อะตอมเพื่อนของเรา (3)
บทที่ 2 อนุภาคที่เล็กที่สุด

สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

            ความรู้เกี่ยวกับอะตอมเป็นเรื่องในยุคสมัยของพวกเรา เป็นสิ่งใหม่และของสมัยใหม่ อะตอมมีความหมายน้อยมากหรือไม่มีความหมายเลยสำหรับคนที่มีชีวิตอยู่ก่อนหน้าเราหนึ่งหรือสองชั่วคน แต่ที่จริงแล้วแนวความคิดเรื่องอะตอมเป็นของเก่าแก่มาก... จนน่าอัศจรรย์ใจ มนุษย์คนแรกที่เรารู้ว่าเป็นผู้ที่คิดเรื่องของอะตอมมีชีวิตอยู่ตั้งแต่ 2,300 ปีก่อน เขาเป็นหนึ่งในนักปรัชญาที่ริเริ่มแสวงหาเหตุผลเกี่ยวกับโลกรอบ ๆ ตัวพวกเขาตั้งแต่หลายศตวรรษก่อนจะมีศาสนาคริสต์ คนพวกนี้เป็นนักปรัชญา-นักวิทยาศาสตร์ชาวกรีกโบราณ
            ก่อนยุคที่คนเหล่านี้เกิด ผู้คนเชื่อกันว่าทุกสิ่งในโลกเกิดจากการรังสรรค์ของเทวดา ยักษ์ ปิศาจทั้งหลายซึ่งส่วนใหญ่ไม่เป็นมิตรต่อมนุษย์ และในสายตาของมนุษย์ก็มองพวกท่านด้วยหวาดไหวและอย่างถือโชคลาง อย่างไรก็ดี นักคิดชาวกรีกได้เริ่มแสวงหาเหตุผลอย่างเป็นระบบ ปฏิเสธที่จะหวาดกลัวเพราะความเชื่อถือในโชคลาง พวกเขาใช้หลักตรรกะในความพยายามเข้าใจและอธิบายธรรมชาติและกฎของธรรมชาติ ข้อเท็จจริงก็คือนักคิดเหล่านี้เป็นพวกแรกที่ให้เหตุผลว่า น่าจะมีกฎของธรรมชาติที่คนที่รู้จักใช้ความคิดหาเหตุผล สามารถจะแสวงหาและทำความเข้าใจได้
            วันเวลาแห่งการหยั่งรู้ในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาตินี้ เริ่มต้นที่นักปรัชญาผู้ยิ่งใหญ่ ที่ชื่อว่า เทลีสแห่งมิเลตุส ซึ่งเป็นนครหนึ่งในเอเชียไมเนอร์ เทลีสเป็นหนึ่งในหมู่นักปรัชญา-นักวิทยาศาสตร์กรีกรุ่นแรก ๆ ในช่วงชีวิตของเทลีส เขาเดินทางไปทั่วและครั้งหนึ่งเชื่อว่า เขาต้องได้พบกับชาวบาบิโลนซึ่งเป็นนักสังเกตปรากฏการณ์บนท้องฟ้า เทลีสคงได้เห็นปูมของพวกเขาที่บันทึกสังเกตการเกิดสุริยุปราคาของดวงอาทิตย์ กับจันทรุปราคาของดวงจันทร์ทั้งหมด ที่เกิดขึ้นตั้งแต่หลายพันปีก่อนหน้า พวกบาบิโลนคิดว่ามีมังกรยักษ์อาศัยอยู่บนฟ้า และเป็นช่วง ๆ ที่สัตว์ศักดิ์สิทธิ์นี้เกือบจะกลืนดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ หรือบางครั้งก็ใช้ขนดหางมหึมาน่ากลัวของมัน ม้วนเกี่ยวเอาแสงแห่งสวรรค์ของดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ จนแทบจะสิ้นแสง แต่เทลีสไม่ได้คิดเช่นนั้น เรื่องเล่าว่าเขารู้ว่าคราสเหล่านี้ย้อนกลับมาเกิดในช่วงเวลาที่แน่นอน เราไม่รู้ว่าเทลีสรู้ได้ด้วยตัวเองหรือพวกเพื่อนชาวบาบิโลนบอกกับเขา ไม่ว่าเกิดอะไรขึ้น เทลีสไม่เชื่อเรื่องมังกรและให้ความเห็นว่าคราสพวกนี้เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติ ดังนั้นเขาก็เริ่มหาข้อสรุปว่า ที่ผ่านมามีคราสเกิดขึ้นเป็นช่วง ๆ ดังนั้นในอนาคตคราสก็น่าจะเกิดอีกในช่วงเวลาแบบเดิม หลังจากตรวจสอบปูมของชาวบาบิโลนอย่างละเอียดเขาก็ทำนายว่า สุริยคราสครั้งต่อไปจะเกิดในวันที่ 28 พฤษภาคม 585 ปีก่อนคริสต์ศักราช และอย่างที่เราทราบกันก็คือสุริยุปราคาได้เกิดขึ้นจริงในวันนั้นั

 
เทลีส (จาก www.texaschapbookpress.com)
บันทึกของชาวบาบิโลน (จาก http://abyss.uoregon.edu)

            เป็นไปได้ว่ามีการบันทึกปูมคล้ายกันนี้ด้วยในเผ่าชนอื่นอีก อาทิชาวมายาของเม็กซิโกโบราณ นักดาราศาสตร์จีนโบราณ อันที่จริงการทำนายที่ถูกต้องคงเคยมีมาก่อนเทลีสเกิดเสียอีก แต่ไม่มีการบันทึกไว้ ข้อมูลที่ถูกต้องมีย้อนไปแค่กรีกโบราณ เราจึงพูดได้เพียงว่าแสงสว่างแห่งเหตุผล เริ่มฉายฉานเป็นครั้งแรกเมื่อแสงของดวงอาทิตย์ถูกดวงจันทร์บดบังชั่วคราว ตรงตามที่เทลีสทำนายไว้
            ในราว 80 ปีหลังเทลีสถึงแก่กรรม ประมาณ 465 ปีก่อนคริสต์ศักราช นักปรัชญาชื่อว่าดีโมคริตุส ก็ถือกำเนิดขึ้นที่เมืองอับเดราอันเป็นเมืองเล็ก ๆ ของรัฐหนึ่งของกรีกโบราณที่ชื่อว่าเทรซ จากหลักฐานค้นคว้าได้พบว่าดีโมคริตุสเป็นบุคคลแรกที่มีแนวคิดเกี่ยวกับอะตอม แต่ก็มีนักประวัติศาสตร์อีกจำนวนหนึ่งที่เชื่อว่า นักปรัชญาอีกคนหนึ่งที่ชื่อว่า ลิวซิปปุส เคยเสนอแนวคิดของเรื่องอะตอมไว้ก่อนหน้า อย่างน้อยก็ 500 ปีก่อนคริสต์ศักราช แต่ทว่าดีโมคริตุสแห่งอับเดราไปไกลกว่าแค่เสนอแนวคิด เขาพัฒนาทฤษฎีอะตอมที่สมบูรณ์ซึ่งต่อมาจากการพิสูจน์พบด้วยวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ พบว่าเป็นการทำนายล่วงหน้าที่มีรายละเอียดข้อเท็จจริงหลายประการถูกต้องชัดเจนจนเหลือเชื่อ ดีโมคริตุสจึงได้รับการขนานนามว่าเป็นบิดาแห่งอะตอม

ลิวซิปปุส (จาก www.answers.com) และดีโมคริตุส (จาก Essays on Physiognomy.โดย John Caspar Lavater, trans. Henry Hunter, London, 1789 [vol I])

            เราไม่ทราบว่าดีโมคริตุสได้อธิบายทฤษฎีอะตอมแก่สานุศิษย์ของเขาว่าอย่างไรบ้าง ในยุคสมัยนั้น วาทะและวิวาทะถือเป็นศาสตร์ใหญ่และนักปรัชญาแต่ละท่านก็มีลูกศิษย์ผู้ศรัทธาเป็นจำนวนมาก พวกชาวกรีกนิยมเดินกันไปถกเถียงกันไป ฉะนั้นก็เป็นไปได้ว่าบางครั้งดีโมคริตุก็คงเดินนำลูกศิษย์ของเขาไปตามชายหาดทะเลเมดิเตอร์เรเนียน เพื่อสาธิตทฤษฎีของเขา โดยหยิบก้อนดินขึ้นมาก้อนหนึ่งและพูดว่า
            “ดูนี่สิ ถ้าข้าบดก้อนดินนี้ในฝ่ามือของข้า ข้าก็จะได้ก้อนดินที่เล็กลงหลายก้อน ทีนี้ข้าก็เอาก้อนที่เล็กลงนี้ก้อนหนึ่งมาขยี้ด้วยนิ้วของข้า และนี่สิ่งที่ข้าได้ก็คือฝุ่นผงละเอียด จงมองดูฝุ่นละเอียดในมือข้าใกล้ ๆ สิ พวกมันเป็นอนุภาคเล็ก ๆ ที่พวกเรามองแทบไม่เห็น ที่นี้ข้าก็บี้พวกมันต่อไปอีกก็จะได้ผงแป้งที่นิ้วข้านี้ ผงแป้งนี้ก็ต้องประกอบขึ้นด้วยอนุภาคเล็ก ๆ ที่เล็กเกินไปกว่าที่ตาจะมองเห็นได้
            “ทีนี้ ข้าบอกว่าอนุภาคผงแป้งเล็ก ๆ เหล่านี้ว่ายังสามารถบดบี้ต่อไปให้เล็กลงได้อีก แล้วก็ยังบดบี้ต่อไปให้เป็นอนุภาคที่ยิ่งเล็กลงได้อีกเรื่อย ๆ และถ้าข้ายังบดบี้ต่อไปเรื่อย ๆ ในที่สุดข้าก็จะมาถึงจุดสิ้นสุดที่ข้าจะบดบี้มันให้เล็กลงต่อไปอีกไม่ได้แล้ว ข้าเรียกอนุภาคที่เล็กที่สุดและแบ่งแยกไม่ได้อีกพวกนี้ว่า ‘อะตอม’ ”
            ดีโมคริตุสเป็นคนแรกที่ใช้คำว่า “อะตอม” มาจากศัพท์ภาษากรีกว่า อะโตมอส ซึ่งหมายถึงสิ่งที่ตัดแบ่งไม่ได้
            “เห็นไหมล่ะ” ดีโมคริตุสคงจะกล่าวต่อไป “หาดทรายนี้ที่ดูเหมือนผืนพรมที่แข็งขึงผืนหนึ่ง แต่เมื่อตรวจดูใกล้ ๆ เราก็จะมองเห็นว่ามันเกิดจากเม็ดทรายนับล้าน ๆ เม็ด ถ้าเราลองคิดว่าเม็ดทรายเป็นอะตอมที่มาอัดรวมกัน มันก็สามารถจะขึ้นรูปเป็นรูปร่างอะไรก็ได้
            “เช่นนี้เองที่ธรรมชาติได้สร้างสรรค์สรรพสิ่ง...ดิน น้ำ ลม และ ไฟ ขึ้นมา”
            ดีโมคริตุสสอนว่าจักรวาลก็คือที่ว่างอันกว้างใหญ่ที่มีอะตอมอิงอาศัยอยู่ อะตอมเองนั้นก็คิดกันว่าถูกสร้างขึ้นมาให้คงอยู่เป็นนิรันดร์ ทำลายไม่ได้ และมีความแข็งแกร่งจนแบ่งแยกไม่ได้ ทั้งยังสัมบูรณ์คือเต็มเปี่ยมแล้วและบีบให้เล็กลงไม่ได้ อะตอมเองนั้นไม่เปลี่ยนแปลงตลอดกาล แต่โดยการเคลื่อนอย่างต่อเนื่องและจัดเรียงตัวใหม่ไม่หยุดหย่อนระหว่างกัน พวกมันได้ถักทอผืนแพรหลากสีสันของโลกแห่งวัตถุธาตุขึ้นมา
            จากนั้นดีโมคริตุสก็ขยับไปอธิบายต่อไปเกี่ยวกับธรรมชาติของโลหะที่เป็นของแข็ง น้ำที่เป็นของเหลว อากาศที่เป็นแก๊ส ความคิดเหล่านี้เผยให้เห็นวิจารณญาณอันยิ่งใหญ่ของเขาต่อธรรมชาติแท้ของสรรพสิ่ง
            ดีโมคริตุสคงได้บอกกับลูกศิษย์ของเขาว่า อะตอมมีมากมายหลายชนิดแตกต่างกัน มีที่เป็นทรงกลมเกลี้ยงเล็ก ๆ มีที่เป็นลูกบาศก์มีขอบตรง และมีที่ไม่มีรูปร่างแน่นอนกับมีผิวขรุขระ ซึ่งหากมวลของอะตอมมาอัดกันแน่น พวกมันก็จะเกาะกันและแทบเป็นไปไม่ได้ที่จะฉีกพวกมันออกจากกัน นี่อาจจะอธิบายถึงความเหนียวของโลหะที่จะตัดได้อย่างยากลำบาก

 
 
อะตอมชนิดต่าง ๆ
 
 
การรวมตัวของอะตอมเป็นสสาร (จาก members.tripod.com)

            อะตอมชนิดอื่นเกลี้ยงและหนักเหมือนลูกบอลเหล็กไร้สนิมที่ขัดเกลี้ยง ซึ่งถ้าเอามามาก ๆ แล้ววางซ้อนเป็นกอง อะตอมหนึ่งใดก็จะไถลไปบนอะตอมอื่นอย่างอิสระเพราะแทบจะไม่มีความฝืด มวลของอะตอมพวกนี้ก็คงได้แก่ของไหลอาทิเช่น น้ำ! นี่น่าจะอธิบายความหนักของน้ำและการที่ไหลได้
            ยังมีพวกอื่นอีกที่อะตอมทั้งเบาและเกลี้ยง พวกนี้จะลอยได้เสรีและเคลื่อนไหวคงที่ไปได้ทุกทิศทาง มวลมาก ๆ ของอะตอมพวกนี้ก็น่าจะเป็นอากาศที่พัดโบกและเปลวไฟที่สั่นไหว
            ในยามที่ดีโมคริตุสบรรยายภาพของอะตอม ในใจของเขาคงมีความคิดประการหนึ่งที่แจ่มชัดกว่าความคิดอื่นใด ว่าอะตอมตั้งอยู่อย่างถาวรและมีเสถียรภาพเป็นนิรันดร์ อะตอมเหล่านี้คือตัวแทนแห่งจักรวาล เป็นกฎธรรมชาติที่ไม่มีวันเปลี่ยนแปลง แต่อันที่จริงในโลกของอะตอมก็ยังมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา อะตอมมีความว่องไวอยู่เสมอพร้อมที่จะแยกจากกันเพื่อแสวงหาการจัดเรียงตัวใหม่ ๆ ความเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลานี้มีอยู่ในมนุษย์ด้วยเช่นกัน เมื่อมนุษย์หายใจเข้า เขาก็สูดเอาอะตอมใหม่ ๆ เข้าไปสะสมไว้ในร่างกายของเขาทดแทนอะตอมอื่น ๆ ที่ถูกขับออกมาพร้อมกับลมหายใจออก ดังนี้เองที่มนุษย์กลายเป็นส่วนของการเปลี่ยนแปลงที่เป็นนิรันดร์ของโลกใบนี้
           ความคิดและคำอธิบายทั้งปวงเหล่านี้ เป็นดั่งคำสอนของศาสดาอย่างแท้จริง แม้จะมีเพียงข้อควมชวนคิดอยู่ไม่กี่ประการก็ตาม ทฤษฎีของดีโมคริตุส สามารถใช้เป็นคำนำอันยอดเยี่ยม ของหนังสือว่าด้วยฟิสิกส์หรือเคมีของอะตอมสมัยใหม่ได้ทีเดียว
            แม้ความคิดของดีโมคริตุสกจะมีความชัดเจนกระจ่างใสเพียงใดก็ตาม ความคิดของเขากลับสูญหายหรือเกือบหายสาบสูญไป ข้อเขียนของเขาหายไปหมด หลงเหลือเพียงส่วนเสี้ยวของคำสอนของเขาเท่านั้นที่สะท้อนผ่านกาลเวลานับศตวรรษมาได้ แต่ยังมีเหตุผลอีกประการหนึ่งที่ทำให้ทฤษฎีอะตอมของดีโมคริตุสถูกลืมเลือนไป และถูกลืมอยู่นาน นานแสนนานทีเดียว เหตุผลที่ว่าก็คือ อาริสโตเติล
            นักปรัชญาที่ชื่ออาริสโตเติลนี้เกิดเมื่อ 384 ปีก่อนคริสต์ศักราชในขณะเมื่อดีโมคริตุสเองก็ยังมีชีวิตอยู่ อาริสโตเติลไม่เชื่อว่ามีอะตอม เขาโต้แย้งว่า “ถ้าอากาศและไฟประกอบขึ้นจากอนุภาคของแข็งเล็ก ๆ แล้วมันจะลอยขึ้นได้อย่างไร? พวกมันต้องร่วงหล่นโปรยปรายลงสู่พื้นเหมือนเม็ดกรวดสิ!”

 
 
อาริสโตเติล (จาก http://academic.shu.edu)
            ในการอธิบายธรรมชาติของจักรวาล อาริสโตเติลอธิบายด้วยธาตุอย่างง่ายซึ่งต่างจากอะตอม กล่าวคือธาตุพื้นฐานของอาริสโตเติลมองเห็นได้และสัมผัสได้ สำหรับเขานั่นคือคุณภาพ 4 อย่าง ร้อน เย็น เปียกชื้น และแห้ง ยกตัวอย่าง ดินก็เย็นและแห้ง น้ำก็เย็นและเปียกชื้น อากาศก็ร้อนและเปียกชื้น และไฟก็ร้อนและแห้ง สำหรับอาริสโตเติลแล้ว สิ่งที่เปียกชื้น ที่เป็นเช่นนั้นไม่ใช่เพราะมันประกอบขึ้นจากอะตอมของเหลวอย่างที่ดีโมคริตุสสอนไว้ แต่เป็นเพราะมันประกอบขึ้นจากคุณภาพของ “ความเปียกชื้น”
 
 
(จาก members.tripod.com)

            คำอธิบายเหล่านี้ธรรมดาและโดนใจมาก ร้อน เย็น เปียกชื้น และแห้ง..ดิน น้ำ ลม และไฟ เป็นคำบ้าน ๆ พื้น ๆ คำที่ใช้กันอยู่ทุกวันโดยไม่ต้องการจินตนาการใดเหมือนอย่างอะตอมของดีโมคริตุส อาริสโตเติลอธิบายสิ่งต่าง ๆ ด้วยตัวของมันเอง ธรรมชาติของสิ่งเหล่านั้นเห็นได้ด้วยตาตนเองและรู้สึกได้ด้วยการสัมผัสด้วยมือของตนเอง
            นี่คือพื้นฐานของปรัชญาของอาริสโตเติล แน่ละ ระบบรวมของความคิดของเขาอาจซับซ้อน แต่เนื้อหาปรัชญาของเขาธรรมดาและดึงดูดใจ อาริสโตเติลปั้นความคิดให้กับโลกตามแนวคิดของเขา และแนวคิดของเขาครอบงำจิตใจของมนุษยชาติอยู่นานเกือบ 2,000 ปี
          นี่แหละที่ดีโมคริตุสกับอะตอมของเขาถูกเลือนลืมไป

แปลจาก CHAPTER TWO: THE SMALLEST PARTICLE ของหนังสือ The WALT DISNEY story of OUR FRIEND THE ATOM by Heinz Haber, Published by DELL PUBLISHING CO., INC., N.Y., 1956