ผลึกแห่งกาลเวลา – นิยายวิทยาศาสตร์ในชีวิตจริง ที่ว่าด้วยเข็มนาฬิกาที่วนเวียนซ้ำๆ ในรอยเดิม
บ่อยครั้งที่คำศัพท์ในวงการวิทยาศาสตร์ จะมีชื่อสุดลํ้า เสมือนว่าหลุดมาจากหนังไซไฟ ไม่ว่าจะเป็นหลุมดำ จักรวาลคู่ขนาน รูหนอนแห่งกาลเวลา วันนี้จะพามารู้จักกับอีกคำที่ล้ำไม่แพ้กัน คือคำว่า ‘ผลึกแห่งกาลเวลา’ หรือที่ภาษาอังกฤษเรียกว่า “ไทม์คริสทัล” (Time crystal)
ภาพประกอบไทม์คริสตัล | iopscience.iop.org
คำว่า “คริสทัล” แปลว่า รูปแบบที่เกิดขึ้นซํ้าๆ ซึ่งมักใช้เรียกลักษณะโครงสร้างของวัสดุ คำว่า “ไทม์คริสทัล” จึงแปลว่า ห้วงเวลาที่เกิดเหตุการณ์เดิมซ้ำๆ เรียกง่ายๆ ว่าเป็น “เดจาวู” ที่เกิดซ้ำไปเรื่อยๆ นั่นเอง
ก่อนที่จะเล่าที่มาที่ไปในทางวิทยาศาสตร์ เพื่อให้เห็นภาพความน่าพิศวงของปรากฏการณ์นี้ ลองนึกภาพลุงขายไอติม ที่จะเข็นรถเข็นผ่านหน้าบ้าน ในทุกๆ เช้าของทุกวัน
หากไทม์คริสทัลเกิดขึ้น ไม่ใช่แค่ลุงคนนี้จะเดินผ่านมาเวลาเดิมทุกวัน แต่จะยังใส่ชุดเดิม เสื้อตัวเดิม ไอติมแท่งเดิม จังหวะการก้าวเท้าเหมือนเดิม จังหวะการหายใจเหมือนเดิม และไม่ว่าเวลาจะผ่านไปนานแค่ไหน จะร้อนจะหนาว ลุงคนนี้ก็จะผ่านเหมือนเดิม ไม่แก่ไม่เฒ่า
ศาสตราจารย์แฟรงค์ วิลเชค (Frank Wilczek) นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลชาวอเมริกา ผู้เสนอไอเดียของไทม์คริสทัลในปี ค.ศ. 2012 อธิบายปรากฏการณ์นี้ว่าเป็นการทำลายสมมาตรของกาลเวลา นั่นคือเวลาของวัตถุหนึ่งๆ ไม่ได้มีการเดินไปข้างหน้าอย่างต่อเนื่อง หากแต่มีการย้อนรอยเดิม หมุนกลับเป็นช่วงๆ ซ้ำไปจนชั่วนิรันดร์
ศาสตราจารย์แฟรงค์ วิลเชค | eurekalert.org
สิ่งที่เป็นทอล์กออฟเดอะทาวน์ คือการที่วิลเชค เสนอว่าไทม์คริสทัล สามารถเกิดขึ้นได้โดยที่ไม่ต้องใช้พลังงานใดๆ วิลเชคเสนอว่าปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้กับวัตถุที่มีคุณสมบัติเชิงควอนตัม (ไม่ใช่ลุงขายไอติมด้านบน)
อย่างไรก็ตามในปี ค.ศ. 2015 ดร.ฮารุคิ วาตานาเบะ (Haruki Watanabe) และ ศ.มาซาชิ โอชิกิว่า (Masaki Oshikawa) สองนักฟิสิกส์ชาวญี่ปุ่น พิสูจน์ทฤษฎีบทว่าด้วยการไม่มีอยู่ของไทม์คริสทัล และตีพิมพ์ลงในวารสาร Physical Reviews Letters ซึ่งเป็นวารสารฟิสิกส์อันดับต้นๆ ของโลก
การค้นพบของ ดร.วาตานาเบะ และ ศ.มาซาชิ ทำให้ไอเดียของไทม์คริสทัลถูกตีตกไป ถึงกระนั้นในปีเดียวกัน ดร.คิชทอฟ ซัชช่า (Krzysztof Sacha) จากโปแลนด์ โต้เถียงว่าไทม์คริสทัลนั้นเกิดขึ้นได้ หากมีการใส่พลังงานเข้าไปในระบบ
ผลงานของ ดร.ซัชช่า ทำให้นักฟิสิกส์จำนวนมากเสนอวิธีใหม่ๆ อีกมากมายในการค้นพบไทม์คริสทัล โดยการใส่พลังงานเข้าไปในระบบ (ผู้เขียนก็เป็นหนึ่งในนั้น)
จุดพีคของเหตุการณ์เกิดขึ้นเมื่อ ศ.คริสโตเฟอร์ มอนโร (Christopher Monroe) และ ศ.มิชา ลูคิน (Mikhail Lukin) ได้ใช้เทคโนโลยีควอนตัมในการสร้างผลึกไอออน และค้นพบปรากฏการณ์ไทม์คริสทัล ได้สำเร็จในปีค.ศ. 2017 ผลงานของ ศ.มอนโร ถูกตีพิมพ์ขึ้นหน้าปกนิตยสาร Nature ฉบับเดือนมีนาคม และเป็นที่สนใจของผู้คนจำนวนมาก
หน้าปกนิตยสาร Nature ฉบับเดือนมีนาคม ปี 2017 | QTFT
อย่างไรก็ตาม การค้นพบไทม์คริสทัลโดยการใส่พลังงานเข้าไปนั้น ขัดต่อไอเดียดั้งเดิมของวิลเชค นักฟิสิกส์กลุ่มนึงตั้งแง่ว่า ไทม์คริสทัลลักษณะนี้ ไม่ได้มีความพิศวงอะไร ไม่ต่างไปกับนาฬิกาแบบเข็ม ที่ต้องใช้แบตเตอรี่ในการขับเคลื่อน
แต่แล้วเรื่องราวกลับหักมุม ในเดือนพฤศจิกายน ปี ค.ศ. 2019 ดร.วาเรอริ โคซิน (Valerii K. Kozin) และ ดร.โอเลคแซน โคเลียนโค (Oleksandr Kyriienko) ได้นำเสนอทฤษฎีใหม่ว่าแท้จริงแล้วไทม์คริสทัลแบบดั้งเดิมที่วิลเชคเสนอนั้นมีอยู่จริง และไม่ขัดกับทฤษฎีของ ดร.วาตานาเบะ และ ศ.มาซาชิ หากแต่จะต้องใช้อัตรกิริยาระยะไกล (long-range interaction) ระหว่างอนุภาค ซึ่งอาจจะยากในการสร้างในห้องทดลอง
การค้นพบใหม่นี้ ทำให้วารสาร Science ฉบับเดือนพฤศจิกายนในปีเดียวกัน ลงบทความหัวข้อ “Back to the future: The original time crystal makes a come back” นั่นคือทฤษฎีไทม์คริสทัลฉบับดั้งเดิมของวิลเชคนั้น กลับมาเป็นไปได้อีกครั้ง
บทความ Back to the future: The original time crystal makes a come back | sciencemag.org
หากแต่ ไทม์คริสทัลฉบับดั้งเดิมก็ยังไม่ถูกค้นพบ จวบจนถึงปัจจุบัน
‘ผลึกแห่งกาลเวลา’ จึงเป็นปริศนาต่อไป สุดท้ายอาจเป็นเพียงเรื่องเพ้อฝันของนักฟิสิกส์บางคน หรือเป็นเรื่องจริง ที่จะเปลี่ยนความเข้าใจของมนุษย์ไปตลอดกาล