EP8/9 |“เข้าใจ”ควอนตัมกันอย่างไร ? | ร่วมพัฒนาองค์ความรู้

“วิทยาทาน ทานแห่งการให้ซึ่งความรู้”

โลกได้มาถึงยุคที่กลศาสตร์ควอนตัมถูกนำมาใช้งานอย่างน่าทึ่งกับช่วงหนึ่งร้อยปีหลังการกำเนิดกันแล้วโดยเฉพาะกับการประยุกต์ด้านไอทีเพื่องานสื่อสารและการคำนวณแห่งอนาคต ซึ่งทั้งโอกาสและความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องก็ได้มาปักหลักรออยู่เบื้องหน้าไม่น้อยด้วยเช่นกัน จึงควรได้ช่วยกันเร่งสร้างความเข้าใจเพื่อทั้งติดตามได้และปรับตัวให้ทันกับวิทยาการที่เกิดขึ้นมานานนั้นแต่ยังคงใหม่เหลือเกินสำหรับประเทศไทยในสาขานี้

โดยสรุปของเรื่องราวทั้งหกบทขั้นบันไดที่ผ่านมาอันจะนำไปสู่ความเข้าใจคำว่าควอนตัมที่กำลังมีบทบาทสำคัญยิ่งได้มากหรือน้อยนั้น หัวใจอยู่ที่การหาทางไปสะสม “ความคุ้นเคย” พร้อมป้องกันตนเองจากควอนตัมเทียม ทั้งนี้ หากยังไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยตนเองหรือทำได้เพียงทางอ้อมด้วยการรับรู้จากสื่อต่าง ๆ ที่ถูกถ่ายทอดออกมาก็ควรให้การส่งต่อข่าวสารนั้นผ่านมาน้อยขั้นที่สุด อาจได้ช่วยลดความผิดเพี้ยนลดการแต่งเติมเสริมความเห็นส่วนตัวอันอาจจะเกิดขึ้นระหว่างทางการแปลงข่าวสารนั้นลง แต่ในท้ายที่สุดแล้วก็ควรต้องพยายามขยับตนเองเข้าประชิดสร้างความคุ้นเคยจากเครื่องไม้เครื่องมือหรือประสาทสัมผัสเสมือนทางวิทยาศาสตร์ เพื่อเชื่อมสัมผัสตนไปยังธรรมชาติของคำว่าควอนตัมโดยตรงสู่ความเข้าใจเองให้จงได้

คำถาม: “การหาโอกาสสร้างความคุ้นเคยให้ประสาทสัมผัสพื้นฐานได้เข้าใกล้ปรากฏการณ์เชิงควอนตัมที่ว่ามา ในประเทศไทยมีสร้างกันที่ไหนอย่างไรบ้าง ? และเพื่อให้คนจำนวนมากมีโอกาสนั้นด้วยไม่ใช่เพียงแค่กับนักวิจัยหรือนักวิชาการเอง ... ควรต้องทำอย่างไรกันต่อ ?”

คำถามที่ยาวมากนี้จำต้องมีคำตอบรวมกันเกินแปดบรรทัด ดังนี้ ... จากผลการรวบรวมแบบสำรวจในประเทศ และกิจกรรมเพื่อสังคมให้มีโอกาสได้เรียนรู้เท่าทันกับงานด้านไอทีควอนตัมทศวรรษที่ผ่านมา พบสามแนวทางสนองต่อคำถามดังกล่าวที่ควรได้ต่อยอดร่วมกันกับภาคสาธารณะ นั่นคือ แสวงหาเรียนรู้จากหน่วยงานในประเทศ นำเข้าอุปกรณ์การเรียนรู้เฉพาะทางจากต่างประเทศ และร่วมสนับสนุนต่อยอดความรู้ในอดีตเพื่อสร้างเป็นชุดสาธิตเรียนรู้ โดยมีข้อมูลประกอบดังนี้

แนวทางแรก สำหรับห้องปฏิบัติการวิจัยที่จะสามารถสังเกตผลปรากฏการณ์เชิงควอนตัมได้ในประเทศไทยนั้นมีอยู่ด้วยเช่นกันแต่โอกาสดังกล่าวยังน้อยนัก ในอดีตเคยมีงานด้านควอนตัมเชิงแสง ณ อุทยานวิทยาศาสตร์ปทุมธานี (พ.ศ.2548 - ยุติ 2557) และต่อมากับงานด้านการกักอะตอมของมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2553 แต่เนื่องจากเป็นกิจกรรมด้านการวิจัยและพัฒนาของนักวิจัยที่มีความรู้พื้นฐานต่อการสังเกตและต่อยอดผลลัพธ์เป็นหลัก การที่จะนำมาใช้เป็นเครื่องมือสร้างความคุ้นเคยจนนำไปสู่ความเข้าใจของภาคสาธารณะเพื่อคนจำนวนมากยังคงเป็นไปได้ยาก ทั้งนี้ ด้วยเป้าหมายเฉพาะของภารกิจองค์กร งบประมาณ เวลา และทรัพยากรอื่น ๆ ที่ตั้งไว้ ทั้งยังต้องฝ่าฟันอุปสรรคภายในเองอีกมาก รวมถึงระบบงานต่าง ๆ ที่ทำกันนั้นมีความซับซ้อนสูงไม่สามารถลดทอนเพียงเพื่องภารกิจการสังเกตผลปรากฏการณ์ในรูปแบบง่ายตามความต้องการที่หลากหลายได้ โอกาสสร้างความคุ้นเคยกับเครื่องมือวิทยาศาสตร์ของหน่วยงานวิชาการภาครัฐแม้มีแต่ก็จำกัดอย่างยิ่ง ... ยังคงต้องพัฒนาหาโอกาสกันต่อไป

อนึ่ง จากมุมมองด้านเทคนิคการจะสร้างความคุ้นเคยได้สะดวกชัดเจนกว่า ควรเป็นเรื่องการใช้แสงโฟตอนเชิงควอนตัมเพื่อการสื่อสารให้ได้ระยะห่างที่สังเกตผลได้ (จาก “บทที่ 5 ตัวอย่างควอนตัมที่คุ้นเคย” อนุภาคแนวอื่นเช่น อะตอม ไอออน ฯ แม้สร้างปรากฏการณ์เชิงควอนตัมได้และมีประโยชน์มากแตกต่างแนวทางกันออกไป แต่ก็มิได้เกิดระยะทางในระดับที่สังเกตมิติของความสัมพันธ์ที่ห่างไกลได้สะดวกนัก (ต่างจากโฟตอนแสง)) เนื่องจากการสื่อสารด้วยแสงทำให้เกิดระยะทาง และระยะที่ห่างมากพอจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่การสังเกตได้ เมื่อรับรู้ถึงความแปลกพิลึกเช่นความพัวพันของอนุภาคที่ห่างจากกันได้โดยสัมผัสของผู้สังเกตเองนานพอเพียง คุ้นเคยกับปรากฏการณ์นั้นได้แล้ว ความเข้าใจต่อคำว่าควอนตัมจะพึงเกิดตามมาได้ดีขึ้น ดังนั้นแนวทางการใช้แสงจึงอาจเหมาะสมกว่ารูปแบบอื่น แต่หลังจาก ปี พ.ศ. 2557 เป็นต้นมายังไม่ปรากฏมีแห่งใดมีเป้าหมายหรือเริ่มกิจกรรมด้านการใช้โฟตอนหรือควอนตัมแสงเพื่องานการสื่อสารดังกล่าวนี้อีก

แนวทางลำดับต่อมา การเรียนรู้ด้วยการสร้างความคุ้นเคยกับเครื่องมือกำเนิดปรากฏการณ์เชิงควอนตัมที่มีจำหน่ายเพื่อการเรียนการสอนระดับโรงเรียนในต่างประเทศ จากการสำรวจพบว่าเป็นเครื่องมือขั้นสูงแม้จะมีใช้งานอยู่ในชั้นมัธยมศึกษา แต่การที่ปรากฏการณ์เหล่านั้นสิ้นสุดลงกับผลตรวจวัดออกมาเป็นค่าการจำลอง ตัวเลข กราฟ ตัวแปรหรือค่าพื้นฐานฟิสิกส์อื่น ๆ เช่น การทดลองโฟตอนแสงกับสลิตคู่ที่ยังต้องถอดความจากผลการแทรกสอด จังหวะการเข้ากันได้ของสัญญาณ ฯลฯ ทำให้ผู้ใช้งานต้องตีความหมายด้วยความรู้พื้นฐานประกอบอีกมากจึงยังมีความซับซ้อนสูง ดังนั้น ประสาทสัมผัสทั้งห้าจึงยังคงห่างไกลจากปรากฏการณ์ที่น่าพิศวงเหล่านั้น

อนึ่ง ด้วยพื้นฐานของการเรียนรู้ที่ผ่านมานับศตวรรษ กอปรความพร้อมของ บุคคลากรและทรัพยากรในระดับโรงเรียนวิทยาศาสตร์ของประเทศที่พัฒนาแล้วและมีใช้งานชุดการเรียนรู้เหล่านั้นอยู่ จึงอาจประสบผลสำเร็จตามสภาพสังคมการศึกษาที่พัฒนาแล้วนั้นก็เป็นได้ ในทางกลับกันอาจประสบปัญหาเพิ่มมากมายกว่าหากต้องนำมาใช้งานในประเทศไทย ที่ทั้งความรู้พื้นฐานกลับด้าน เช่น อนุภาคมูลฐานมีหน่วยเป็น “ตัว” ในทุกตำราเรียน (โครงการปั้นควอนตัมไทยไม่เป็น “ตัว” (www.quantum-thai.org/q-anatta)) ทำให้พื้นหลังความรู้ตั้งแต่เยาวชนยึดติดหรือมีอัตตาจับต้องอนุภาคได้ไปกับปรากฏการณ์เชิงอนุภาคแต่เพียงอย่างเดียว ต่างจากธรรมชาติที่สถานะควอนตัมเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค (wave-particle duality) หรือ“สองสถานะ”ในเวลาเดียวกัน จึงอาจทำให้ผู้ที่เรียนรู้ผิดทางมายาวนานยากที่จะตีความผลค่าทางสัญญาณจากชุดกำเนิดปรากฏการณ์ควอนตัมให้ไปสู่การยอมรับได้ อีกทั้ง ราคาของอุปกรณ์ที่สูงอย่างยิ่งยวด เทียบเท่าอุปกรณ์วิจัยและพัฒนาทั่วไปเลยทีเดียว แนวทางการนำเข้าเครื่องมือหรือแบบจำลองการเรียนรู้กลศาสตร์ควอนตัมจึงอาจยังไม่ใช่วิถีที่เหมาะสมมากนัก แต่ถึงกระนั้น ควรได้ติดตามความก้าวหน้าของต่างประเทศอย่างต่อเนื่อง เพราะจะทำให้ทราบสถานะภาพการเรียนรู้ระดับโรงเรียนเทียบเคียงกับภาคการศึกษาที่ก้าวหน้ากว่ามากจากทั่วโลก

ต่อเนื่องมาถึงแนวทางเสริมท้าย ได้เคยมีการริเริ่มรวมตัวของภาคสาธารณะเพื่อสร้างชุดการเรียนรู้เพื่อสาธารณะเองด้วยปรากฏการณ์ควอนตัมเชิงแสงขึ้นในประเทศ ความพยายามนั้นริเริ่ม (พ.ศ.2561) โดยสมาคมวิชาชีพและวิชาการสองแห่ง คือ สมาคมสถาบันวิศวกรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (ไอทริเปิลอี) แห่งประเทศไทย และ สมาคมวิชาการไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวเตอร์ โทรคมนาคมและสารสนเทศ (IEEE Thailand section & ECTI Thailand) ด้วยการต่อยอดประสบการณ์อดีตร่วมกับหน่วยงานของประเทศจีน (มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน - USTC) เพื่อให้เกิดเป็นชุดการเรียนรู้เฉพาะกิจสำหรับการสร้างความคุ้นเคยสู่ความเข้าใจให้ได้จำนวนมากพอและนำไปประจำการในหลายภูมิภาคเป็นเป้าหมาย ถึงกระนั้น ภารกิจอาสาของโครงการดังกล่าวยังคงต้องระดมทั้งทรัพยากรปัจจัยต่างๆ รวมถึงบุคลากรสหสาขาร่วมด้วยจำนวนมาก การบรรลุเป้าหมายยังคงห่างไกลยิ่งนัก (พ.ศ.2563) (Quantum KIT: www.quantum-thai.org/q-kits )

อนึ่ง ทั้งสามตัวอย่างการหาทางสร้างโอกาสแบบฉบับเพื่อชาวบ้านนี้ ฉีกแนวการศึกษากลศาสตร์เฉพาะในห้องเรียนของอดีตให้ออกมาสู่โลกภายนอกสำหรับชาวบ้านทั่วไปด้วย ซึ่งก็มิใช่คำตอบแรกหรือสุดท้าย ก่อนหน้านี้มีคณาจารย์อาวุโสและนักวิจัยหลายท่านได้พยายามแล้วกับหลากหลายวิธีอื่น ๆ เช่นกัน และนักเรียนทุนรัฐบาลไทยมากรุ่นได้เคยรวมตัวกันเพื่อสรรค์สร้างอีกหลายกิจกรรม ทั้งหมดนั้นก็เพื่อจะร่วมด้วยช่วยกันผลักดันให้สังคมไทยมีโอกาสทำความเข้าใจกับคำว่า “ควอนตัม” ได้มากขึ้นและสะดวกขึ้น

ดังนั้น ระหว่างที่โอกาสการเรียนรู้นอกห้องปฏิบัติการวิจัยยังคงต้องได้รับการพัฒนาต่อเนื่องไปจากทุกฝ่ายอันเสมือนกับความพยายามก่อตั้งสวนน้ำหาทั้งโลมาและวาฬมารวมไว้ให้ผู้คนได้ใกล้ชิดคุ้นเคย หรือจะเป็นการจับฝูงค้างคาวมาให้ศึกษาความถี่ตอบสนอง (โดยปราศจากไวรัส) ได้ถนัดถนี่ก็ตาม ผู้คนในสังคมร่วมสมัยควรหาโอกาสแนวทางใหม่ขึ้นเองด้วย เพื่อร่วมกันก่อการสะสมความคุ้นเคยที่เหมาะกับประสาทสัมผัสของตนแล้วนำประสบการณ์นั้นมาปันกัน

แต่หากยังคงอนุรักษ์แนวทางเพียงอ่านอาขยานแปดบรรทัดหรือจัดท่องคำขวัญค่านิยมให้ฟังภายในห้านาทีแล้วหวังจะรู้ซึ้ง กระทั่งพึงประสงค์ย้อนวัยไปเล่น “จ๊ะเอ๋” เพื่อจะเข้าใจคำว่าควอนตัมได้ในทันทีด้วยวิถีการเป็นทั้งทารกและผู้ดูแลนโยบายตัดสินใจอนาคตวิทยาศาสตร์ไทยสองสถานะในเวลาเดียวกันเหล่านั้น ทำได้อย่างไร ฤา ...