เพื่อนๆ ที่เคยเรียนฟิสิกส์น่าจะรู้กันดี
แสงที่มองเห็นได้มีดัชนีหักเหในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันไป เช่น แก้ว อากาศ น้ำ และอื่นๆ
สิ่งเหล่านี้ในทางทฤษฎีมีชื่อเรียกแบบรวมๆ ว่า ตัวกลาง
ในปัจจุบันเมื่อการวิจัยเชิงทฤษฎีด้านทัศนศาสตร์เริ่มเป็นระบบมากขึ้น เด็กมัธยมต้นหลายคนก็ล้วนเข้าใจหลักการหนึ่ง:
แสงสามารถเดินทางผ่านตัวกลางได้ แต่การเดินทางของแสงนั้นไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลาง
แต่ต้องไม่ลืมว่า ยุคที่เสี่ยวหนิวอยู่นั้นคือปี 1665 ซึ่งเป็นยุคที่การวิจัยด้านทัศนศาสตร์ยังคงหยุดอยู่แค่ในระยะเริ่มต้น
ดังนั้น การที่สหายเสี่ยวหนิวสามารถอาศัยเพียงคำพูดไม่กี่คำของสวีหยุน แล้วคิดถึงความเป็นไปได้ที่แสงเจ็ดสีอาจแสดงผลลัพธ์ต่างกันในตัวกลางที่ต่างกันได้ภายในเวลาไม่ถึงครึ่งนาทีนั้น ถือเป็นการแสดงออกที่เหนือความคาดหมายอย่างสิ้นเชิง
จริงอยู่ที่ว่า
เสี่ยวหนิวในตอนนี้ยังไม่รู้ว่าแท้จริงแล้วแสงก็คือโบซอน ซึ่งไม่จำเป็นต้องอาศัยเฟอร์มิออนใดๆ ในการเดินทาง — ในยุคนี้ ทฤษฎีระดับสูงสุดของทัศนศาสตร์ว่าด้วยการหักเหก็คือรูปแบบสมมูลทางคณิตศาสตร์ที่สเนลล์อนุมานขึ้นมา และก็ไม่มีใครล่วงรู้เลยก่อนที่เขาจะเสียชีวิต
ต้องรอจนถึงปี 1678 หลังจากที่ฮอยเกนส์และคนอื่นๆ ตรวจสอบต้นฉบับของเขา มันถึงถูกเปิดเผยในฐานะกฎของสเนลล์อันโด่งดัง
ก่อนหน้านั้น มีเพียงเดส์การตส์ที่เคยอนุมานสมการสมมูลนี้ไว้ในหนังสือ "Dioptrique" (ทัศนศาสตร์)
ยิ่งไปกว่านั้น เรื่องนี้ยังมีเรื่องยุ่งเหยิงที่ไม่มีใครบอกความจริงได้ชัดเจน ส่งผลให้จนถึงปัจจุบัน พวกเขาก็ยังคงแบ่งปันเกียรติยศในการค้นพบกฎการหักเหของแสงร่วมกันอยู่
ดังนั้น แม้ว่าคำพูดของเสี่ยวหนิวจะแฝงนัยยะคาดเดาว่าแสงที่มองเห็นได้ไม่สามารถเดินทางผ่าน 'สภาพแวดล้อม' บางอย่างไปโดยจิตใต้สำนึก แต่นี่ก็เป็นสถานการณ์ที่เข้าใจได้อย่างสมบูรณ์ — พูดตามตรง แค่คิดได้ถึงระดับก่อนหน้านี้ก็โคตรเทพแล้วไม่ใช่หรือไง?
จากนั้น เมื่อมองดูแสงเจ็ดสีกลุ่มเล็กๆ บนพื้น เสี่ยวหนิวก็พลันนึกอะไรบางอย่างขึ้นมาได้
เขาครุ่นคิดอยู่ไม่กี่วินาที แล้วจึงเอ่ยถามสวีหยุนว่า
"เฟยอวี๋ ในเมื่อแสงอาทิตย์สามารถกระจายออกเป็นแสงสีเจ็ดลำได้ งั้นแสงเจ็ดสีนี้ก็คือแสงที่แตกต่างกันใช่ไหม?
แล้วก็ ในทางทฤษฎี แสงทั้งเจ็ดลำนี้ก็น่าจะสามารถรวมกลับเป็นแสงสีขาวหนึ่งลำได้ใช่ไหม?"
สวีหยุนมุมปากกระตุก เอาล่ะ อ้าปากปุ๊บก็เป็นจุดสำคัญอีกสองจุดเลย
แต่ถึงตอนนี้เขาเริ่มชินกับความสามารถในการคิดวิเคราะห์อันวิปริตของปรมาจารย์ท่านนี้แล้ว จึงรีบปรับอารมณ์และกล่าวว่า
"ขออภัย นายนิวตัน ผมรู้แค่คำตอบของคำถามข้อหลังครับ — ขอเพียงเงื่อนไขเหมาะสม แสงเจ็ดสีก็สามารถรวมกลับเป็นแสงสีขาวลำเดียวได้"
ตอนนี้เสี่ยวหนิวเกิดความสนใจขึ้นมาแล้ว ดวงตากลอกกลิ้งไปมา
"เฟยอวี๋ เมื่อกี้คุณบอกว่าปริซึมสามเหลี่ยมก็สามารถตรวจสอบปรากฏการณ์การกระจายแสงได้ใช่ไหม?"
"ถูกต้องครับ แถมผลลัพธ์ของปริซึมสามเหลี่ยมยังดีกว่าเลนส์มากด้วย"
"งั้นก็ใช้ปริซึมสามเหลี่ยมทำอีกรอบเถอะ!"
เสี่ยวหนิวกวาดตามองไปรอบๆ อย่างรวดเร็วแล้วตัดสินใจ
"ฉันจะเข้าบ้านไปหาปริซึมสามเหลี่ยม ช่วงก่อนฉันเอาของเล่นพวกนี้กลับมาจากลอนดอนตั้งเยอะ
คุณรับหน้าที่ยกโต๊ะก็แล้วกัน — เอาโต๊ะน้ำชาในบ้านมาก็ได้ วางไว้ตรงนี้แหละ"
สวีหยุนพยักหน้า
"เข้าใจแล้วครับ"
สิบกว่านาทีต่อมา
โต๊ะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางราวๆ หนึ่งเมตร ปริซึมสามเหลี่ยมสองสามชิ้น และแผ่นไม้สีดำถูกนำมาวางไว้ข้างโอ่งน้ำตามลำดับ
จากนั้นสวีหยุนก็ตั้งปริซึมสามเหลี่ยมชิ้นหนึ่งขึ้น ปรับมุมอย่างชำนาญ แล้วทำสัญลักษณ์โอเคส่งให้เสี่ยวหนิว
ผ่านไปครู่หนึ่ง
บนกระดาษแข็งด้านหลังปริซึมสามเหลี่ยมก็ปรากฏสเปกตรัมแสงแถบยาวขึ้นมาจริงๆ และยังชัดเจนกว่าแถบก่อนหน้านี้ไม่น้อย
เมื่อเห็นดังนั้น สวีหยุนก็ถอยไปอยู่ด้านข้าง จงใจไม่แสดงท่าทีใดๆ เพราะอยากจะเห็นว่าปรมาจารย์เวอร์ชันวัยรุ่นคนนี้จะทำอะไรได้ถึงขั้นไหนในสถานการณ์ที่ไม่มีคำใบ้ใดๆ เลย
เห็นเพียงเสี่ยวหนิวเดินก้าวมาที่ข้างโต๊ะ โน้มตัวลงไปตรวจสอบสเปกตรัมอย่างละเอียด
หลังจากนั้นเขาก็ลังเลอยู่ไม่กี่วินาที แล้วหยิบกระดาษแข็งสีดำขึ้นมาแผ่นหนึ่ง
ตัดเป็นรูปวงกลมบนนั้น แล้วนำไปวางไว้ด้านนอกปริซึมสามเหลี่ยม ซึ่งก็คือทิศทางที่แหล่งกำเนิดแสงส่องมา
แสงอาทิตย์ปริมาณมากถูกกระดาษแข็งแผ่นนี้บังเอาไว้ มีเพียงแสงรูปวงกลมลำเดียวที่ส่องผ่านรูเล็กๆ เข้ามา จากนั้น......
มันก็ยังคงก่อตัวเป็นสเปกตรัมแสงแถบยาวอยู่ดี
เมื่อเห็นสถานการณ์นี้ เสี่ยวหนิวก็ร้อง "เอ๊ะ" เบาๆ ทันที
ไม่รู้ว่าเป็นเพราะอยากจะพูดคุยกับใครสักคนหรือเปล่า จู่ๆ เขาก็หันไปมองสวีหยุนอีกครั้ง
"เฟยอวี๋ คุณเคยได้ยินทฤษฎีของนายเดส์การตส์ไหม?"
สวีหยุนพยักหน้าและกล่าวว่า
"แน่นอนว่าเคยได้ยินครับ ก่อนหน้านี้ผมยังเคยไปเยี่ยมชมที่มหาวิทยาลัยปัวตีเยมาครั้งหนึ่งด้วย
นายเดส์การตส์เชื่อว่าสีของแสงมาจากตัวกลางระหว่างวัตถุเรืองแสงกับดวงตาของมนุษย์ และไม่มีความเกี่ยวข้องกับแหล่งกำเนิดแสง
สีของแสงไม่ใช่คุณสมบัติที่มาพร้อมกับแสง และเขายังเสนอทฤษฎีการแปรผันของเส้นทางแสงด้วย"
"พูดได้ถูกต้อง แต่คุณดูตรงนี้สิ"
เสี่ยวหนิวถือกราดาษแข็งไว้ในมือข้างหนึ่ง ส่วนอีกมือชี้ไปที่สเปกตรัมแสงแถบยาวที่ฉายออกมา
"ตามสมการสมมูลของนายสเนลล์และทฤษฎีของนายเดส์การตส์ ลำแสงรูปวงกลมเมื่อผ่านปริซึมสามเหลี่ยมแล้ว ควรจะก่อให้เกิดจุดแสงรูปวงกลมหรือวงรี
แต่หลังจากเกิดการกระจายแสง สิ่งที่แสงเจ็ดสีก่อให้เกิดกลับเป็นสเปกตรัมแสงแถบยาว......
หรือว่า......
ทฤษฎีของนายเดส์การตส์จะมีปัญหา?"
พูดจบเสี่ยวหนิวก็คิดอยู่ครู่หนึ่ง โดยไม่รอให้สวีหยุนพูดต่อ เขาก็หยิบกระดาษแข็งกับกรรไกรขึ้นมาอีกครั้ง แล้วเจาะรูให้เล็กกว่าเดิม
เขานำกระดาษแข็งแผ่นนี้ไปวางไว้หลังปริซึมสามเหลี่ยมอันแรก ด้วยวิธีนี้ เมื่ออาศัยรูกลมนี้ เขาก็จะสามารถดักจับลำแสงใดๆ ก็ตามในแถบแสงสีได้ (เดิมทีเสี่ยวหนิวเคยวาดภาพร่างอุปกรณ์นี้ด้วยมือ (DOI) 10.1098/rsta.2014.0213 ลายมือเสี่ยวหนิวแท้ๆ ใครสนใจลองไปหาดูได้ นับว่าเป็นนักวาดภาพเปี่ยมจิตวิญญาณจริงๆ)
จากนั้นเสี่ยวหนิวก็กวักมือเรียกสวีหยุน ส่งสัญญาณให้เขาเดินเข้าไปหา
"เฟยอวี๋ ฉันจะเป็นคนบอกข้อมูล คุณคอยจดบันทึกนะ"
รูม่านตาของสวีหยุนหดเล็กลงเล็กน้อย รู้อยู่แก่ใจว่าเสี่ยวหนิวกำลังว่ายเข้าไปใน "แห" ด่านสุดท้ายของตัวเองทีละก้าว แต่สีหน้าก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
"ได้ครับ นายนิวตัน"
จากนั้นคนหนึ่งก็ถือกระดาษและปากกา ส่วนอีกคนก็เริ่มวัดและคำนวณมุม
"แสงสีแดง มุมตกกระทบ i=60° มุมเบี่ยงเบน b=32.2°....."
"แสงสีส้ม มุมตกกระทบ i=60° มุมเบี่ยงเบน b=37.4°....."
"มุมตกกระทบ i=60° มุมเบี่ยงเบน b=38.7°....."
20 นาทีต่อมา ข้อมูลทั้ง 4 ชุด 28 ครั้งก็ถูกบันทึกจนเสร็จสิ้น
แสงแต่ละชนิดมีดัชนีหักเหในแก้วทัศนศาสตร์แตกต่างกัน สาเหตุในเชิงลึกนั้นเกี่ยวข้องกับความซึมซาบแม่เหล็กสัมพัทธ์ mr และสภาพยอมสัมพัทธ์ er ค่าคงที่ทั้งสองนี้ต้องคำนวณด้วยสมการของแมกซ์เวลล์ในตัวกลาง จากนั้นจึงสร้างแบบจำลองปฏิกิริยาระหว่างสสารและแสงที่สอดคล้องกับสัญชาตญาณ สรุปสมการการเคลื่อนที่ผ่านแรงหน่วงแบบเชิงเส้น แล้วใช้วิธีจำนวนเชิงซ้อนเพื่อหาค่าสถานะคงตัวของมัน และอื่นๆ อีกมากมาย......
แต่เมื่อพิจารณาว่านิยายยังไม่ติดเหรียญจึงไม่สะดวกที่จะปั่นหัวผู้อ่าน....อะแฮ่ม เนื่องจากเนื้อหามันซับซ้อนเกินไป ทุกคนก็แค่ทำความเข้าใจข้อสรุปที่เกี่ยวข้องในระดับมหภาคก็พอแล้ว
เพราะยังไงซะในยุคของเสี่ยวหนิวก็ยังไม่มีสมการของแมกซ์เวลล์นี่เนอะ?
"แสงสีม่วง 1.532.... สีน้ำเงิน 1.528.... สีเขียว 1.519..... สีเหลือง 1.517..... สีส้ม 1.514.... สีแดง 1.513..."
เมื่อมองดูข้อมูลที่แน่ชัดหลายชุดตรงหน้า เสี่ยวหนิวก็อดไม่ได้ที่จะสูดลมหายใจเข้าลึกๆ
เห็นได้ชัดเลยว่า
ดัชนีหักเหของแสงสีต่างๆ นั้นแตกต่างกันแถมยังคงที่ คุณสมบัติของแสงเจ็ดสีเหล่านี้จึงแตกต่างกัน
จากสิ่งนี้สามารถดึงข้อสรุปออกมาได้ว่า:
แสงสีขาวไม่ใช่แสงบริสุทธิ์อย่างแน่นอน มันประกอบขึ้นจากแสงที่แตกต่างกัน
และนั่นหมายความว่า......
เขาอาจจะเข้าใกล้ความจริงของโลกใบนี้ไปอีกขั้นหนึ่งแล้ว
ในเวลาเดียวกัน
เสี่ยวหนิวพลันนึกอะไรบางอย่างขึ้นมาในหัว ขณะจับจ้องไปยังเส้นแสงที่แยกจากหนึ่งเป็นเจ็ด และในขณะเดียวกันก็รวมจากเจ็ดเป็นหนึ่ง
เห็นเพียงหน้าอกของเขากระเพื่อมขึ้นลงอย่างรวดเร็วสองสามครั้ง แล้วรีบวิ่งกลับเข้าไปในบ้าน
