหนัง Ant-Man 2 ที่พึ่งดูไป ถ้าใครดูตัวหนังหรือเทรลเลอร์แล้ว มันจะมีตัวละครตัวนึงใส่ชุดขาว ๆ ผลุบ ๆ โผล่ ๆ ได้ นั่นเป็นคุณสมบัติหนึ่งของอนุภาคในมิติควอนตัม
มันเกี่ยวเนื่องกับข้อแรกที่ว่ามันเป็นอนุภาคที่มีคุณสมบัติหลาย ๆ อย่างพร้อม ๆ กันได้ เช่นเดียวกัน มันสามารถมีอยู่ได้แต่ในขณะเดียวกันมันก็อาจจะไม่มีอยู่เลย (ผมขอโทษถ้าทำให้งงแต่ผมพยายามสุดความสามารถแล้วจริง ๆ 555)
สมมติว่าคุณกำลังเตะบอลอยู่ในสนามที่มีกำแพงสูงคั่นตรงกลาง ถ้าคุณอยากจะเตะบอลจากฝั่งที่คุณอยู่ไปยังอีกฝั่งหนึ่ง ในชีวิตจริงคุณอาจจะต้องเตะให้สูงพอที่มันจะพ้นความสูงของกำแพงไปได้ แต่ถ้าสมมติคุณกำลังเตะบอลอัดใส่กำแพงอยู่ในมิติควอนตัม มันมีโอกาสที่บอลจะทะลุกำแพงไปเลยหรือไม่ก็สะท้อนกลับมาอัดหน้าคุณ แล้วแต่อารมณ์ของลูกบอลควอนตัมที่คุณเตะไป โดยปรากฏการณ์ที่อนุภาคทะลุกำแพงไปเขาเรียกกันว่า อุโมงค์ควอนตัม (Quantum tunnelling)
เรื่องนี้เกี่ยวพันกับเรื่องชีววิทยาควอนตัมซึ่งเป็นศาสตร์ใหม่ที่คนยังไม่ค่อยรู้จักกัน (มันก็ไม่ได้ใหม่แบบเพิ่งเกิดเมื่อปีที่แล้วแต่เอาเป็นว่ามันก็ใหม่ละกัน) เรื่องการทะลุกำแพงของอนุภาคกำลังถูกนำไปค้นหาคำตอบของการกลายพันธ์ในสิ่งมีชีวิต มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการสลับที่ของอนุภาคในดีเอ็นเอจนทำให้เป็นที่มาของการกลายพันธุ์
ไม่แน่ว่าในอนาคตถ้ามนุษย์เข้าใจเรื่องชีววิทยาควอนตัมเป็นอย่างดีเราอาจจะสามารถกลายร่ายเป็น X-Men แบบในหนังก็ได้นะ
3. ติดต่อกันได้แม้จะอยู่ไกลกัน
รู้ยังว่าอนุภาคในมิติควอนตัมสามารถติดต่อกันได้ถึงแม้จะจะไม่ได้อยู่ในบริเวณที่ใกล้เคียงกัน โดยผมจะอ้างอิงถึงคุณสมบัติในข้อนี้จากทฤษฎีนึงที่น่าสนใจในเรื่องของชีววิทยาควอนตัมเกี่ยวกับการอพยพของนกโรบินจากสแกนดิเนเวียไปยังเมดิเตอร์เรเนียนในฤดูใบไม้ร่วง
เรื่องมันเริ่มจากที่มนุษย์สงสัยว่านกมันรู้ได้ไงวะว่าต้องบินทางไหนถึงจะถึงเมดิเตอร์เรเนียนแบบที่มันต้องการ เอาแน่ ๆ ว่าบนฟ้าไม่มีป้ายบอกทางแน่ ๆ ขนาดเราเดินเข้าป่ายังหลงเลยนับประสาอะไรกับนกที่บินบนท้องฟ้าโล่ง ๆ
แต่มันก็มีคำอธิบายว่า ก็ใช้สนามแม่เหล็กไง สมองของนกรับสนามแม่เหล็กจากขั้วแม่เหล็กโลก แล้วใช้ข้อมูลที่ได้เป็นเข็มทิศในการเดินทางไปยังเมดิเตอร์เรเนียน
ประเด็นคือ สนามแม่เหล็กโลกแม่งอ่อนมาก ๆ อ่อนชนิดที่ว่าแม่เหล็กติดตู้เย็นยังแรงกว่าเป็น 100 เท่า แล้วนกรับรู้ถึงแรงสนามแม่เหล็กได้ไง?
คำตอบนี้ถูกธิบายโดย จิม อัล คาลิลี่ นักวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์นิวเคลียที่สนใจในควอนตัมจนมาพบกับชีววิทยาควอนตัม ถึงแม้ว่าคำตอบนี้ยังเป็นเพียงทฤษฎีแต่ก็เป็นทฤษฎีที่น่าสนใจ โดยเขาได้อธิบายว่า
ภายในจอประสาทตาของนกโรบินมีโปรตีนที่เรียกว่าคริปโตโครม ภายในคริปโตโครมก็จะมีคู่อิเล็กตรอนสามารถสร้างปรากฏการณ์ควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์ได้
ควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์ (Quantum Entanglement) ซับไทยว่าปรากฏการณ์ความพัวพันทางควอนตัม มันเป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้อนุภาคที่อยู่ห่างกันสามารถสื่อสารกันได้ นั่นหมายความว่าเป็นไปได้ที่นกโรบินจะรับรู้ได้ถึงสนามแม่เหล็กด้วยวิธีการนี้
และด้วยทฤษฎีนี้มีความเป็นไปได้ที่มนุษย์จะสามารถใช้คุณสมบัติทางควอนตัมสร้างเทคโนโลยีล้ำ ๆ แบบเทเลพอร์ตก็เป็นได้
อนาคตเราคงไม่ต้องนั่งรถเมล์กันแล้ว
ควอนตัมยังเป็นพื้นที่ลี้ลับรอให้ใครอีกหลาย ๆ คนเข้าไปหาคำตอบ เป็นโอกาสดีสำหรับใครที่สนใจในวิทยาศาสตร์ที่จะได้ช่วยกันค้นหาคำตอบให้กับหลาย ๆ สิ่งที่เรายังไม่รู้
คุณจะนั่งรอฟังคำตอบหรือจะเป็นส่วนหนึ่งในการค้นหาความลับที่แสนจะยิ่งใหญ่ในครั้งนี้ครับ?
อ้างอิงจาก
https://www.youtube.com/watch?v=nmK4uZuxJRc
https://www.youtube.com/watch?v=ZuvK-od647c
https://news.cgtn.com/news/3d3d674d334d544e78457a6333566d54/share_p.html