03

ตอบคำถามนักฟิสิกส์ผู้เก่งกาจว่า 'โอกาสที่มนุษย์ต่างดาวจะมาเยือนโลกเป็นเท่าไร?'

“วิทยาศาสตร์ไม่ใช่แค่การพยายามพิสูจน์ว่าอะไรเป็นไปได้หรือไม่ได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการอธิบายว่าอะไรมีโอกาสเกิดขึ้นมากและอะไรมีโอกาสเกิดขึ้นน้อยด้วย”

- ริชาร์ด ไฟน์แมน
นักฟิสิกส์ชาวอเมริกันผู้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1965 ผู้สร้างทฤษฎีควอนตัมอิเล็กโทรไดนามิกส์และอาจารย์ผู้สอนฟิสิกส์ได้สนุกสนานอย่างยิ่ง

ทักษะการกะประมาณนั้นแฝงอยู่ในวิธีคิดและกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตประจำวันของมนุษย์เราจนเป็นเรื่องปกติเสียจนเราแทบไม่รู้สึกตัวว่า ในหนึ่งวันเรากะประมาณอะไรไปบ้าง

ตอนอาบน้ำ เรากะประมาณว่าถูสบู่ราวๆ นี้ ล้างออกราวๆ นี้ ร่างกายจึงจะสะอาด จะออกจากบ้านต้องเตรียมเงินสดไว้ในกระเป๋าราวๆ นี้จึงจะพอใช้ ต้องออกจากบ้านเวลาประมาณนี้จึงจะถึงที่ทำงานโดยไม่ไปสาย ฯลฯ

ทักษะการกะประมาณยังแฝงอยู่ในงานหลายอย่าง เช่น การกะประมาณราคาที่ดินและค่าก่อสร้างเพื่อหาต้นทุน การกะประมาณจำนวนผู้เข้าชมนิทรรศการเพื่อจัดหาสถานที่รองรับ ฯลฯ

เอนริโค เฟอร์มี (Enrico Fermi) นักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียนผู้เก่งกาจทั้งฟิสิกส์เชิงทฤษฎีและการทดลอง เป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1938 จากการสร้างธาตุใหม่ รวมทั้งสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แรกของโลก กล่าวได้ว่าเฟอร์มีเป็นนักฟิสิกส์ผู้อยู่ร่วมยุคกับไอน์สไตน์ผู้มีความสำคัญต่อประวัติศาสตร์โลกอย่างมหาศาล

นอกจากนี้ เฟอร์มียังชอบกะประมาณในระดับที่คนทั่วไปเห็นแล้วรู้สึกว่าไม่มีทางหาคำตอบได้ เขาชอบถามนักศึกษาปริญญาเอกที่เรียนกับเขาว่า 'ช่างจูนเปียโนในเมืองชิคาโกมีทั้งหมดกี่คน'

ปัญหาข้อนี้มีวิธีแก้หลายทาง ซึ่งแต่ละทางจะให้คำตอบแตกต่างกันออกไป ความสามารถในการแก้ปัญหาลักษณะนี้ขึ้นอยู่กับลำดับวิธีคิดและพื้นฐานความรู้ที่เรามี ยิ่งความรู้รอบตัวมีมากก็ยิ่งช่วยให้มองหาความเชื่อมโยงไปสู่คำตอบได้แม่นยำขึ้น

แต่คำตอบที่ได้ ไม่น่าสนใจเท่ากับวิธีคิดหาคำตอบ

ทุกวันนี้ปัญหาการประมาณในลักษณะนี้ถูกเรียกว่า ปัญหาของเฟอร์มี (Fermi Problem) ซึ่งบริษัทชื่อดังหลายแห่งนิยมนำมาใช้ในการสอบสัมภาษณ์พนักงาน

บางบริษัทถามผู้มาสมัครงานในตำแหน่งโปรแกรมเมอร์ว่า 'จงทำการประมาณว่าที่ผ่านมา คุณเขียนโค้ดมาแล้วกี่บรรทัด'

คำถามนี้นอกจากจะใช้วัดความสามารถด้านการกะประมาณและความรู้รอบตัวแล้ว ระหว่างที่ผู้ได้รับการสัมภาษณ์อธิบายวิธีการหาคำตอบยังเป็นการบอกอ้อมๆ ด้วยว่า ที่ผ่านมาตนเองทำงานหนักแค่ไหน ทำงานระหว่างวันหยุดบ้างหรือไม่

อย่างไรก็ตาม เอนริโค เฟอร์มี ถามตนเองด้วยคำถามที่ยากกว่านั้น

ช่วงที่ เอนริโค เฟอร์มี ยังมีชีวิตอยู่นั้น ข่าวเรื่องการพบเห็นจานบินกำลังแพร่หลายอย่างมาก สาธารณชนจำนวนไม่น้อยแตกตื่นและคิดกันไปต่างๆ นานา แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะรู้ดีว่าการพบเห็นจานบินนั้นไม่ใช่หลักฐานเชิงวิทยาศาสตร์ เพราะคนไม่ใช่เครื่องวัดที่ชัดเจน (คนเราโกหกได้ เห็นภาพหลอนได้) นอกจากนี้อาจเห็นสิ่งที่มีลักษณะแปลกๆ เช่น เมฆ เครื่องบิน หรือสถานีอวกาศแล้วเกิดความเข้าใจผิดได้

เฟอร์มีจึงตั้งคำถามว่า 'โอกาสที่จะมีมนุษย์ต่างดาวมาเยือนโลกเป็นเท่าไร'

คำถามนี้ฟังดูเป็นเรื่องยากจนไม่มีทางคิดได้ แต่วิธีคิดของเฟอร์มีนั้นเรียบง่ายมากๆ อีกทั้งผลลัพธ์ที่เขาได้ยังนำความประหลาดใจจนเป็นเรื่องที่นักฟิสิกส์ถกเถียงกันมาถึงทุกวันนี้

หลักการคิดของเฟอร์มีมีดังนี้

- สิ่งมีชีวิตต้องใช้พลังงานในการดำรงชีวิต ซึ่งแหล่งพลังงานที่มีอายุยืนยาวพอที่สิ่งมีชีวิตจะใช้ได้คือ ดาวฤกษ์

- ในกาแล็กซี่ทางช้างเผือกของเรามีดาวฤกษ์อยู่ราวๆ สองแสนล้านดวง

- เราไม่รู้ชัดเจนว่าดาวฤกษ์แต่ละดวงมีดาวเคราะห์โคจรอยู่สักเท่าไร แต่รวมๆ แล้วน่าจะมีอยู่มากทีเดียว

- ระบบสุริยะของเรามีดาวเคราะห์อยู่ 8 ดวง และมีเพียงโลกของเราที่น้ำอยู่ในสถานะของเหลวที่ผิวดาวได้ในปริมาณมหาศาล

เราจึงต้องประมาณการครั้งที่หนึ่งว่า จำนวนดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่น้ำอยู่ในรูปของเหลวที่ผิวดาวนั้นมีกี่ดวง เพราะสิ่งมีชีวิต (ในรูปแบบที่เรารู้จัก) ใช้น้ำลำเลียงสสารในร่างกาย

จากนั้น เราต้องประมาณการครั้งที่ 2 ว่าโอกาสจะมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์เหล่านั้นเป็นเท่าไร ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่รู้คำตอบที่ชัดเจน

แต่การทดลองของ มิลเลอร์-อูเรย์ (Miller-Urey Experiment) แสดงให้เห็นว่าสารอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้เองเมื่อมีสารตั้งต้นเล็กๆ มากพอในสภาวะที่เหมาะสมโดยไม่ต้องเกิดมาจากสิ่งมีชีวิต

ในเมื่อโลกของเราไม่ใช่สถานที่พิเศษสุดแห่งเดียวในเอกภพ ดังนั้น โอกาสเกิดสิ่งมีชีวิตอาจไม่ใช่เรื่องยากจนเป็นไปไม่ได้

จากนั้น เรายังต้องประมาณการครั้งที่ 3 ว่าสิ่งมีชีวิตที่เกิดขึ้นมาแล้วมีโอกาสดำรงอยู่ยาวนานพอจะวิวัฒนาการจนสร้างเทคโนโลยีที่สามารถเดินทางข้ามห้วงอวกาศอันกว้างใหญ่ไพศาลหรืออย่างน้อยๆ ต้องส่งสัญญาณข้ามห้วงอวกาศมาได้

เฟอร์มีพบว่าต่อให้ประมาณการตัวเลขต่ำๆ เข้าไว้ เช่น โอกาสเจอดาวเคราะห์อย่างโลกเราคือ 1 ใน 100 โอกาสที่จะพบสิ่งมีชีวิตในดาวเคราะห์เหล่านั้นคือ 1 ใน 1,000 และโอกาสที่สิ่งมีชีวิตเหล่านั้นจะสร้างเทคโนโลยีขึ้นมาได้อาจจะเป็น 1 ใน 1,0000 ผลลัพธ์คือเราจะได้จำนวนอารยธรรมในกาแล็กซีทางช้างเผือกอย่างน้อยๆ ก็นับพันอารยธรรม

ปัญหาที่เกิดขึ้นคือเหตุใดโครงการตรวจจับสัญญาณสิ่งมีชีวิตนอกโลกกลับไม่พบสัญญาณใดๆ ที่บ่งบอกถึงอารยธรรมเลย

ปริศนานี้เรียกว่า ข้อขัดแย้งของเฟอร์มี (Fermi Paradox) ที่นักวิทยาศาสตร์ยังถกเถียงและมีคำตอบแตกต่างกันออกไป

บ้างก็ว่าบางทีอารยธรรมอื่นๆ อาจไม่เคยเกิดขึ้นหรือล่มสลายไปหมดแล้ว บ้างก็ว่าอารยธรรมอื่นๆ อาจส่งสัญญาณมาในรูปแบบที่เรายังไม่สามารถตรวจจับได้

แต่ที่ตรงที่สุดคงจะเป็นคำตอบที่ว่า การกะประมาณที่มีอยู่ในตอนนี้มันมั่วมากเพราะมีปัจจัยที่เราไม่รู้อยู่มากเกินไป

คำตอบของปัญหานี้อาจไม่สำคัญเท่ากับที่มันแสดงให้เห็นว่า แท้จริงแล้วมนุษย์เราอาจเป็นเผ่าพันธุ์ที่อ่อนเยาว์ต่อธรรมชาติ และรู้อะไรน้อยมากจริงๆ เมื่อเทียบกับความกว้างใหญ่ของเอกภพ

อาจวรงค์ จันทมาศ

เจ้าหน้าที่สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ผู้ใช้เวลาว่างในการสื่อสารวิทยาศาสตร์ด้วยการบรรยายและเขียนอยู่เสมอ โด่งดังจากการเป็นแฟนพันธุ์แท้นักวิทยาศาสตร์เอกของโลก มีผลงานพ็อกเก็ตบุ๊ก จริงตนาการ และ ดอกไม้ไฟในเอกภพ เขายังเป็นพิธีกรรายการแนววิทยาศาสตร์ จัดรายการวิทยุออนไลน์ Witcast เล่าเรื่องวิทยาศาสตร์แนวตลกโปกฮาร่วมกับ แทนไท ประเสริฐกุล และอัพเดทเรื่องสนุกๆ ในสายตาเด็กวิทย์เป็นประจำ

related post