รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ปี 2020
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 2020 นี้ได้แบ่งออกเป็นสองส่วน โดยครึ่งแรกนั้นมอบให้กับ Roger Penrose ที่ได้ค้นพบว่า “กระบวนการกำเนิดของหลุมดำนั้นสอดคล้องและยืนยันถึงทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป” อีกครึ่งหนึ่งนั้นแบ่งกันระหว่าง Reinhard Genzel และ Andrea Ghez เนื่องจาก “การค้นพบวัตถุความหนาแน่นสูงมีมวลยิ่งยวดบริเวณใจกลางกาแล็กซีของเรา”
Roger Penrose นั้นเป็นนักคณิตศาสตร์ฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ และนักปรัชญาวิทยาศาสตร์ที่ได้สร้างผลงานไว้เป็นจำนวนมากเสียจนไม่สามารถอธิบายไว้ใน ณ ที่นี้ได้ทั้งหมด ในปี 1954 Roger Penrose ได้พบกับผลงานของจิตกร M. C. Esher ที่โด่งดังจากการวาดภาพสิ่งของที่เป็นไปไม่ได้ แรงบันดาลใจที่ได้จากการชมผลงานนี้ผลักดัันให้ Roger Penrose ได้สร้าง “Penrose Triangle” ขึ้นมา[3] และเขากับพ่อของเขาได้ร่วมกันคิดค้น “Penrose Stairs”[4] บันไดที่เป็นไปไม่ได้ที่สามารถขึ้นลงได้ไม่มีที่สิ้นสุด ภายหลังจากที่จิตกร M. C. Esher ได้ทราบถึงผลงานของพ่อลูกทั้งสองนี้จึงบันดาลใจให้เขาผลิตผลงานที่โด่งดังที่สุดของ M. C. Esher, “Ascending and Descending” ภาพบันไดลวงตาที่สามารถขึ้นหรือลงได้ไม่มีที่สิ้นสุด ที่ถูกนำไปกล่าวถึงแม้กระทั่งในภาพยนต์ยุคปัจจุบันอย่าง Inception
นอกจากนี้ Roger Penrose ยังได้สร้างผลงานการค้นพบทางคณิตศาสตร์อีกเป็นจำนวนมาก ตั้งแต่เมทริกซ์ Moore-Penrose inverse ไปจนถึง Penrose tiling หรือกระเบื้องสองชิ้นที่สามารถ “ปู” เต็มพื้นราบได้โดยรูปแบบที่ไม่มีการซ้ำ และเป็นรูปทรงการปูพื้นระนาบรูปแรกที่มีสมมาตรห้าส่วน (five-fold symmetry)[6] ซึ่งถูกค้นพบภายหลังในธรรมชาติในรูปของ quasicrystal
อย่างไรก็ตาม ผลงานชิ้นหนึ่งของ Roger Penrose ที่อาจจะผลักดันวงการวิทยาศาสตร์ได้มากที่สุด ก็คือผลงานของเขาในทางด้านเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ และหลุมดำ ในปี 1969 Penrose ได้ค้นพบ cosmic censorship conjecture ว่า singularity หรือสภาวะเอกฐานในเอกภพใดๆ ก็ตาม จะต้องถูกห่อหุ้มไปด้วยขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon) ทำให้ผู้สังเกตไม่สามารถสังเกตเห็น singularity ได้ ซึ่งนำไปสู่การตั้งชื่อของวัตถุนี้ว่า “หลุมดำ”
ส่วนอีกครึ่งหนึ่งของรางวัลโนเบลในปีนี้ ได้มอบให้แก่ Reinhard Genzel และ Andrea Ghez นักดาราศาสตร์สังเกตการณ์ที่ได้ทำการติดตามดาวที่โคจรรอบใจกลางของกาแล็กซีของเรา ในบริเวณที่เรียกว่า Sagittarius A* (Sgr A*)[7] และได้ค้นพบว่าดาวฤกษ์ที่โคจรรอบใจกลางของกาแล็กซีของเรานั้นกำลังโคจรด้วยอัตราเร็วที่สูงเกินกว่าจะเป็น และจากการคำนวณพบว่าวัตถุที่มันโคจรรอบๆ อยู่ หรือ Sgr A* นั้นจะต้องมีมวลไม่ต่ำกว่าสี่ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งถูกจำกัดอยู่ในปริมาตรที่มีรัศมีเพียง 6.25 ชั่วโมงแสง หรือเทียบเท่าเพียง 45 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบวัตถุความหนาแน่นสูงมวลยิ่งยวดที่สุดวัตถุหนึ่งในเอกภพ ในปัจจุบันนี้หลักฐานทุกอย่างบ่งชี้ว่าวัตถุ Sgr A* นี้เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดที่มีขนาดใหญ่ ซึ่งตั้งอยู่ ณ ใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา
อ้างอิง/อ่านเพิ่มเติม:
[1] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2020/summary/
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Roger_Penrose
[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_triangle
[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_stairs
[5] https://en.wikipedia.org/wiki/Ascending_and_Descending
[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_tiling
[7] https://en.wikipedia.org/wiki/Sagittarius_A*
