ว่ากันว่าคณิตศาสตร์ถือเป็นภาษาสากลทางจักรวาลที่คลอบคลุมศาสตร์ทุกแขนง

ที่บอกว่าคณิตศาสตร์เป็นภาษาสากลก็คือ ถ้าเราไปซื้อส้มที่ดาวอังคาร 70 บาท ให้แบงค์ร้อยไป แม่ค้าที่ดาวอังคารย่อมทอนเงินเรา 30 บาทเหมือนกับที่เราซื้อส้มบนโลก ความเที่ยงตรงนี้บอกความเป็นเอกภาพของตัวเลขได้ หนึ่งบวกหนึ่งย่อมเท่ากับสองทั้งจักรวาล เป็นกฏ ไม่เปลี่ยนแปลง

คณิตศาสตร์จึงเกิดมาก่อนทุกศาสตร์บนโลก แน่นอนว่าก่อนภาษา และอาจจะก่อนการสร้างตัวเลขด้วยซ้ำ
 
 
วิชาที่เกิดต่อมาจากคณิตศาสตร์คือฟิสิกส์ ซึ่งเป็นคำที่มาจากภาษากรีก หมายความว่า'เป็นธรรมชาติ' นั่นคือเป็นการศึกษาธรรมชาติของสิ่งต่างๆ ที่เป็นไปอย่างธรรมชาติ

นี่คือเหตุผลที่ว่าวิทยาศาสตร์สาขาต่างๆ ที่เกิดขึ้นภายหลังไม่ว่าจะเป็น เคมี หรือชีววิทยานั้น ล้วนมีฟิสิกส์เป็นแก่นของมันทั้งนั้น เพราะวิทยาศาสตร์ถ้าให้พูดจริงๆ ก็คือเป็นการศึกษาธรรมชาติอย่างเป็นระบบนั่นเอง

กล่าวโดยสรุปคือแกนของวิทยาศาสตร์ก็คือฟิสิกส์ และฟิสิกส์นั้นเกิดมาจากคณิตศาสตร์ ดังนั้นการจะเรียนรู้วิทยาศาสตร์ให้ลึกซึ้ง จำเป็นต้องเข้าใจคณิตศาสตร์อย่างถ่องแท้เสียก่อน

ซึ่งแกนหลักของคณิตศาสตร์นั้นไม่มีอะไรเลย นอกจากความเรียบง่าย ใครสักคนเคยบอกเอาไว้ว่า ถ้าคุณแก้สมการคณิตศาสตร์อะไรก็ตามซึ่งไม่ว่ามันจะซับซ้อนมากแค่ไหน ผลลัพธ์ที่ได้ออกมาจะเรียบง่ายเสมอจนน่าประหลาดใจ หากยิ่งแก้แล้วสมการยิ่งออกมายุ่งเหยิงแล้วล่ะก็ มันบ่งบอกว่าเรากำลังมาผิดทาง





ฟิสิกส์ในปัจจุบันแบ่งแยกเป็น 3 สาย สายแรกคือฟิสิกส์แบบคลาสสิค ของลุงนิวตัน (Sir Isaac Newton ;1643-1727)  คนที่นอนเล่น แล้วแอปเปิ้ลตกใส่หัวจนคิดทฤษฎีแรงโน้มถ่วงนั่นแหละครับ ซึ่งถือว่าลุงแกเนี่ยเป็นบิดาของฟิสิกส์สมัยใหม่

แม้เวลาจะผ่านมาเป็นสองร้อยกว่าปีแล้วแต่ทฤษฎีของแกยังคงใช้ได้เสมอมา การส่งดาวเทียมออกไปนอกโลก การส่งจรวดไปดาวอังคาร ล้วนเกิดจากฟิสิกส์ของนิวตันทั้งสิ้น

ก่อนหน้ายุคของลุงนิวตันแทบไม่มีใครอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุได้เลยสักคน วิทยาศาสตร์ในแบบที่เรารู้จักนั้นยังไม่เกิด ถ้าจะพูดให้ชัดก็คือยังไม่ปฏิสนธิ หรือพ่อกับแม่อาจยังไม่มาเจอกันด้วยซ้ำ

พวกนักปรัชญากรีกหรือพวกเทวนิยม บอกว่าการเหตุที่วัตถุเคลื่อนที่นั้น เป็นเพราะมันกำลังแสดงความต้องการหรือมีอารมณ์แบบมนุษย์ คำสอนของอริสโตเติล (Aristotle;384-322 ปีก่อนคริสตศักราช) บอกไว้ว่า การที่วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่เกิดชะลอความเร็วลง นั่นเป็นเพราะมัน 'เหนื่อย' และการที่วัตถุตกลงสู่พื้นโลกนั้น เพราะมัน 'อยาก' กลับมารวมกับโลก

ดังนั้นการที่เราห้ามใบไม้ไม่ให้ร่วงไม่ได้ นั่นเป็นเพราะความต้องการของมัน เช่นเดียวกับลูกแอปเปิ้ลหล่นลงมาจากต้นเพราะมันอยากจะลงมา
 
 
ซึ่งลุงนิวตันไม่คิดอย่างนั้น เมื่อลุงแกเห็นผลแอปเปิ้ลร่วงลงมา จึงเกิดความสงสัย ทำไมแอปเปิ้ลถึงหล่นลงมาได้? แล้วดวงจันทร์ล่ะ หล่นด้วยหรือเปล่า? แรงที่ส่งผลต่อวัตถุบนท้องฟ้าเป็นแบบเดียวกับวัตถุบนพื้นดินหรือไม่? ซึ่งถือว่าเป็นคำถามที่แนวอย่างมากในยุคนั้น

สุดท้าย เราก็ได้กฏสุดคลาสสิคว่าด้วยการเคลื่อนที่ของนิวตัน 3 ข้อ บรรจุอยู่ในหนังสือเรียนฟิสิกส์ทั่วโลก โดยการเคลื่อนที่ของสิ่งต่างๆ เกิดจากแรงที่ส่งผลต่อวัตถุนั้น

ด้วยกฏเหล่านี้ เราสามารถคำนวณแนวทางการเคลื่อนที่ของทุกสิ่งไม่ว่าจะเป็นใบไม้ร่วงหรือแอปเปิ้ลหล่น กระสุนปืน ก้อนเมฆ หิมะ ซึ่งกฏเหล่านี้ถือเป็นรากฐานของการเปลี่ยนแปลงของโลก เราสามารถสร้างตึกระฟ้าได้อย่างสบายๆ เพราะเรารู้ถึงแรงบีบอัดที่กระทำต่อเสาทุกเสา คานทุกคาน อิฐทุกก้อน

 
 
ฟิสิกส์สายที่สอง เกิดหลังจากยุคของนิวตันถึงสองร้อยปี คือฟิสิกส์สายไอน์สไตน์ (Albert Einstein;1879-1955) ไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่า สเปซหรือที่ว่างนั้นโค้งงอได้

ลองนึกถึงลูกแอปเปิ้ลวางบนฟูกที่นอน แล้วทำให้ฟูกที่นอนยุบตัวลงดูครับ
 
(http://www.ligo-wa.caltech.edu/LIGO_Public_Lectures/apple_spacetime.jpg)

 
 
ถ้าเราไหลลูกหินกลมไปตรงๆ ให้เฉียดฟูกที่ยุบตัวลง จะเห็นว่าทิศการเคลื่อนของลูกหินนั้นไม่เป็นเส้นตรง แต่กลับถูกดึงดูดจากฟูกที่โค้งงอนั้นให้เคลื่อนเบี่ยงเบนเข้าหาผลแอปเปิ้ล (ถ้ายังงงลองไปหาดูคลิปในยูทูปได้)

นั่นคือวัตถุที่มีน้ำหนักหรือมีมวลจะไปทำให้ที่ว่างและเวลาเกิดการโค้งงอได้เหมือนฟูกที่นอน โดยฟิสิกส์สายไอน์สไตน์นี้ใช้ได้ดีกับพื้นที่ขนาดใหญ่ๆ อย่างจักรวาล
 
 
นึกถึงดาวขนาดต่างๆ ทั่งจักรวาล จะทำให้เกิดการบิดโค้งของที่ว่าง-เวลาที่ไม่เท่ากัน นี่คือการบิดงอของอวกาศ

 
(http://media.web.britannica.com/eb-media/64/91964-004-30C6274D.gif)

 
 
โดยยิ่งถ้าวัตถุมีมวลมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งทำให้เกิดการบิดงอเป็นหลุมลึกมากขึ้นเท่านั้น ดังรูป

 
(http://www.h2dj.com/uclaradionews/files/ata/spacetimewarp.gif)

จนแสงหนีมันไม่พ้น นี่คือหลุมดำ

 
 
ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์แสดงให้เห็นว่า ยิ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมากเท่าไหร่ เวลาจะยิ่งช้าลงและวัตถุจะหดสั้นลง

นั่นคือมีความเป็นไปได้ที่จะนำช้างโตเต็มวัยมาขังเอาไว้ในกรงสุนัข โดยการทำให้ช้างเคลื่อนที่เร็วมากๆ มันจะหดสั้นลงจนเข้าไปในกรงสุนัขได้

หรือปริศนาคู่แฝด ที่บอกถึงเวลาที่เดินช้าลงว่า สมมุติว่าแฝดคนหนึ่งเดินทางไปกับจรวดความเร็วเกือบเท่าแสงเพื่อซื้อส้มตำที่ดาวนาเม็ก แฝดอีกคนอยู่บนโลกหุงข้าวเหนียวรอ สมมุติว่าเวลาบนโลกผ่านไป 40 ปี ฝาแฝดทั้งสองกลับมาพบกัน ปรากฏว่าอายุของแฝดที่อยู่บนจรวดกลับมีอายุน้อยกว่าแฝดที่อยู่บนโลกซะอย่างนั้น
 
(http://api.ning.com)

นั่นคือจรวดที่เคลื่อนที่เร็วมากๆ เวลาในจรวดจึงไหลไปช้ากว่าเวลาบนโลก

ฟิสิกส์ของไอน์สไตน์นับว่าพิลึกพิลั่นมากในความคิดของคนทั่วไป ในสมัยนั้นนิตยสาร Punch ได้ตีพิมพ์กลอนบทหนึ่งว่า

There once was a young lady named Bright
Who could travel much faster than light
She set out one day, in a relative way
And come back the previous night.
(ครั้งหนึ่งนานมาแล้วมีหญิงสาวชื่อ Bright
ผู้สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า light
วันหนึ่งเธอออกเดินทาง ไปในทิศทางที่สัมพัทธ์
แล้วย้อนกลับมาในคืนก่อนหน้านั้น)


แต่ทว่าฟิสิกส์สายที่สามกลับพิลึกพิลั่นยิ่งกว่า นั่นคือฟิสิกส์ควอนตัม

ฟิสิกส์สายไอน์สไตน์นั้นแม้จะเกินสำนึกไปบ้างแต่ก็ยังพอมโนภาพตามได้ แต่ฟิสิกส์ควอนตัมนั้นไม่อย