Nuclear Science
STKC 2554

ลาที กิโลกรัม
Au revoir, kilogram

สุรศักดิ์  พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

รอเบิร์ต พี. ครีส (Robert P Crease) ร่วมเป็นสักขีพยานหนึ่งในการตรวจสอบ “กิโลกรัมมาตรฐานทางการของเอสไอ” (official SI kilogram standard) ครั้งท้าย ๆ (ระบบหน่วยระหว่างประเทศ หรือ เอสไอ (International System of Units: SI) ตัวย่อ SI มาจากภาษาฝรั่งเศสว่า Le Syst?me International d'Unit?s)
 
 
สิ่งทรงไว้ซึ่งมาตรฐาน (Standard-bearer)

ปีละครั้ง ประเพณีนี้ที่มีอายุมา 1 ศตวรรษ ได้เปิดเผยขึ้นที่ สำนักงานน้ำหนักและการวัดระหว่างประเทศ หรือ บีไอพีเอ็ม (International Bureau of Weights and Measures: BIPM) ณ ชานกรุงปารีส เหตุการณ์ดำเนินไปในชั้นใต้ดินของ อาคารห้องปฏิบัติการกลางของบีไอพีเอ็ม อันเป็นที่ตั้งห้องนิรภัยที่ลั่นกุญแจไว้ถึง 3 ชั้น และลูกกุญแจโบราณ 3 ดอก อยู่ในมือของประชากรของคนละประเทศ ซึ่งเป็นผู้ไขกุญแจ โดยในที่ประชุมประจำปีของคณะกรรมการบริหาร บีไอพีเอ็ม ที่มีชื่อว่า คณะกรรมการระหว่างประเทศด้านน้ำหนักและมาตรฐาน หรือ ซีไอพีเอ็ม (International Committee for Weights and Measures: CIPM) บุคคลผู้ถือกุญแจสามคนควักลูกกุญแจออกมา เปิดห้องนิรภัย เปิดตู้เซฟที่อยู่ข้างใน ห้องนิรภัย และตรวจสอบสิ่งสำคัญที่เก็บไว้ข้างใน นั่นคือ กระบอกทำด้วยโลหะแพลทินัม-อิริเดียมที่กำหนดค่าของ 1 กิโลกรัม

พิธีกรรมปีนี้เมื่อวันที่ 13 ตุลาคม (2010) ผิดไปจากธรรมดา เพราะไม่ใช่เฉพาะผู้อำนวยการไอบีพีเอ็มที่ชื่อ แอนดรูว์ วอลลาร์ด (Andrew Wallard) ชาวอังกฤษ และประธานคณะกรรมการซีไอพีเอ็มที่ชื่อ แอร์นสต์ เกอเบล (Ernst G?bel) ชาวเยอรมัน ซึ่งทั้งคู่กำลังจะเกษียณอายุ จึงเป็นปีสุดท้ายที่ทั้งคู่จะเป็นผู้ถือกุญแจ ไม่เพียงเท่านั้นที่ผิดธรรมดา เพราะผู้ถือกุญแจบุคคลที่สามที่ชื่อ แกลร์ เบชู (Claire B?chu) จากหอจดหายเหตุแห่งฝรั่งเศส (French Archives) ก็มาสายไป 1 ชั่วโมง จากการสไตรค์ที่ทำให้กรุงปารีสรถติดมาตลอดสัปดาห์ อีกทั้งบรรยากาศก็แตกต่างจากเคย เพราะว่าความเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่อยู่อีกไม่ไกล กระบอกนี้จะตกจากบัลลังก์เพราะจะถูกยกเลิกในไม่ช้านี้

อวสานของยุคหนึ่ง ?
บีไอพีเอ็มเกิดขึ้นจากสนธิสัญญาTreaty of the Metre เมื่อปี 1875 อันเป็นจุดหลักในประวัติศาสตรของการวัด โลกาภิวัตน์ และความร่วมมือระหว่างประเทศ พิธีกรรมนี้เริ่มขึ้นไม่กี่ปีภายหลังเมื่อนานาชาตินำต้นแบบ (prototype) 2 ชิ้นของบีไอพีเอ็ม ได้แก่ ต้นแบบ “เมตร” (metre) และ “กิโลกรัม” (kilogram) ย้ายไปเก็บไว้ในเซฟ ต่อมาในปี 1960 “เมตร” ได้รับการให้นิยามใหม่ (redefine) โดยหันมาใช้ความยาวคลื่นของแสง (wavelength of light) ทำให้ “แท่งเมตร” (metre bar) ต้องตกบัลลังก์การเป็นมาตรฐานไป (ความยาว 1 เมตรได้รับการให้นิยามใหม่อีกครั้งในปี 1983 โดยเปลี่ยนมาใช้ความเร็วของแสง) ในเวลาที่เหลือของศตวรรษที่ 20 พวกนักมาตรวิทยา (metrologists) ไม่เคยคาดคิด ถึงความเป็นไปได้ที่จะแทนที่น้ำหนัก “กิโลกรัม” ได้ด้วย มาตรฐานทางธรรมชาติ (natural standard) เช่นที่เกิดกับ ความยาว 1 เมตร

อย่างไรก็ดี ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีปัจจุบันไม่เพียงทำให้เรื่องนี้เป็นไปได้ แต่ยังหลีกเลี่ยงไม่ได้อีกด้วย วาระหนึ่ง ของการประชุมซีไอพีเอ็มปีนี้ ซึ่งเป็นครั้งที่ 99 ก็คือการร่างข้อมติ (resolution) เพื่อเสนอในปีหน้าใน การประชุมทั่วไป ว่าด้วยน้ำหนักและการวัด หรือ ซีจีพีเอ็ม (General Conference on Weights and Measures: CGPM) เพื่อเริ่มแผนการ ให้นิยามใหม่แก่ “กิโลกรัม” และ “หน่วยฐาน” (base unit) อื่นของเอสไออีก 3 หน่วย ซึ่งหากผ่านการรับรอง ในที่สุด หน่วยเอสไอทั้งหมดก็จะถูกนิยามโดยใช้ “ค่าคงตัวธรรมชาติ” (natural constants)

กล่าวโดยสรุป กระบอกแพลทินัม-อิริเดียม ไม่อาจจะรักษาสถานภาพของมันในห้องนิรภัยได้อีกนานนัก เพราะกำลังจะถูก ยกเลิกใช้เป็นตัวกำหนด ”กิโลกรัม” วอลลาร์ดคาดว่า ภายในไม่กี่ปีข้างหน้าอันเป็นช่วงเปลี่ยนผ่านไปสู่นิยามใหม่ กระบอกนี้จะถูกย้ายออกจากห้องนิรภัยไปยังห้องปฏิบัติการด้านการวัด

คณะกรรมการขชองซีไอพีเอ็ม 18 ท่าน มีส่วนร่วมในนาทีสุดท้ายของการอภิปราย ว่าจะให้คำนิยามใหม่ด้วยวลีใด บางท่านต้องการภาษาที่พุ่งเป้าไปยังสาธารณชนทั่วไป ท่านอื่น ๆ พอใจภาษาเทคนิคสำหรับนักมาตรวิทยามืออาชีพ มากกว่า ในขณะที่ยังมีอีกบางท่านที่คิดว่า ควรนิยามในเชิงเทคนิคแต่ให้มีคำอธิบายประกอบด้วย

ในที่สุด คณะกรรมการก็ตกลงกันให้ใช้ “คำแถลงเจตนารมณ์” (statement of intention) สำหรับให้นิยามใหม่ที่ใช้ “ค่าคงตัวมูลฐาน” (fundamental constants) แต่จะเดินหน้าต่อไปก็ต่อเมื่อ “ปฏิบัติได้” (mise en pratique ) กล่าวคือ วิธีที่ให้นิยาม ต้องทำให้เกิดผลได้ทางเทคโนโลยี นั้น มีอยู่ เป็นที่เห็นพ้องต้องกัน และให้ผลลัพธ์ที่สอดคล้องกัน ยิ่งไป กว่านั้น คณะกรรมการยังเห็นพ้องกัน ที่จะเผยแพร่ความตระหนัก ถึงศักยะของการให้นิยามใหม่ และผลสืบเนื่องของ นิยามใหม่ โดยความพยายามส่วนหนึ่งจะมีขึ้นในการประชุมของราชสมาคม (Royal Society) ณ กรุงลอนดอน ที่จะมีขึ้น ในเดือนหน้า (มกราคม 2011) นี้

การให้นิยามใหม่ที่กำลังปรากฏขึ้นลาง ๆ นี้ ย่อมหมายถึงว่า จำนวนผู้ชมที่ต่อแถวขอเข้าชม “กิโลกรัมมาตรฐาน” จะ มากขึ้นกว่าปกติ เพราะไม่เพียงแต่คณะกรรมการซีไอพีเอ็มเท่านั้น ยังมีเจ้าหน้าที่ของบีไอพีเอ็มกับบุคคลภายนอกอีก จำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงผู้เขียนบทความนี้ (รอเบิร์ต ครีส) อีกด้วย ช่วยไม่ได้ที่ไม่ว่าใครก็ต้องใจหาย เพราะนานถึง 121 ปีมาแล้ว ที่กระบอกอันนี้ทรงอำนาจเหนือโครงข่ายระหว่างประเทศเกี่ยวกับมวลและมาตร ที่สยายอำนาจผ่านทาง ห้องปฏิบัติการทั้งหลายของสำนักงานมาตรวิทยา ทั้งในระดับท้องถิ่นและระดับประเทศ ไปสู่ชีวิตประจำวันในลักษณะของ ร้านชำ ที่ทำการไปรษณีย์ และตาชั่งที่ใช้ตามบ้าน แต่กระบอกนี้ที่เป็นทั้งวัตถุชิ้นหนึ่งและเป็นทั้งสถาบัน กำลังรอวันตาย ของมัน

“เล็กนิดเดียว” เสียงอุทานจากหลายคนที่เบียดเสียดกันลงบันไดไปเป็นแถวแคบ ๆ เข้าไปยังห้องเล็ก ๆ ที่ติดตั้งตู้นิรภัย เพราะอันที่จริงเจ้ากระบอกนี้ สูงแค่ 39 มิลลิเมตรเท่านั้น และเส้นผ่านศูนย์กลางก็ครือ ๆ กัน ความประหลาดใจอีก ประการหนึ่งของผู้เข้าชมหลายคนรวมทั้งรอเบิร์ต (ผู้เขียนบทความนี้) ก็คือ แม้ว่ากระบอกนี้จะได้รับการปกป้องไว้ใน ครอบรูประฆังถึง 3 ชั้น แต่ก็ไม่ได้เก็บไว้ภายใต้สุญญากาศ เพราะกลายเป็นว่า เจ้าต้นแบบนี้เสถียรที่สุดในอากาศ ผู้เข้าชมพากันยกกล้องถ่ายรูปและโทรศัพท์เคลื่อนที่ขึ้นถ่ายรูปกันอย่างตื่นเต้น แบบเดียวกับที่ทำกับรูป “โมนาลิซา” ที่ตั้งอยู่ในพิพิธภัณฑ์ลูฟร์บนฝั่งแม่น้ำเซน ที่ต่างจากรูป โมนาลิซา ก็คือ ต้นแบบกิโลกรัมของนานาชาติชิ้นนี้ ไม่เกิด ความเสียหายด้วยแสงจากแฟลชกล้องถ่ายรูป รอเบิร์ตขยายความตามความคิดของเขาว่า ผลงานเลื่องชื่อของ เลโอนาร์โด ดาวินชี ชิ้นนี้ เสียหายได้จากการถ่ายรูปใน 15 นาที มากกว่าความเสียหายของต้นแบบนี้ที่เกิดขึ้นตลอด 1 ศตวรรษ

จุดวิกฤต
ร่างมติของซีไอพีเอ็มนี้ยังต้องผ่านการพิจารณาอีกโดยซีจีพีเอ็ม ในการประชุมครั้งที่ 24 ในเดือนตุลาคมปี 2011 แต่ก็มี เทคโนโลยี 2 อย่างโผล่มาที่หัวโค้ง อันเป็นดัชนีที่น่าพอใจสำหรับการนำไปปฏิบัติ และคาดว่าซีจีพีเอ็มจะทำการแก้ไข เพิ่มเติมมติ โดยวอลลาร์ดกล่าวว่า “นี่เป็นก้าวสำคัญ เป็นครั้งแรกที่เปิดโอกาสให้ชำแหละหน่วยฐานทุกหน่วยของเอสไอ ไปจนถึงค่าคงตัวมูลฐาน ซึ่งจะทำให้เราสามารถสร้างเป็นระบบโดยรวมได้”

เหล่าอาคันตุกะเริ่มพากันเดินกลับขึ้นบันได และมุ่งตรงไปยังบริเวณพิธีการที่จัดเลี้ยงแชมเปญ ภายในสวนสวยของ บีไอพีเอ็ม ที่งดงามดั่งในเทพนิยาย ที่มองลงไปเห็นนครปารีส และเห็นหอไอเฟลอยู่ลิบ ๆ วอลลาร์ด เกอเบล และ เบชู บันทึกอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธิ์ และลงนามในเอกสารเป็นพยานหลักฐานว่า พวกเขาได้ตรวจสอบแล้ว ว่าต้นแบบ กิโลกรัมของนานาชาติชิ้นนี้ไม่ได้หายไปไหน พวกเขาปิดเซฟ ปิดและลั่นกุญแจห้องนิรภัยด้วยกุญแจทั้ง 3 ดอก เพื่อ พิทักษ์ “กระบอก” ที่อาจจะเป็นครั้งสุดท้ายที่กระบอกนี้ยังมีอำนาจในฐานะผู้ปกครองโครงข่ายระหว่างประเทศเกี่ยวกับ น้ำหนัก แม้ว่ากระบอกนี้ยังจะมีบทบาทสำคัญในปฏิบัติการการให้นิยามใหม่ในอนาคต

ดูเหมือนว่า “กิโลกรัม” จะไม่ยี่หระเสียเลย

บทความฉบับรายละเอียดเต็ม ว่าด้วยการให้นิยามใหม่แก่ “กิโลกรัม” จะตีพิมพ์ใน Physics World ฉบับเดือนมีนาคม 2011

แปลจาก : Au revoir, kilogram

ผู้เขียน : Robert P Crease เป็นหัวหน้าภาควิชา Department of Philosophy มหาวิทยาลัย Stony Brook University และเป็นนักประวัติศาสตร์ประจำห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven National Laboratory ประเทศสหรัฐอเมริกา
วันที่เผยแพร่บทความ : 1 ธันวาคม 2010
เว็บไซต์ : http://physicsworld.com/cws/article/indepth/44445
โพสต์เมื่อ : 22 ธันวาคม 2553