การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมในช่วงเริ่มต้นของ ศตวรรษที่ 20 ทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจพื้นฐานที่เกี่ยวกับอะตอม องค์ประกอบที่เล็กที่สุดที่เป็นตัวต่อของทุกสิ่ง (แม้ว่าจะมีอนุภาคอื่นๆ ที่เล็กกว่าอะตอม แต่ก็ถือว่าอะตอมเป็นตัวต่อที่เล็กที่สุดที่มีความหมายในเชิงการก่อรูปสสารขึ้นมา) ดิแรก (Paul Dirac) นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มพัฒนาทฤษฎีควอนตัมได้กล่าวในปี ค.ศ. 1929 ว่า “กฎพื้นฐานต่างๆที่จำเป็นสำหรับการอธิบายสิ่งต่างในวิชาฟิสิกส์โดยส่วนใหญ่และสำหรับวิชาเคมีทั้งหมดนั้นได้ถูกค้นพบแล้ว ปัญหาก็คือว่าการนำเอากฎเหล่านี้ไปใช้จะต้องผ่านสมการคณิตศาสตร์ที่ยุ่งยากซับซ้อนเกินกว่าที่จะแก้ปัญหานั้นได้” ดิแรกมองว่าถึงแม้ทฤษฎีควอนตัมจะถูกค้นพบแล้วก็ตาม แต่มันก็อาจไม่มีประโยชน์นักถ้าหากไม่สามารถที่จะนำมาใช้ศึกษาระบบอื่นๆได้นอกจากอะตอมไฮโดรเจน ทั้งนี้เป็นเพราะว่าสมการที่ใช้เพื่ออธิบายสมบัติของอะตอมนั้น สามารถใช้ได้กับอะตอมของธาตุที่เล็กที่สุด ซึ่งก็คือไฮโดรเจน หากจะนำไปใช้แก้ปัญหาของอะตอมของธาตุอื่น และ โมเลกุล จะต้องผ่านการแก้ปัญหาที่ยุ่งยากซับซ้อนมากๆ มีเรื่องขำๆ เล่าต่อๆกันมาว่า นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมในสมัยก่อน เวลาจะแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน หรือ ทำซ้ำๆกันหลายขั้นตอน ก็จะเดินเข้าไปในโรงพยาบาลบ้า แล้วนำโจทย์ไปให้คนไข้ที่มีระบบการคิดเลขที่เหนือมนุษย์ธรรมดาช่วยแก้ให้ ดิแรกคงคาดไม่ถึงว่าในเวลาต่อมาเราจะมีสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ มาช่วยคิดเลขให้
และแล้ว การมองโลกในแง่ร้ายของดิแรกก็มีอันต้องถูกท้าทาย เมื่อมุลลิเกน (Robert S. Mulliken - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1966) ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มนักวิจัยหัวก้าวหน้าในสมัยนั้น มีความเชื่อว่ากลศาสตร์ควอนตัมนี่เองจะนำมาสู่การปฏิวัติมุมมองใหม่ทางเคมี และจะทำให้เกิดความเข้าใจความเป็นอยู่ของโลกที่เล็กมากๆ อย่างโมเลกุลได้ หลังจากท่านจบปริญญาเอกในประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ได้เข้าทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกอยู่หลายคน แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในชีวิตของท่านเกิดขึ้นเมื่อตัดสินใจเดินทางไปทำงานในยุโรป และได้ทำงานกับ Erwin Schroedinger, Pual Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Brogile, Max Born และ Walther Bothe ซึ่งบุคคลที่กล่าวถึงทั้งหมดนั้น สุดท้ายก็ได้รับรางวัลโนเบลกันทุกคน จากสิ่งที่ท่านได้เรียนรู้จากบุคคลเหล่านั้น มุลลิเกนได้พัฒนาทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล (Molecular Orbital) ซึ่งอธิบายความเป็นอยู่ของอิเล็กตรอนในโมเลกุล ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางเคมีเป็นอย่างมาก และมีการใช้งานกันมาจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งเป็นงานที่ทำให้มุลลิเกนได้รับรางวัลโนเบลนั่นเองการเกิดขึ้นของทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล นับเป็นพื้นฐานสำคัญของนาโนเทคโนโลยี ทำให้เราสามารถจะทำนายและออกแบบระบบทางด้านนาโนได้ ศาสตร์ที่เรียกว่า Computational Nanotechnology ซึ่งเป็นเรื่องของการออกแบบโมเลกุล และ โครงสร้างนาโนต่างๆ จึงเป็นหนี้ของคุณความดีที่มุลลิเกนได้มอบให้แก่โลกไว้
และแล้ว การมองโลกในแง่ร้ายของดิแรกก็มีอันต้องถูกท้าทาย เมื่อมุลลิเกน (Robert S. Mulliken - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1966) ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มนักวิจัยหัวก้าวหน้าในสมัยนั้น มีความเชื่อว่ากลศาสตร์ควอนตัมนี่เองจะนำมาสู่การปฏิวัติมุมมองใหม่ทางเคมี และจะทำให้เกิดความเข้าใจความเป็นอยู่ของโลกที่เล็กมากๆ อย่างโมเลกุลได้ หลังจากท่านจบปริญญาเอกในประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ได้เข้าทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกอยู่หลายคน แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในชีวิตของท่านเกิดขึ้นเมื่อตัดสินใจเดินทางไปทำงานในยุโรป และได้ทำงานกับ Erwin Schroedinger, Pual Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Brogile, Max Born และ Walther Bothe ซึ่งบุคคลที่กล่าวถึงทั้งหมดนั้น สุดท้ายก็ได้รับรางวัลโนเบลกันทุกคน จากสิ่งที่ท่านได้เรียนรู้จากบุคคลเหล่านั้น มุลลิเกนได้พัฒนาทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล (Molecular Orbital) ซึ่งอธิบายความเป็นอยู่ของอิเล็กตรอนในโมเลกุล ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางเคมีเป็นอย่างมาก และมีการใช้งานกันมาจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งเป็นงานที่ทำให้มุลลิเกนได้รับรางวัลโนเบลนั่นเองการเกิดขึ้นของทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล นับเป็นพื้นฐานสำคัญของนาโนเทคโนโลยี ทำให้เราสามารถจะทำนายและออกแบบระบบทางด้านนาโนได้ ศาสตร์ที่เรียกว่า Computational Nanotechnology ซึ่งเป็นเรื่องของการออกแบบโมเลกุล และ โครงสร้างนาโนต่างๆ จึงเป็นหนี้ของคุณความดีที่มุลลิเกนได้มอบให้แก่โลกไว้
(ภาพด้านบน - วิศวกร เอ้ย... ไม่ใช่สิ นักชีววิทยาโมเลกุล (molecular biologist) กำลังออกแบบยา โดยการใช้ศาสตร์ของ Computational Nanotechnology)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น