ลูกบอลลูกเดียว แยกชิ้นแล้วกลายเป็นสองลูกได้จริง? ปริศนาคณิตศาสตร์ที่ท้าทายสามัญสำนึก
ถ้ามีคนบอกว่าลูกทรงกลม 1 ลูก สามารถแยกชิ้นแล้วประกอบกลับเป็น 2 ลูกที่มีขนาดเท่าเดิมทุกประการ คุณจะเชื่อไหม?
ฟังดูเหมือนกลลวงหรือเวทมนตร์ แต่เรื่องนี้กลับเป็นผลลัพธ์ที่ได้รับการพิสูจน์อย่างถูกต้องในทางคณิตศาสตร์ และมีชื่อเรียกว่า ทฤษฎีความขัดแย้งของบานาค-ทาร์สกี (Banach-Tarski Paradox) ความน่าทึ่งอยู่ตรงที่มันไม่ได้บอกว่ามนุษย์สามารถทำแบบนี้กับลูกบอลจริงได้ แต่บอกว่า หากอยู่ในโลกของคณิตศาสตร์ที่ยอมรับเงื่อนไขบางอย่าง การเปลี่ยนลูกทรงกลมหนึ่งลูกให้กลายเป็นสองลูกที่เหมือนเดิมทุกประการนั้นเป็นไปได้จริง
ทำไมถึงเกิดเรื่องเหลือเชื่อแบบนี้ได้
หัวใจของทฤษฎีนี้ไม่ได้อยู่ที่การหั่นลูกบอลเป็นชิ้นธรรมดาเหมือนผ่าครึ่งหรือหั่นเป็นแว่น แต่เป็นการแบ่งออกเป็นเซตของจุดจำนวนมหาศาลที่มีลักษณะซับซ้อนจนไม่สามารถสร้างขึ้นจริงในโลกทางกายภาพได้ ชิ้นส่วนเหล่านี้ไม่มีรูปร่างที่เรียบ ไม่มีปริมาตรในความหมายปกติ และไม่ใช่สิ่งที่มีดหรือเครื่องจักรจะตัดออกมาได้
เมื่อแบ่งเสร็จแล้ว นักคณิตศาสตร์พิสูจน์ว่าหากหมุนและเลื่อนชิ้นส่วนเหล่านี้ในลักษณะที่กำหนด ก็สามารถประกอบกลับเป็นลูกทรงกลมสองลูกที่มีรัศมีเท่ากับลูกเดิมทุกประการ โดยไม่ได้เพิ่มเนื้อวัสดุแม้แต่น้อย
สิ่งที่เพิ่มขึ้นไม่ใช่สสาร แต่เป็นผลลัพธ์จากกฎของคณิตศาสตร์เชิงนามธรรม
แล้วมันขัดกับกฎอนุรักษ์มวลหรือไม่
คำตอบคือไม่ขัด เพราะทฤษฎีนี้ไม่ได้พูดถึงวัตถุจริงเลย โลกแห่งฟิสิกส์ยังคงมีกฎอนุรักษ์มวลและพลังงานเหมือนเดิม หากหยิบลูกฟุตบอล ลูกปิงปอง หรือดาวเคราะห์มาหั่นจริง ๆ ก็ไม่มีทางได้ของเพิ่มขึ้นมาอีกหนึ่งลูก
สาเหตุที่ทำได้เฉพาะในคณิตศาสตร์ เป็นเพราะการพิสูจน์อาศัยแนวคิดเรื่องเซตอนันต์และสัจพจน์การเลือก ซึ่งเปิดโอกาสให้สร้างเซตพิเศษที่ไม่สามารถกำหนดปริมาตรได้ตามนิยามทั่วไป เมื่อปริมาตรไม่สามารถนิยามได้ การเปรียบเทียบว่าอะไรเพิ่มหรืออะไรลดจึงใช้สัญชาตญาณแบบเดิมไม่ได้
ไม่ได้ใช้ได้กับทุกมิติ
อีกเรื่องที่หลายคนไม่รู้คือ ความขัดแย้งนี้เกิดขึ้นกับวัตถุสามมิติขึ้นไป หากลองทำแบบเดียวกันกับเส้นตรงหนึ่งมิติหรือวงกลมบนระนาบสองมิติ จะไม่สามารถสร้างผลลัพธ์ลักษณะเดียวกันได้ นั่นทำให้มิติของพื้นที่มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการพิสูจน์นี้
ทำไมนักคณิตศาสตร์ยังให้ความสำคัญ
แม้จะไม่มีใครนำทฤษฎีนี้ไปสร้างเครื่องเพิ่มจำนวนลูกบอล แต่ Banach-Tarski Paradox มีคุณค่ามหาศาล เพราะมันเผยให้เห็นว่าความจริงในโลกของคณิตศาสตร์ไม่ได้จำเป็นต้องสอดคล้องกับสัญชาตญาณของมนุษย์เสมอไป หลายครั้งสิ่งที่ดูเป็นไปไม่ได้กลับพิสูจน์ได้อย่างสมบูรณ์ หากตั้งอยู่บนกฎและนิยามที่ถูกต้อง
ทฤษฎีนี้ยังกลายเป็นหัวข้อสำคัญในการศึกษาทฤษฎีเซต ตรรกศาสตร์ และรากฐานของคณิตศาสตร์ นักวิจัยจำนวนมากใช้มันเป็นตัวอย่างว่าการเลือกสัจพจน์เพียงข้อเดียว สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจเพียงใด
Banach-Tarski Paradox จึงไม่ใช่เวทมนตร์ ไม่ใช่การสร้างสสารขึ้นใหม่ แต่เป็นบทพิสูจน์ว่าจักรวาลของคณิตศาสตร์กว้างไกลกว่าความรู้สึกของมนุษย์อย่างมาก
https://mathworld.wolfram.com/Banach-TarskiParadox.html
อำเภอที่ขอแยกตัวเป็นจังหวัด อำเภอล่าสุดของประเทศไทย
รู้หรือไม่? ปลาในประเทศไทยบางชนิดไม่ได้จับหรือซื้อขายกันได้อย่างที่คิด 🐟
108 ท่าบนเตียง มีอะไรบ้าง Sex position ท่าเด็ดบนเตียง
หมู่บ้านนี้ไม่มีสัญญาณไฟจราจร! แต่ไม่มีผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุจราจรเลยตลอด 40 ปีที่ผ่านมา
ย้อนดูยุค 90 กว่าจะจบปริญญาตรี ต้องใช้เงินเท่าไหร่ (ปี 2535–2540)
เด็กเทคนิคเรียนสายไหนมากที่สุด เปิดข้อมูลอาชีวะ สายช่างที่มีผู้เรียนมากอันดับ 1
ผีเสื้อขยับปีกเปลี่ยนชีวิตเราได้จริงแค่ไหน
ข่าวช็อก! อแมนด้า เซย์ฟรีด ประกาศหย่าร้าง จบชีวิตสมรส 9 ปี
มหาวิทยาลัยไทยที่ติดอันดับโลก อันดับ 1 ของไทยอยู่ที่เท่าไร?
เลขเด็ด "ปฏิทินท้าวเวสสุวรรณโณ" งวด 1 ต.ค. 69 รวมเลขเด่น 2 ตัว 3 ตัว
ดีใจด้วยเด้อ…คุณเฟย! จากพนักงานโออิชิ สู่เศรษฐี 12 ล้านบาท
ส่องกระแสตัวเลขก่อนหวยออก 16 ก.ย. 69 รวมเลขจากหลายแหล่งที่ถูกพูดถึง
ย้อนดูยุค 90 กว่าจะจบปริญญาตรี ต้องใช้เงินเท่าไหร่ (ปี 2535–2540)
หมู่บ้านนี้ไม่มีสัญญาณไฟจราจร! แต่ไม่มีผู้เสียชีวิตจากอุบัติเหตุจราจรเลยตลอด 40 ปีที่ผ่านมา


