การละเมิดความเท่าเทียมกันของค่าธรรมเนียม

ก่อนกลางทศวรรษ 1950 ไม่มีใครจินตนาการได้ว่ากฎของฟิสิกส์นั้นส่งเสียงโห่ร้องเกี่ยวกับความถนัดมือ กฎหมายเดียวกันควรบังคับใช้กับเรื่องที่เกิดขึ้นจริงเมื่อมองตรงหรือในกระจก เช่นเดียวกับกฎของกีฬาเบสบอลที่ใช้เท่าๆ กันกับเท็ด วิลเลียมส์และวิลลี่ เมย์ส ไม่ต้องพูดถึงมิกกี้ แมนเทิล แต่ในปี 1956 นักฟิสิกส์ Tsung-Dao Lee และ Chen Ning Yang ได้แนะนำว่าความสมมาตรทางซ้ายขวาที่สมบูรณ์แบบ (หรือ “ความเท่าเทียมกัน”) อาจถูกละเมิดโดยแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ และการทดลองในไม่ช้าก็ยืนยันความสงสัยของพวกเขา

นักฟิสิกส์หลายคนคิดว่าการฟื้นสติสู่ธรรมชาติต้องใช้ปฏิสสาร หากคุณเพียงแค่สลับซ้ายด้วยขวา (ภาพสะท้อน) 

กระบวนการย่อยของอะตอมบางอย่างแสดงความถนัดที่ต้องการ แต่ถ้าคุณแทนที่สสารด้วยปฏิสสาร (เปลี่ยนประจุไฟฟ้า) สมดุลซ้าย-ขวาก็จะกลับมา กล่าวอีกนัยหนึ่ง การย้อนกลับทั้งประจุ (C) และความเท่าเทียมกัน (P) ทำให้พฤติกรรมของธรรมชาติไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งเป็นหลักการที่เรียกว่าสมมาตรของ CP ความสมมาตรของ CP ต้องแม่นยำที่สุด มิฉะนั้นกฎของธรรมชาติจะเปลี่ยนไปหากคุณย้อนเวลากลับไป (แทนที่จะเป็นไปข้างหน้า) และไม่มีใครสามารถจินตนาการได้

ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 James Cronin และ Val Fitch ได้ทดสอบความสมบูรณ์แบบของสมมาตรของ CP โดยศึกษาอนุภาคย่อยของอะตอมที่เรียกว่า kaons และคู่ของปฏิสสาร Kaon และ antikaon ทั้งคู่มีประจุเป็นศูนย์แต่ไม่เหมือนกันเพราะสร้างจากควาร์กต่างกัน ต้องขอบคุณกฎแปลก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัม kaon สามารถเปลี่ยนเป็นแอนติคาออนและในทางกลับกันได้ หากสมมาตรของ CP ถูกต้อง แต่ละส่วนควรเปลี่ยนเป็นค่าอื่นเท่าๆ กัน แต่โครนินและฟิทช์พบว่าแอนติคาออนกลายเป็นคาออนบ่อยกว่าทางอื่น และนั่นก็บอกเป็นนัยว่ากฎของธรรมชาติอนุญาตทิศทางของเวลาที่ต้องการ “ผู้คนไม่อยากจะเชื่อ” โครนินกล่าวในการให้สัมภาษณ์เมื่อปี 2542 นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เชื่อในทุกวันนี้ แต่นัยของการละเมิด CP ต่อธรรมชาติของเวลาและคำถามเกี่ยวกับจักรวาลอื่นๆ ยังคงเป็นเรื่องลึกลับ

พฤติกรรมนิยมกับสมองในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ความเชื่อเรื่องพฤติกรรมนิยมซึ่งริเริ่มโดยจอห์น วัตสัน และสนับสนุนในภายหลังโดยบีเอฟ สกินเนอร์ เพียงเล็กน้อย ทำให้นักจิตวิทยาติดกับดักในกระบวนทัศน์ที่ตัดจินตนาการจากวิทยาศาสตร์อย่างแท้จริง สมองซึ่งเป็นสถานที่แห่งจินตนาการคือ “กล่องดำ” นักพฤติกรรมนิยมยืนยัน กฎของจิตวิทยามนุษย์ (ส่วนใหญ่อนุมานจากการทดลองกับหนูและนกพิราบ) สามารถกำหนดได้ทางวิทยาศาสตร์โดยการสังเกตพฤติกรรมเท่านั้น มันไม่มีความหมายทางวิทยาศาสตร์ที่จะตรวจสอบการทำงานภายในของสมองที่ชี้นำพฤติกรรมดังกล่าว เนื่องจากโดยหลักการแล้วการทำงานเหล่านั้นไม่สามารถเข้าถึงได้จากการสังเกตของมนุษย์ กล่าวอีกนัยหนึ่ง กิจกรรมในสมองถือว่าไม่เกี่ยวข้องทางวิทยาศาสตร์เพราะไม่สามารถสังเกตได้ “เมื่อสิ่งที่คนทำ [เป็น] มาจากสิ่งที่เกิดขึ้นภายในตัวเขา” สกินเนอร์ประกาศ, “การสอบสวนสิ้นสุดลงแล้ว”

นักพฤติกรรมนิยม BS ของ Skinner ล้างสมองผู้ติดตามรุ่นหนึ่งหรือสองคนโดยคิดว่าสมองอยู่นอกเหนือการศึกษา แต่โชคดีสำหรับประสาทวิทยาศาสตร์ นักฟิสิกส์บางคนเล็งเห็นถึงวิธีการสังเกตการทำงานของระบบประสาทในสมองโดยไม่เปิดกะโหลกออก แสดงถึงจินตนาการที่นักพฤติกรรมศาสตร์ขาดไป ในปี 1970 Michel Ter-Pogossian Michael Phelps และเพื่อนร่วมงานได้พัฒนาเทคโนโลยีการสแกนด้วย PET (positron emission tomography) ซึ่งใช้ตัวติดตามกัมมันตภาพรังสีเพื่อติดตามการทำงานของสมอง ขณะนี้การสแกนด้วย PET ได้รับการเสริมด้วยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กตามแนวคิดที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษที่ 1930 และ 1940 โดยนักฟิสิกส์II Rabi, Edward Purcell และ Felix Bloch    

คลื่นความโน้มถ่วง

ทุกวันนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ต่างกังวลกับคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งสามารถเปิดเผยความลับทุกประเภทเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในจักรวาลอันไกลโพ้น ลูกเห็บ Einstein ซึ่งทฤษฎีแรงโน้มถ่วง — ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป — อธิบายการมีอยู่ของคลื่น แต่ไอน์สไตน์ไม่ใช่คนแรกที่เสนอแนวคิดนี้ ในศตวรรษที่ 19 James Clerk Maxwell ได้คิดค้นคณิตศาสตร์ที่อธิบายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และคาดการณ์ว่าแรงโน้มถ่วงอาจกระตุ้นคลื่นในสนามโน้มถ่วงในทำนองเดียวกัน เขาไม่รู้ว่าจะทำอย่างไร ต่อมานักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ รวมทั้ง Oliver Heaviside และ Henri Poincaré คาดเดาเกี่ยวกับคลื่นแรงโน้มถ่วง ดังนั้นความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของพวกเขาจึงถูกจินตนาการไว้อย่างแน่นอน

แต่นักฟิสิกส์หลายคนสงสัยว่าคลื่นนั้นมีอยู่จริง หรือถ้าเป็นเช่นนั้น ก็ไม่สามารถจินตนาการถึงวิธีการพิสูจน์คลื่นใดๆ ได้เลย ไม่นานก่อนที่ Einstein จะเสร็จสิ้นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขานักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Gustav Mie ประกาศว่า “การแผ่รังสีความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมา … โดยอนุภาคมวลที่สั่นไหวนั้นอ่อนแอเป็นพิเศษจนไม่สามารถคิดที่จะตรวจจับมันด้วยวิธีการใดๆ ก็ตาม” แม้แต่ไอน์สไตน์ก็ไม่รู้ว่าจะตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้อย่างไร แม้ว่าเขาจะคำนวณคณิตศาสตร์ที่อธิบายไว้ในกระดาษปี 1918 ในปี 1936 เขาตัดสินใจว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปไม่ได้ทำนายคลื่นโน้มถ่วงเลย แต่กระดาษที่ปฏิเสธพวกเขานั้นผิด

เมื่อมันปรากฏออกมา แน่นอนว่าคลื่นความโน้มถ่วงนั้นเป็นของจริงและสามารถตรวจจับได้ ตอนแรกพวกมันถูกตรวจสอบทางอ้อมโดยระยะห่างที่ลดลงระหว่างพัลซาร์ที่โคจรร่วมกัน และเมื่อเร็วๆ นี้ พวกมันถูกตรวจพบโดยการทดลองขนาดใหญ่โดยอาศัยเลเซอร์โดยตรง เมื่อหนึ่งศตวรรษก่อนไม่มีใครสามารถจินตนาการถึงการตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงได้ เพราะไม่มีใครจินตนาการถึงการมีอยู่ของพัลซาร์หรือเลเซอร์

ความล้มเหลวทั้งหมดเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าอคติในบางครั้งอาจทำให้จินตนาการมัวหมอง แต่พวกเขายังแสดงให้เห็นว่าความล้มเหลวของจินตนาการสามารถสร้างแรงบันดาลใจในการแสวงหาความสำเร็จครั้งใหม่ได้อย่างไร และนั่นเป็นสาเหตุที่วิทยาศาสตร์ซึ่งมักถูกบิดเบือนโดยความเชื่อ ยังคงจัดการอย่างใดในระยะเวลานานเพียงพอ เพื่อให้เกิดความมหัศจรรย์ทางเทคโนโลยีและความเข้าใจอย่างลึกซึ้งเกี่ยวกับจักรวาล เหนือจินตนาการอันสุดวิสัยของนักปรัชญาและกวี