ไอน์สไตน์

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#29 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : การค้นพบการมีอยู่ของอะตอม

Posted: 21/06/2021 at 16:18 / A Brief History of Time, Universe

อริสโตเติล (Aristotle) เชื่อว่าสสารทั้งหมดในจักรวาลประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานสี่อย่าง—ดิน อากาศ ไฟ และน้ำ โดยอยู่ภายใต้อิทธิพลของแรง 2 ชนิด: 1) แรงโน้มถ่วง (gravity) ซึ่งทำให้ดินและน้ำจะตกลงมา และ 2) แรงลอยตัว (levity) ซึ่งทำให้อากาศและไฟลอยตัวขึ้นไป การแบ่งองค์ประกอบของจักรวาลออกเป็นสสาร (matter) และแรง (forces) ยังคงใช้มาจนถึงทุกวันนี้ อริสโตเติลเชื่อว่าสสารมีความต่อเนื่อง กล่าวคือ เราสามารถแบ่งสสารเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย เล็กลงไปได้เรื่อยๆ โดยไม่มีที่สิ้นสุด อย่างไรก็ตามชาวกรีกบางคน เช่น เดโมคริตุส (Democritus) เชื่อว่าสสารนั้นประกอบด้วยอนุภาคที่เล็กที่สุดที่แตกต่างกันจำนวนมาก และไม่สามารถแบ่งแยกให้เล็กลงกว่านั้นได้อีก เรียกว่า “อะตอม (atom)” (คำว่าอะตอมในภาษากรีก หมายถึง “แบ่งแยกไม่ได้”) การโต้เถียงระหว่าง 2 แนวคิดนี้ยังคงดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายร้อยปี โดยปราศจากหลักฐานยืนยันความถูกต้องจากทั้งสองฝ่าย จนกระทั่งในปี 1803 นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จอห์น ดาลตัน (John Dalton) ค้นพบการมีอยู่ของโมเลกุล (molecules) เขาชี้ให้เห็นข้อเท็จจริงที่ว่าสารประกอบทางเคมีมักจะรวมกันในสัดส่วนที่แน่นอน การรวมตัวของอะตอมสร้างหน่วยที่เรียกว่าโมเลกุล […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#16 บทที่ 2 อวกาศ-เวลา : การส่ายของดาวพุธและการเลี้ยวเบนของแสง

Posted: 04/01/2021 at 13:06 / A Brief History of Time, Universe

มวลของดวงอาทิตย์โค้งงออวกาศ-เวลาในลักษณะที่แม้ว่าโลกจะเดินตามเส้นทางตรงในอวกาศ-เวลาใน 4 มิติ แต่ดูเหมือนว่าเราจะเคลื่อนที่ไปตามวงโคจรวงกลมในอวกาศ 3 มิติ ความจริงที่ว่าวงโคจรของดาวเคราะห์ที่ทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้นเกือบจะเหมือนกับที่ทำนายโดยทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน อย่างไรก็ตามในกรณีของดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด จะได้รับผลกระทบของความโน้มถ่วงที่รุนแรงที่สุดและมีวงโคจรที่ค่อนข้างยาว ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคาดการณ์ว่าแกนยาวของวงรีควรหมุนรอบดวงอาทิตย์ด้วยอัตราประมาณ 1 องศาใน 10,000 ปี แม้ว่าผลกระทบนี้จะมีขนาดเล็ก แต่ก็มีการสังเกตเห็นสิ่งนี้ก่อนปี 1915 และเป็นหนึ่งในข้อยืนยันแรกของทฤษฎีของไอน์สไตน์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการเบี่ยงเบนเล็กๆ น้อยๆของวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ จากการคาดการณ์ของนิวตันได้รับการวัดด้วยเรดาร์ และพบว่าตรงกับการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป Perihelion-Aphelion ตามฟิสิกส์ของนิวตัน วงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีเล็กน้อยโดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของวงรี จุดที่ดาวเคราะห์เข้ามาใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเรียก “perihelion” และจุดที่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์เรียก “aphelion” thegreatcoursesplus.com นิวตันยังได้อธิบายถึงสาเหตุที่วงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรีและความเร็วในการโคจรไม่คงที่ว่า เป็นผลมาจากการ balance ระหว่างความโน้มถ่วง (gravity) และความเฉื่อย (inertia) และวงโคจรทำซ้ำตัวเองทุกครั้งที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ส่งผลให้จุด perihelion อยู่ตำแหน่งเดิมหรือ fix อยู่กับที่ ปัญหาการส่ายที่ผิดปกติของดาวพุธ astronomy.com แต่มีปัจจัยบางอย่างในระบบสุริยะที่ส่งผลให้จุด perihelion เกิดการเคลื่อน ทำให้วงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เกิดการส่าย (precession) สาเหตุหลักของการส่ายอธิบายได้ว่า เป็นผลกระทบที่เกิดจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ดวงอื่นที่รบกวนวงโคจรของกันและกันในระบบสุริยะ ในสมัยนั้นนักฟิสิกส์สามารถใช้ฟิสิกส์ของนิวตันทำนายวงโคจรของดาวเคราะห์ได้อย่างแม่นยำ […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอวฺ์คิง#15 บทที่ 2 อวกาศ-เวลา : ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

Posted: 03/01/2021 at 11:02 / A Brief History of Time, Universe

ในที่สุดในปี 1905 ไอน์สไตน์ได้ประกาศทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (Theory of General Relativity) ไอน์สไตน์ได้เสนอแนะว่าความโน้มถ่วง (gravity) ไม่ใช่แรงเหมือนแรงอื่นๆ แต่เป็นผลมาจากข้อเท็จจริงที่ว่า อวกาศ-เวลา (space-time) ไม่ได้แบนอย่างที่เคยสันนิษฐานไว้ก่อนหน้านี้ แต่มันโค้งหรือ “บิดงอ” ตามมวลและพลังงานที่กระจายตัวภายใน space-time วัตถุเช่นโลกไม่ได้ถูกทำให้เคลื่อนที่ไปตามทางโคจรที่โค้งโดยแรงโน้มถ่วงตามแบบของนิวตัน แต่มันกำลังเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่ใกล้เคียงกับเส้นตรงที่สุดใน space-time ที่โค้งงอ หรือที่เราเรียกว่า เส้นจีโอเดสิก (Geodesic) จีโอเดสิก (Geodesic) คือเส้นทางที่สั้นที่สุด (หรือยาวที่สุด) ระหว่างจุดสองจุดที่อยู่ใกล้กัน ตัวอย่างเช่น พื้นผิวโลกเป็นพื้นที่โค้ง 2 มิติ Geodesic บนโลกเรียกว่า วงกลมใหญ่ (Great circle) และเป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างสองจุด (รูป 2.8) เนื่องจาก Geodesic เป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างสนามบินสองแห่ง นี่คือเส้นทางที่เจ้าหน้าที่นำทางของสายการบินบอกให้นักบินใช้เส้นทางบินนี้ ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป วัตถุจะเคลื่อนที่ตามเส้นตรงใน space-time 4 มิติ แต่อย่างไรก็ตามมันดูเหมือนว่าจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางโค้งในอวกาศ 3 มิติของเรา (สิ่งนี้ค่อนข้างเหมือนกับการดูเครื่องบินที่บินอยู่เหนือพื้นดินที่เป็นเนินเขา […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#19 สสาร-ปฏิสสาร (Matter-Antimatter)

Posted: 12/09/2020 at 20:22 / Origin and Evolution of The Universe, Universe

The birth of matter-antimatter in early universe ในช่วงการพองตัว (Inflation) จักรวาลเต็มไปด้วยพลังงาน การขยายตัวอย่างรวดเร็วของจักรวาลทำให้อุณหภูมิของจักรวาลลดต่ำลง และเมื่อการพองตัวหยุดลง อุณหภูมิของจักรวาลสูงขึ้นมาอีกครั้งหนึ่ง (reheating) ทำให้จักรวาลมีความร้อนและมีความหนาแน่นอย่างยิ่งยวด สสาร (matter) และปฏิสสาร (antimatter) ถูกสร้างขึ้นมาจากพลังงานบริสุทธิ์ และถูกทำลายอย่างต่อเนื่องจากการชนกัน กระบวนการสร้าง matter-antimatter เกิดขึ้นในช่วงเวลาเพียงเศษเสี้ยววินาทีตั้งแต่ 10-32 ถึง 10-6 วินาที หลังการเกิด Big Bang อยู่ในช่วงเวลาของจักรวาลยุคแรก ซึ่งมีอนุภาคพื้นฐานเกิดขึ้นได้แก่ ควาร์ก (quark) กูลออน (gluon) เลปตอน (lepton) รวมทั้งอนุภาคของแสงหรือโฟตอน (photon) ตามทฤษฎีบิกแบง จักรวาลยุคต้นมีการสร้าง matter และ antimatter ในปริมาณที่เท่ากัน สำหรับ quark มี antimatter (or antiparticle) คือ antiquark […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#5 โนเบลสำหรับไอน์สไตน์ผู้ไขปริศนาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก

Posted: 07/01/2020 at 01:34 / Origin and Evolution of The Universe, Universe

วิทยาการทางฟิสิกส์ถูกแยกออกเป็น 2 กลุ่ม คือ “ฟิสิกส์ดั้งเดิมหรือฟิสิกส์คลาสสิก (Classical physics)” และ ฟิสิกส์ยุคใหม่ “(Modern physics)” หลักการและทฤษฎีต่างๆทางฟิสิกส์ที่พบก่อนศตวรรษที่ 20 ถูกจัดเป็น “ฟิสิกส์คลาสสิก (Classical physics)” ประกอบกับวิธีการทางคณิตศาสตร์โดยไอแซก นิวตัน เป็นส่วนใหญ่ รวมทั้งนักปรัชญาธรรมชาติคนอื่นที่อยู่ร่วมสมัยในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 17 ได้แก่ ทฤษฎีทางดาราศาสตร์ของโยฮันเนส เคปเลอร์ และการศึกษาในการเคลื่อนที่ต่างๆที่อยู่บนโลกของกาลิเลโอ สิ่งรอบกายในชีวิตประจำวันของเราล้วนเป็นสสารที่ประกอบไปด้วย โมเลกุล อะตอม นิวเคลียส และอิเล็กตรอน โดยทั่วไปฟิสิกส์คลาสสิก มักเกี่ยวข้องกับสสารและพลังงานในขนาดสเกลที่มองเห็นได้ อันได้แก่ การเคลื่อนที่อธิบายได้ด้วย “กลศาสตร์คลาสสิก (Classical mechanics)” ความร้อนและพลังงานอธิบายได้ด้วย “อุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics)” แม่เหล็กและไฟฟ้าอธิบายได้ด้วย “ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetics)” สำหรับฟิสิกส์คลาสสิก “อนุภาค” และ “คลื่น” ถูกแบ่งแยกอย่างชัดเจน ระหว่างปลายศตวรรษที่ 19 ถึงต้นศตวรรษที่ 20 ผู้คนเริ่มสังเกตเห็นว่าไม่ใช่ทุกอย่างที่เล่นไปตามกฎของฟิสิกส์คลาสสิก การสังเกตเชิงทดลองหลายอย่างเริ่มท้าทายฟิสิกส์คลาสสิก […]

No Comments read more