สุพรหมัณยัน จันทรเศขร

สุพรหมัณยัน จันทรเศขร หรือ “จันทรา” () เป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ นักฟิสิกส์ และนักคณิตศาสตร์ ชาวอเมริกันเชื้อสายอินเดีย ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ค.ศ. 1983 พร้อมกับวิลเลียม อัลเฟรด ฟาวเลอร์ จากผลงานร่วมกันว่าด้วยโครงสร้างเชิงทฤษฎีและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ สุพรหมัณยัน จันทรเศขรเป็นหลานของจันทรเศขร เวงกฎะ รามัน (นักฟิสิกส์รางวัลโนเบล ค.ศ. 1930)

จันทรเศขรผู้นี้นอกจากมีความสามารถอย่างหาตัวจับยากในด้านวิทยาศาสตร์แล้ว ยังมีความรู้อันลุ่มลึกและกว้างขวางในด้านศิลปะและวรรณคดีด้วย ในด้านวิทยาศาสตร์นั้นเขามีความสามารถอันผสมผสานระหว่างความเข้าใจพื้นฐานด้านแนวคิดทางฟิสิกส์ และความสามารถด้านคณิตศาสตร์เชิงปรากฏการณ์ด้วย

จันทรเศขร เกิดเมื่อวันที่ 19 ตุลาคม ค.ศ. 1910 ในเมืองละฮอร์ ปัญจาบ บริติชอินเดีย ในครอบครัวชาวทมิฬ เป็นบุตรคนที่สาม จากพี่น้อง 10 คน มารดาชื่อสีตา (นามสกุลเดิม พาลกฤษณัน) บิดาชื่อ สุพรหมัณยะ อัยยาร์ ในภาษาสันสกฤต ชื่อ “จันทรเศขร” (จัน-ทระ-เส-ขอน) เป็นพระนามหนึ่งของพระศิวะ หมายถึง ผู้ถือพระจันทร์ และเป็นชื่อที่นิยมใช้ในหมู่ชาวทมิฬ (อย่างไรก็ตาม มีเอกสารบางชิ้นสะกดเป็นอักษรไทยว่า “จันทรสิกขา” ซึ่งไม่ตรงกับการถ่ายอักษรจากภาษาเดิม) สำหรับชื่อเล่น Chandra นั้นอาจถ่ายเป็นอักษรไทยว่า จันทร (จัน-ทระ) แต่เพื่อความสะดวกในการออกเสียงนิยมเขียน “จันทรา” (พระจันทร์ในภาษาอินเดีย ถือเป็นเพศชาย) ที่บ้านของจันทราใช้ภาษาทมิฬเป็นภาษาหลัก บิดาเป็นนักบัญชีในหน่วยงานของรัฐ และเป็นนักไวโอลินสมัครเล่นฝีมือดี ซึ่งได้แต่งตำราหลายเล่มว่าด้วยวิชาดนตรี ส่วนมารดานั้นมีความรู้ด้านวรรณกรรม เคยแปลวรรณกรรมเรื่อง A Doll’s House ของเฮนริค อิบเสน เป็นภาษาทมิฬ

ในเบื้องต้น จันทราเรียนกับบิดามารดาที่บ้าน กระทั่งจบชั้นมัธยมต้น เมื่ออายุ 12 ปี และเข้าเรียนมัธยมปลายในโรงเรียนฮินดู ระหว่าง ค.ศ. 1922-25 ต่อมาได้เข้าศึกษาที่เปรซิเดนซี คอลเลจ ระหว่าง ค.ศ. 1925-1930 โดยได้รับปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต (เกียรตินิยม) สาขาฟิสิกส์

เมื่อเดือนมิถุนายน ค.ศ. 1930 จันทรเศขรได้รับทุนจากรัฐบาลให้ไปศึกษาต่อระดับปริญญาโท ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และได้เข้าศึกษาที่ทรินิตีคอลเลจ และเป็นนักศึกษาวิจัยของศาสตราจารย์ ราล์ฟ เอช ฟาวเลอร์ และด้วยคำแนะนำของศาสตราจารย์ พอล ดิแรก ในฐานะส่วนหนึ่งของการศึกษา ทำให้จันทราได้ใช้เวลา 1 ปี ที่สถาบันฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ในกรุงโคเปนเฮเกน ประเทศเดนมาร์ก และทำให้เขาได้พบกับศาสตราจารย์นีลส์ บอร์ ที่นี่

ในช่วงฤดูร้อน ค.ศ. 1933 จันทรเศขรได้รับปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และในเดือนตุลาคม เขาได้รับเลือกให้เป็นไพรซ์ เฟลโลชิป ที่ทรีนิตีคอลเลจ ในช่วง ค.ศ. 1933 – 37 ในระหว่างนี้ เขาได้คุ้นเคยกับเซอร์อาร์เธอร์ เอดดิงตัน และศาสตราจารย์ อี เอ ไมลน์

เดือนกันยายน ค.ศ. 1936 จันทรเศขรกลับไปแต่งงานที่อินเดีย กับละลิถะ โทไรสวามี ซึ่งเป็นรุ่นน้องเขา 1 ปี ทั้งสองเคยรู้จักกันเมื่อครั้งเรียนที่เปรซิเดนซี คอลเลจ ในเมืองมัทราส ในอัตชีวประวัติโนเบลนั้น จันทรเศขรเขียนไว้ว่า “ความเข้าใจอย่างอดทน การสนับสนุน และกำลังใจจากละลิถะ นับเป็นหัวใจหลักในชีวิตข้าพเจ้า”

ปีต่อมา กล่าวคือ เดือนมกราคม ค.ศ. 1937 จันทรเศขรได้รับเลือกให้ทำงานในมหาวิทยาลัยชิคาโก ในตำแหน่งผู้ช่วยศาสตราจารย์ และได้รับตำแหน่ง Morton D. Hull Distinguished Service Professor of Theoretical Astrophysics เมื่อ ค.ศ. และได้รับการยกย่องเป็นศาสตราจารย์เกียรติคุณ เมื่อ ค.ศ. 1985

จันทรเศขรเคยทำงานที่หอดูดาวเยิกส์ (Yerkes Observatory) ในเมืองวิลเลียมส์ เบย์ รัฐวิสคอนซิน ซึ่งดำเนินการโดยมหาวิทยาลัยชิคาโก เมื่อองค์การนาซาได้สร้างห้องปฏิบัติการเพื่อการวิจัยด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์และอวกาศ (Laboratory for Astrophysics and Space Research หรือ LASR) เมื่อ ค.ศ. 1966 ที่มหาวิทยาลัยแห่งนี้ จันทรเศขรได้ครอบครองพื้นที่หนึ่งในสี่ของสำนักงานบนชั้นที่สอง และได้อาศัยอยู่ห่างจากมหาวิทยาลัยราวหนึ่งไมล์ หลังจากมีการสร้างกลุ่มอาคารที่พักขึ้นเมื่อปลายทศวรรษ 1960

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 จันทรเศขรทำงานที่ห้องปฏิบัติการวิจัยขีปนศาสตร์ ที่เอเบอร์ดีน พรูฟวิง กราวนด์ ในรัฐแมรีแลนด์ ขณะอยู่ที่นั่น เขาได้ทำงานเพื่อแก้ปัญหาด้านขีปนศาสตร์ เช่น รายงานสองชิ้น ในปี ค.ศ. 1943 เรื่อง On the decay of plane shock waves และ The normal reflection of a blast wave ต่อมาได้เข้าร่วมงานกับห้องปฏิบัติการลอส อะลามอส ที่มีชื่อเสียง แต่ในที่สุดก็เลิกในที่สุด

ขณะที่จันทราและภรรยาอยู่ในอเมริกา บิดาที่อยู่ในอินเดียคอยหาตำแหน่งงานที่ดีไว้ให้ เพื่อหวังว่าลูกชายจะได้กลับไปบ้านเกิด แต่ในที่สุดจันทราก็ได้สิทธิเป็นพลเมืองของสหรัฐอเมริกา เมื่อ ค.ศ. 1953

ระหว่าง ค.ศ. 1952 - 1971 จันทรเศขรรับหน้าที่เป็นบรรณาธิการของวารสาร Astrophysical Journal (ApJs) โดยได้ปั้นแต่งจากวารสารท้องถิ่น ให้หลายเป็นวารสารชั้นนำด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ในระดับนานาชาติ

จันทรเศขรได้พัฒนารูปแบบการทำงานต่อเนื่องในด้านฟิสิกส์สาขาหนึ่ง ๆ โดยเฉพาะเป็นเวลานาน, ด้วยเหตุนี้ ชีวิตการทำงานของเขาจึงอาจแบ่งได้เป็น 7 ช่วง ดังนี้

เมื่ออยู่ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก จันทราทำหน้าที่เป็นนักวิจัยและอาจารย์ ที่ดูแลเอาใจใส่ลูกศิษย์อย่างใกล้ชิด นับเป็นแบบอย่างที่ดีของนักศึกษาที่ศึกษากับท่าน โดยได้ดูแลงานวิจัยระดับปริญญาเอกของนักศึกษากว่า 50 ราย ตัวอย่างที่ทราบกันดีอย่างหนึ่ง ก็คือ การอุทิศตนในการสอนอย่างดียิ่งในช่วงทศวรรษ 1640 ที่ต้องขับรถไปกลับกว่า 100 ไมล์ต่อสัปดาห์ เพื่อสอนนักศึกษาเพียงสองคนเท่านั้น และในเวลาไม่นานต่อมา ในปี ค.ศ. 1957 นักศึกษาทั้งชั้น (สองคนนั้น) ก็ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ นั่นคือ หลี่เจิ้งเต้า (T.D. Lee) และ หยางเจิ้นหนิง (C.N. Yang)

นอกจากงานด้านวิทยาศาสตร์ จันทรเศขรยังเขียนหนังสือเล่มหนึ่ง เมื่อ ค.ศ. 1987 ว่าด้วยปรัชญาสุนทรียศาสตร์ในวิทยาศาสตร์ เรื่อง "Truth and Beauty: Aesthetics and Motivations in Science" และมักจะบรรยายถึงความสัมพันธ์ระหว่างศิลปะและวิทยาศาสตร์อยู่เสมอ

ระหว่าง ค.ศ. 1990 – 1995 จันทรเศขรมุ่งมั่นทำโครงการอย่างหนึ่ง เพื่ออธิบายการอ้างเหตุผลทางเรขาคณิตใน "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" ของไอแซค นิวตัน โดยใช้ภาษาและระเบียบวิธีของแคลคูลัสธรรมดา ความพยายามดังกล่าวปรากฏผลในหนังสือเรื่อง "Newton's Principia for the Common Reader" ตีพิมพ์เมื่อ ค.ศ. 1995

จันทรเศขรทำงานในมหาวิทยาลัยชิคาโก ตั้งแต่ ค.ศ. 1937 โดยเบื้องต้นได้ทำงานที่หอดูดาวเยิกส์ และต่อมาได้ทำงานที่สถาบันวิจัยเฟอร์มี กระทั่งถึงแก่กรรม อายุได้ 84 ปี เมื่อ ค.ศ. 1995

ความสำเร็จที่มีชื่อเสียงมากที่สุดของจันทรเศขร คือ ขีดจำกัดจันทรเศขร (Chandrasekhar limit) หรือ มวลจันทรเศขร (Chandrashekhar mass) โดยค่าดังกล่าว คือมวลที่มากที่สุดของดาวแคระขาว คือประมาณ 1.44 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ หรือเทียบเท่า, และมวลที่น้อยที่สุด สูงกว่าที่ดาวฤกษ์จะกลายเป็นดาวนิวตรอน หรือหลุมดำ ในที่สุด (หลังจากเกิดซูเปอร์โนวา) จันทรเศขรคำนวณค่าดังกล่าวเป็นครั้งแรก เมื่อ ค.ศ. 1930 ในช่วงที่เขาเดินทางครั้งแรกไปเคมบริดจ์เพื่อศึกษาต่อ

ในครั้งแรกที่จันทราเสนอเรื่องนี้ในช่วงที่อยู่ในทรีนิตีคอลเลจ ช่วงทศวรรษ 1930 เขาถูกคัดค้านอย่างรุนแรงจากอาร์เธอร์ เอดดิงตัน ซึ่งทำให้จันทราท้อแท้อย่างมาก เนื่องจากไม่มีนักฟิสิกส์ที่น่าเชื่อถือคนใดในยุโรปมาช่วยแก้ต่างให้เขา กรณีดังกล่าวสร้างความขมขื่นแก่จันทราเป็นอย่างยิ่ง และไม่ยอมรับรองรายงานดังกล่าวของจันทราเพื่อให้ราชสมาคมได้ตีพิมพ์ เขาจึงส่งไปตีพิมพ์ใน Astrophysical Journal ในอเมริกา และตีพิมพ์เมื่อเดือนมีนาคม 1931 และไม่นานต่อมา ขีดจำกัดจันทรเศขร ก็เป็นที่ยอมรับในแวดวงฟิสิกส์ดาราศาสตร์

จันทราเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ขยันและมุ่งมั่น เมื่อสิ้นสุดการศึกษาแต่ละช่วง ก็ได้รวบรวมแนวคิดและทฤษฎีมาตีพิมพ์เป็นเล่ม เพื่อให้อนุชนรุ่นหลังได้ศึกษา จันทรานั้นแต่งตำราเอาไว้ไม่มากนัก แต่ก็มียอดขายสูงนับแสนเล่ม โดยหนังสือแต่ละเล่มมีความหนาไม่น้อยเลย สำหรับเล่มสุดท้าย (ตีพิมพ์ก่อนถึงแก่กรรมเพียง 2 เดือน) มีความหนาถึง 600 กว่าหน้า

จันทรเศขรได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ เมื่อ ค.ศ. 1983 จากการศึกษากระบวนการทางฟิสิกส์ที่สำคัญต่อโครงสร้างและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ จันทรเศขรยอมรับเกียรติดังกล่าว แต่เสียใจที่มีการอ้างถึงเฉพาะผลงานเฉพาะช่วงแรกของชีวิต โดยมองว่าไม่เห็นความสำคัญของความสำเร็จตลอดชีวิตของเขา

นอกจากนี้เขายังได้รับปริญญากิตติมศักดิ์ 20 ปริญญา และได้รับเลือกเป็นสมาชิกสมาคมวิชาการ 21 แห่ง รวมทั้งได้รับรางวัลอื่น ๆ อีกมากนอกเหนือจากรางวัลโนเบล เช่น เหรียญทอง จากราชสมาคมดาราศาสตร์ แห่งลอนดอน, เหรียญรัมอร์ดแห่งสำนักศิลปะและวิทยาศาสตร์แห่งอเมริกา, เหรียญพระราชทานจากราชสมาคมแห่งอังกฤษ, เหรียญแห่งชาติด้านวิทยาศาสตร์, และเหรียญเฮนรี แดรเปอร์ แห่งสำนักวิทยาศาสตร์แห่งชาติ เป็นต้น

เมื่อ ค.ศ. 1999 องค์การบริหารการบินและอวกาศ (นาซ่า) ตั้งชื่อกล้องโทรทรรศน์อวกาศแห่งที่สาม จากหอดูดาวอวกาศขนาดใหญ่ 4 แห่ง จากการประกวดตั้งชื่อกว่า 6,000 ชื่อ จาก 50 รัฐ และ 61 ประเทศ โดยใช้ชื่อว่ากล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-ray Observatory) ซึ่งถูกส่งและปล่อยจากกระสวยอวกาศโคลัมเบีย เมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม ค.ศ. 1999

จันทราได้รับรางวัล “ปัทมะ วิภูษัณ” นำหน้าชื่อ เป็น “ปัทมะ วิภูษัณ สุพรหมัณยัน จันทรเศขร” อันเป็นรางวัลการยกย่องให้เกียรติอย่างสูงเป็นอันดับสองที่มอบแก่พลเรือนอินเดีย (รองจากรางวัล “ภรต รัตนะ”) มอบให้แก่ผู้ทำคุณงามความดีแก่ประเทศชาติ เขาได้รับรางวัลนี้ในปี ค.ศ. 1968 จากสาขาวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมศาสตร์ ผู้ได้รับรางวัลคนแรกคือ สัตเยนทร นาถ โพส (Satyendra Nath Bose)

เลขจันทรเศขร (Chandrasekhar number) เป็นปริมาณไร้มิติของอุทกพลศาสตร์เชิงแม่เหล็ก (magnetohydrodynamics) ก็ตั้งตามชื่อของเขา นอกจากนี้ยังมีการตั้งชื่อ “ดาวเคราะห์น้อย 1958 จันทรา” (1958 Chandra) อีกด้วย (ดาวเคราะห์น้อยขนาด 34 กิโลเมตรดวงนี้จะปรากฏให้เห็นในราวกันยายน-ตุลาคม ปีนี้)

ดาวแคระขาวนั้นเป็นดาวฤกษ์ (อย่างดวงอาทิตย์ของเรา) ที่มีวิวัฒนาการขั้นสูงสุด โดยอาจมีรัศมีมากกว่าเดิมนับร้อย ๆ เท่า ในขั้นนี้อะตอมบนผิวหน้าจะไม่มีความถ่วงที่สูงพอจะยึดเอาไว้ แต่ยังมีแรงดันที่เข้มแผ่ออกมาจากภายใน อะตอมบางส่วน โดยเฉพาะไฮโดรเจนจะพุ่งออกมา และมวลของดาวดวงนั้นจะค่อย ๆ ลดลง จากทฤษฎีแสดงว่าดาวที่มีมวลถึง 8 เท่าของดวงอาทิตย์จะสูญเสียมวลไปในลักษณะเช่นนี้ และลดลงต่ำกว่าขีดจำกัดจันทรเศขร

ขีดจำกัดนี้มีผลต่อดาวที่มีมวลมากกว่า 8 เท่าของดวงอาทิตย์ด้วย สสารในแกนกลางของมันจะกลายเป็นเหล็กด้วยปฏิกิริยานิวเคลียร์ ถึงจุดนี้จะไม่มีพลังงานนิวเคลียร์อีกต่อไป เช่นเดียวกับในดาวแคระขาว เมื่อแกนเหล็กมีมวลเท่ากับมวลจันทรเศขร มันจะยุบเป็นดาวนิวตรอน และส่วนที่เหลือจะถูกผลักออกไป กลายเป็นซูเปอร์โนวาชนิด II ดาวแคระขาวบางแบบจะดึงสสารเข้ามาจากภายนอก และเมื่อมวลมากเท่ากับขีดจำกัดจันทรเศขร มันจะกลายเป็นซูเปอร์โนวาเช่นกัน ในกรณีนี้เรียกว่า ซูเปอร์โนวาชนิด Ia

การค้นพบนี้นับเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์ดาราศาสตร์สมัยใหม่ เนื่องจากแสดงให้เห็นว่าดาวฤกษ์ที่มีมวลสูงกว่าดวงอาทิตย์ของเรามาก ๆ จะต้องระเบิด หรือไม่ก็กลายเป็นหลุมดำนอกจากนี้ยังมีรายงานวิชาการอีกเป็นจำนวนมาก โดยตีพิมพ์ในวารสารวิชาการด้านดาราศาสตร์ ทั้งในสหรัฐอเมริกา และประเทศอื่น ๆ ในยุโรป