Issuu on Google+


NON-FICTION


ตอนที่​ยัง​เรียน​อยู่​ประถม มัธยม ใน​ฐานะ​เด็ก​สาย​ศิลป์ ผม​พูด​ได้เ​ต็มปาก​ว่า​ วิทยาศาสตร์​เป็นเรือ่ ง​ยากเย็น มี​หลายอย่าง​ยาก​ตอ่ ​การทำความ​เข้าใจ ทำให้​เวลา​ ดูสาร​คดี​ตา่ งๆ ที่​มกั ​ได้ยนิ ​ชอ่ื ​ทฤษฎี​ยากๆ แฝงตัว​อยู่ ผม​ได้​แต่​ปล่อย​ให้​มา่ นตา​รบั ​ แสง​จาก​ภาพ​บน​หน้าจอ ปล่อย​ให้​เสียง​ทะลุ​หู​ขวา​ออกไป โดย​ที่​ไม่เข้าใจ​เนื้อหา​ อะไร​เลย ไม่​รู้ว่า​มัน​คือ​อะไร และ​ความ​ไม่รนู้​ ั่น​ก็​ทำให้​รู้สึก​เหมือน​เป็น​คน​หูหนวก​ ทันทีใ​น​นาที​นั้น เวลา​เดินผ่าน​รา้ นหนังสือ เมือ่ ​ได้​เจอ​หนังสือ​แนว​วทิ ยาศาสตร์ ซึง่ ​เต็มไปด้วย​ เรื่องราว​ที่​น่ารู้ แต่​พวก​มัน​มัก​ถูก​อัด​เล่ม​อยู่​ใน​มาด​หนังสือ​อ้วน น่ากลัว ขรึม ไม่​ เป็นมิตร บวก​กับ​ความ​พยายาม​ต่ำ​ส่วนตัว ก็​ทำให้​ผม​ยิ่ง​รู้สึก​ว่าการ​เข้าถึง​เรื่อง​ วิทยาศาสตร์​มนั ​ชา่ ง​ยากเย็น​ขน้ึ ​ไป​อกี ​ทวีคณ ู จะ​ม​กี ​แ็ ต่​ใน​หนังสือ​การ์ตนู ​บาง​ตอนที่​ แอบ​อ้างอิง​ความ​เป็น​วิทยาศาสตร์​อยู่​บ้าง นั่น​ก็​พอ​จะ​ทำให้​เรา​ได้​รู้จัก​ชื่อ​ทฤษฎี​ ประหลาดๆ และ​เนื้อหา​ของ​มัน​อย่าง​ผิวๆ ซึ่ง​แน่นอน​อี​กว่า​ผม​ก็​ไม่เข้าใจ​หรอก เพราะ​ไม่​รู้ว่า​มัน​คือ​อะไร และ​ความ​ไม่รู้​นั่น​ทำให้เ​รา​เหมือน​เป็น​คน​ตาบอด​สนิท กระทัง่ ​โต​มา​เมือ่ ​ได้จงั หวะ​มา​เป็น​คน​ทำ​หนัง​สอื จึง​อยาก​ทำให้เกิด​หนังสือ​สกั ​ เล่ม​ที่​สามารถ​อธิบาย​ทฤษฎี​ต่างๆ โดย​ไม่​ต้อง​ใช้​ความรู้​พื้นฐาน​ที่​ยาก​ต่อ​การ​ก่อ​ ใหม่​สักเ​ท่าไหร่ (ผม​ไป​เริ่ม​เรียน ม.ต้น ใหม่​ไม่ไหว​หรอก​ครับ อาย​เด็ก!) โดยเฉพาะ​ ทฤษฎีฟิสิกส์​ที่​ใคร​ต่อ​ใคร​ต่าง​พา​กัน​ส่ายหน้าห​ นี​เหมือน​เด็ก​ขัดขืน​ยาน้ำ​รส​ขม ผม​ สารภาพ​วา่ ​ตวั เอง​เป็นพวก​อยาก​รเู้ รือ่ ง​ท​ว่ี า่ ยากๆ มา​นานนม​ดว้ ย​วธิ กี าร​งา่ ยๆ อยู่​ เหมือนกัน ​(อะไร​จะ​รัก​สบาย​ขนาดนั้น) ยิ่ง​ถ้า​เป็น​เนื้อหา​ทเี่​ล่า​ด้วย​ภาษา​สนุก สั้น (อ่าน​อะไร​ยาวๆ มัน​เหนื่อยอยู่​นะ) กระชับ ได้​ใจความ และ​พอเหมาะ​พอดี คิดได้​ดังนั้น ใน​วันหนึ่ง​ที่​ผม​นั่ง​ดื่ม​กาแฟ​อยู่​กับ​คุณ Mister Tompkin


นัก​ฟสิ กิ ส์​ท​ร่ี บั จ็​อบ​เป็น​นกั ​เขียน คอลัมนิสต์​อยู​ห่ ลาย​ท่ี ใน​ฐานะ​ท​เ่ี ขา​ชอบ​เล่า​เรือ่ ง​ วิทยาศาสตร์​ที่​น่าทึ่ง​ปน​เรื่อง​ฮาๆ ให้​ผม​สำลัก​ข้าว​อยู่​เรื่อย จึง​เอ่ยปาก​ชักชวน​ กัน​มา​ทำหนังสือ​เล่า​เรื่อง 40 ​ทฤษฎี​ฟิสิกส์​ที่​คน​ส่วนใหญ่​คุ้นหู แต่​ไม่ค่อย​รู้จัก​ ว่า​มัน​คือ​อะไร​ด้วย​วิธีการ​ง่ายๆ เขา​ตบ​เข่าฉาด ออกอาการ​ตื่นเต้น และ​ตอบ​ ตกลง​อย่าง​ง่ายดาย วัน​ตอ่ มา​ก​ค็ ดิ ได้​วา่ ​คน​สว่ นใหญ่​ชอบ​การ์ตนู ​จงึ ​อยาก​นำ​ภาพประกอบ​ทเ่ี ปน​ การ์ตนู ​มา​ชว่ ยกัน​เล่า​ไป​ดว้ ย ก็​ออนไลน์​หา​คณ ุ ​ทปี ​กร วุฒ​พิ ทิ ยา​มงคล เจ้าของ​เว็บ​ บล็อก​เอ็กซ์ท​ ีน​ที่​ชอบ​ไป​วุ่นวายกับ​งาน​ภาพประกอบ​อยูห่​ ลายๆ ที่ และ​แน่นอน​ ว่า​เขา​ตอบ​ตกลง​ที่จะ​มา​วาดภาพ​ให้​อีกเ​ช่นกัน นีล่​ ่ะ​ครับ ที่มา​ที่​ไป​ของ​หนังสือเ​ล่ม​นี้ ขอ​แจ้ง​เอา​ไว้​ตั้งแต่​เนิ่นๆ ว่า เครื่องปรุง​จักรวาล อาจ​ไม่​เหมาะกับ​นัก​ วิทยาศาสตร์ หรือ​ชาว​ฟิสิกส์​ระดับ​ฮาร์ด​คอร์ เพราะ​ถ้า​เปรียบ​เป็น​สระว่ายน้ำ ใน​สระ​นี้​คล้าย​สระ​เด็ก ที่​ระดับ​ความ​ลึก​ของ​มัน​ถูก​จำกัด​เอา​ไว้​แค่เพียง​ตื้น​ระดับ​ หน้าอก คือ​ว่าย​ได้​สบาย ไม่​ต้อง​กลัว​จม สำลัก​น้ำ ไม่​หวือหวา​เท่าไหร่น​ ัก แต่​ผม​ คิดว่า​มันน​ ่าจะเป็นพ​ ื้นทีท่​ ี่​ดี​สำหรับก​ าร​หัด​ตี​ขา ฝึก​หายใจ ก่อน​ที่จะ​เปลี่ยนไป​ลง​ สระน้ำ​ลึก หรือ​ว่าย​ใน​ทะเล​แห่ง​ฟิสิกส์​วิทยาศาสตร์ เอาล่ะ สุดท้าย​แล้ว ผม​หวัง​ว่า​ทุกคน​จะ​แข็งแรง และ​ไม่​พลัดตก​จม​น้ำตาย​ ใน​ทะเล​แห่ง​ความ​ไม่รู้!

ณัฐ​ชนน มหา​อิทธิดล ​สำนักพิมพ์​แซลมอน


หลักดีเทอร์มินิสติก ‘ดี​เทอร์​มินิส​ซึม’ (Determinism) เป็น​แนวคิด​ทาง​ปรัชญา​ทฝี่​ ัง​เป็นแ​ ก่น​อยู่​ใน​ฟิสิกส์​ มา​ช้านาน นัก​ฟิสิกส์​ใน​ยุค​ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) จนถึง​อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) เชื่อมั่น​ใน​แนวคิด​นี้​อย่าง​จริงจัง แล้ว​มัน​คือ​อะไร? เมือ่ ​ราวๆ 200 ปีกอ่ น ยอด​นกั ​ฟสิ กิ ส์​แห่ง​ฝรัง่ เศส ปิแอร์ ซิมง เดอ​ลาปลาซ (Pierre-Simon marquis de Laplace) เชือ่ ​วา่ ถ้า​เรา​ร​ตู้ ำแหน่ง​และ​ความเร็ว​ของ​ทกุ ​สรรพสิง่ ​ใน​ปจั จุบนั เรา​ย่อม​ใช้ก​ ฎ​ฟิสิกส์ท​ ำนาย​อนาคต​และ​อดีตข​ อง​มันไ​ ด้อ​ ย่าง​แม่นยำ​เหมือน​จับว​ าง! โอเค จริงๆ แล้ว​ตอนนี​เ้ รา​ไม่​สามารถ​ทำ​อย่าง​ท​ค่ี ณ ุ ​ลาปลาซ​บอก​ได้​หรอก แต่​แนวคิด​น้​ี ทำให้​เรา​มอง​ภาพ​จักรวาล​ออกมา​ว่า เหตุการณ์ต​ ่างๆ ใน​จักรวาล​เหมือนกับ​ภาพ​ใน วิ​ดโี​ อ! สิ่ง​ต่างๆ เหมือน​ถูก​บันทึกไ​ ว้​แล้ว​ใน​ม้วน​เทป ทั้ง​ประวัติ​ศาสตร์ ปัจจุบัน​กาล และ​อนาคต นัก​ฟิสิกส์​คือ​คน​ที่​หาทาง​ฉาย​มัน​ออกมา! แนวคิด​ทว่ี า่ ​น​ไ่ี ม่ได้​ทำให้เกิด​อะไร​ขน้ึ ​มา​หรอก แต่​มนั ​ทำให้​นกั ​ฟสิ กิ ส์​เกิด​ความ​เชือ่ มัน่ ​ ว่าห​ าก​เรา​เข้าใกล้ก​ ฎ​ธรรมชาติท​ แี่​ ท้จริง เรา​ก็​ย่อม​มองเห็นส​ รรพสิ่งท​ ั้งใ​น​อดีตกาล​และ​ใน​ อนาคต​ได้ เรา​ส่ง​ยาน​สำรวจ​ไป​ดาวเสาร์ไ​ด้, ทำนาย​สุริยุปราคา​ได้, เรา​สร้าง​ระเบิดป​ รมาณูไ​ด้ ฯลฯ นัน่ ​เท่ากับว่า​เรา​คาดการณ์​อนาคต​ได้​แม่นยำ​ขน้ึ ​เรือ่ ยๆ เพราะ​เรา​สามารถ​คาดการณ์​ การ​เคลื่อนไหว​ของ​ยาน​สำรวจ​ดาวเสาร์​ได้ คาดการณ์​การ​โคจร​ของ​ดวงจันทร์​ได้ และ​ คาดการณ์​ได้​ว่า​เรา​จะ​สร้าง​ระเบิดไ​ด้​อย่างไร​และ​เมื่อ​ทิ้งล​ ง​ไป​แล้วม​ ัน​จะ​เกิดผล​อย่างไร

1814 ปิแอร์ ซิมง เดอ​ลาปลาซ นักฟ​ ิสิกส์แ​ ละ​คณิตศาสตร์​ แห่ง​ฝรัง่ เศส​ ได้​เสนอ​ความคิด​เรือ่ ง​ด​เี ทอร์​มนิ สิ ​ซมึ ผ่าน​ การ​ทด​ลองใน​จินตนาการ ‘Laplace Demon’

1927 จอร์จ เลอ​แมร์ (Georges Lemaître) เสนอ​แนวคิด​แรกเริ่ม​ของ​ ‘ทฤษฎีบ​ ิ๊กแบง’ (Big Bang Theory) และ​ถูก​อธิบาย​เชิงค​ ณิตศาสตร์​ โดยอ​เล็ก​ซานเดอร์ ​ฟรีดมานน์ (Alexander Friedmann) ตาม​ แนวคิดแบบ​เดียวกับดีเทอร์มินิสซึม จนอาจกลาวไดวาบิ๊กแบงเปน เหตุแรกของทุกสรรพสิ่ง


Determinism นีแ่ หละ​คือ​ดี​เทอร์​มินสิ ​ซึม ธรรมชาติ​เป็น​แค่​เครื่องจักร​ที่​แล่น​ไป​ตาม​กฎ​ฟิสกิ ส์! มัน​ทำให้​ผม​นึกถึง​การ์ตนู ​ญ่ปี นุ่ เ​รือ่ ง​หนึง่ คือ Gunnm last order ซึ่ง​เป็น​การ์ตนู ​ไซไฟ​ ที่​เจ๋ง​ขนาด​เจมส์ ​คาเม​รอน ผู้กำกับ​ระดับ​ฮอลลีวูด เล็ง​จะ​ทำเป็นห​ นังต​ ่อจาก AVATAR (แต่​ไม่ร​จู้ ะ​ได้​ทำ​จริงรึป​ลา่ ) ตัวละคร​หนึง่ ​ใน​เรือ่ ง​ม​อี ายุยนื ​มาก​จน​คน้ พบ​วา่ มนุษย์​เป็นระบบ​ แบบ​ดี​เทอร์​มินิ​สติก! หมายความว่า มนุษย์​คือ​เครื่องจักร​ที่​ตอบสนอง​ไป​ตาม​แรงกระตุ้น! เมื่อ​ได้รับข​ อง​ จะ​ดีใจ, โดน​ขู่​แล้วจะ​กลัว, งาน​เยอะๆ แล้วจะ​เบื่อ, ฯลฯ มี​กฎ​ตายตัวท​ ี่​หาก​เรา​รู้​แล้วก็​ ย่อม​ควบคุม​มนุษย์​ได้ ตัวละคร​นี้​จึง​เก่ง​เทพ​มาก​ เพราะ​มัน​เล่น​สามารถ​เดา​ทาง​คู่ต่อสูไ้​ด้​ เกือบ​ทั้งหมด นั่น​คือ​การ​คิด​แบบ​ดี​เทอร์​มินิส​ซึม​สุดโต่ง​รุนแรง ทว่า​แนวคิด​นี้​ก็​พัง​ราบคาบ​เมื่อ​ พบ​กับ ‘ทฤษฎี​ควอนตัม’ (Quantum Theory) โอ้! แปล​วา่ ​ทฤษฎี​ควอนตัม​น​ย่ี ง่ิ ​ใหญ่มาก เพราะ​ทลาย​ความคิด​ของ​นกั ​ฟสิ กิ ส์​สมัยก่อน​ ลง​ได้ ว่าแต่​ทฤษฎี​ควอนตัม​มนั ​คอื ​อะไร​กนั ​แน่ ได้ยนิ ​มา​นาน​แล้ว​ตาม​ทวี ี (นัน่ ​มนั ควอนตัม​ เท​เลวิ​ชัน รายการ​ขายของ!) เนือ่ งจาก​มนั ​เป็น​ทฤษฎี​ท​ย่ี ง่ิ ​ใหญ่มาก เรา​จงึ ​ตอ้ ง​รจู้ กั ​ตวั ละคร​สำคัญๆ กอน​ซง่ึ ​เรา​จะ​เริม่ ตน จาก​สมมุติฐาน​ของ​อะตอม

1927 เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg) นัก​ฟสิ กิ ส์​ชาว​เยอรมัน ​ตพี มิ พ์​ ‘หลัก​ ความ​ไม่​แน่นอน’​ ซึง่ ​เป็นการ​หกั ล้าง​แนวคิด ​ดี​เทอร์​มินิ​สซึม

1997 องค์การ​นาซา (The National Aeronautics and Space Administration) ปล่อย​ยาน​สำรวจ Cassini–Huygens ไป​สำรวจ​บริเวณ​ดาวเสาร์

2004 Cassini เดินทาง​ถงึ ไท​ทนั ดาว​บริวาร​ของ​ ดาวเสาร์ (นัน่ ​หมายถึง​นกั ​ฟสิ กิ ส์​สามารถ​ คาดการณ์​การ​เคลือ่ นไหว​ของ​ยาน​สำรวจ​ ได้​ด้วย​กฎ​ฟิสิกส์)


2 สมมุติฐาน​เรื่อง​อะตอม (Atomic Hypothesis) ​เล็ก​ที่สุด​ของ​ทุกสิ่ง


สมมุติฐาน​เรื่อง​อะตอม

ริชาร์ด ​ฟายน์​แมน (Richard Feynman) เคย​กล่าว​ไว้​ประมาณว่า ถ้า​โลก​เรา​เกิด​ สงคราม​หรือ​หายนะ​รา้ ยแรง​จน​ความรู​ท้ าง​วทิ ยาศาสตร์​ถกู ​ทำลาย​หมดสิน้ (ลอง​คดิ ถึง​หนัง​ โลก​แตก​สัก​เรื่อง) แลว​เรา​สามารถ​ถ่ายทอด​ความรู้​ไป​ยัง​มนุษย์​รุ่น​ต่อไป​ได้ ด้วย​ประโยค​ เพียง​ประโยค​เดียว​ที่​บีบก​ ลั่น​เอา​ความรู้​ที่​เรา​สะสม​ไว้​ได้​มาก​ที่สุด เรา​จะ​เลือก​บอก​อะไร​กับ​มนุษย์ร​ ุ่น​ถัดไป ฟายน์​แมน​กล่าว​วา่ “สมมุตฐิ าน​เรือ่ ง​อะตอม สมควร​ได้รบั ​การ​ถา่ ยทอด​บอกกล่าว​ ถ่ายทอด​ทส่ี ดุ ” เพราะ​ลำพัง​เพียง​แนวคิด​น​เ้ี รา​ก​ส็ ามารถ​อธิบาย​ปรากฏการณ์​ตา่ งๆ ทาง​ ฟิสิกส์​ได้​มากมาย​มหาศาล​แล้ว ถ้า​เป็น​หนัง หลาย​คน​คง​เกา​หวั ​แกรกๆ จน​เสียง​ดงั ลัน่ ​โรงหนัง พร้อม​รำพึง “อะไร​วะ​เนีย่ ”​ นานมาแล้ว มนุษย์เรา​สงสัย​ว่าอ​ ะไร​คือ​สิ่ง​ที่​เล็ก​ที่สุด บ้าง​ก็​เชื่อ​ว่า สิ่ง​ที่​เล็ก​ที่สุด​ไม่มี​หรอก ถ้า​เรา​ซอย​หัวหอม​ให้​เล็กลง​ไป​เรื่อย​ ๆๆๆๆๆๆ ไม่หยุด มันก​ ็​จะ​ได้​ใบ​หอม​ที่​เล็กลง​ไป​เรื่อยๆ​ นั่นแหละ แต่​ นัก​ปรัชญา​กรีกโ​ บราณ​บางคน​เชื่อว​ ่า สิ่งท​ ี่​เล็ก​ที่สุด​นั้น​มี​อยู่ และ​สิ่งน​ ั้น​คือ​ ‘อะตอม’ ต้อง​บอกว่า​แนวคิด​น้​คี อ่ นข้าง​เก๋ไก๋​ลำ้ สมัย เพราะ​คน​แรกๆ ที​เ่ ชือ่ ​วา่ ​ม​อี ะตอม​อยู​ค่ อื ​ นัก​ปรัชญา​กรีกท​ ี่​มชี​ ีวิต​อยู่​เมื่อ 410 ปีก่อน​คริสตกาลคือ ​ดิโมคริตุส (Democritus)

410 B.C. ​ดิโมคริตุส นัก​ปรัชญา​กรีก​โบราณ เสนอ​ แนวความคิด​วา่ สิง่ ​ตา่ งๆ มี​หน่วย​ยอ่ ย​ท​เ่ี ล็ก​ ที่สุด​เรียกว่า ‘อะตอม’ และ ‘ที่ว่าง’

1803 จอห์น ดาล​ตนั (John Dalton) บิดา​แห่ง​ทฤษฎี​อะตอม​สมัยใหม่ (Atomic Theory) เสนอ​แบบจำลอง​อะตอม​วา่ ธาตุ​ตา่ งๆ ล้วน​ม​หี น่วย​ยอ่ ย​ทส่ี ดุ ​เรียกว่า​อะตอม อะตอม​ของ​ธาตุ​อื่นๆ จะตางกันเพราะ​น้ำหนักอ​ ะตอม​ต่างกัน


Atomic Hypothesis

ทว่าภ​ าพ​ที่​ดิโมคริตุ​สมอง​อะตอม​นั้น​ต่าง​จากที่​เหล่า​นัก​วิทยาศาสตร์ใ​น​ยุค​ถัดๆ มา​ มอง​มาก ลอง​คดิ ถึง​กล่อง​เหล็ก​ใบ​หนึง่ ​ท​ใ่ี หญ่​ประมาณ​กล่อง​ใส่รองเท้า มี​ร​เู จาะ​เล็กๆ เท่า​ร​ขู วด​ พริกไทย​อยู่ 20 รู ถ้า​เรา​อยาก​รู้ว่า​ข้างใน​กล่อง​ใบ​นั้น​มี​อะไร​อยู่ แต่​กล่อง​ดัน​ล็อก​ปิดตาย​ เอา​ไว้ เรา​จะ​ทำ​อย่างไร? อะตอม​เป็น​สิ่ง​ลึกลับป​ ระมาณ​นั้น​เพราะ​การ​มอง​สิ่ง​ที่​เล็ก​ที่สุด​ให้​เห็น​มัน​ไม่ได้​ ทำ​ง่ายๆ นัก​วิทยาศาสตร์ห​ ลาย​ยุคสมัย​พยายาม​เอียง​กล่อง เขย่าๆ พอ​ได้ยิน​เสียง​ ก็​นึกภาพ​เอา​ว่า​อะไร​อยู่​ข้างใน บางคน​ก็​เอา​ไม้จิ้มฟัน​ลอง​แหย่​แล้ว​ลอง​เดา ฯลฯ อารมณ์​ราวๆ นั้น​จริงๆ นัก​ฟสิ กิ ส์​จึง​เรียก​ภาพ​อะตอม​ท​พ ่ี วก​นกั ​ฟสิ กิ ส์​พยายาม​เดา​ให้​สอดคล้องกับ​ความ​ จริง (ที่​ได้จ​ าก​การ​ทดลอง) ที่สุดว​ ่า ‘แบบจำลอง​อะตอม’ เนื่องจาก​มันเ​ป็น​แบบจำลอง มันจ​ ึง​ถูก​ดัดแปลง​ปรับเ​ปลี่ยน​พัฒนา​เรื่อย​มา จนกระทั่ง​นัก​ฟิสิกส์​พบ​ว่า อะตอม​ไม่ใช่​สิ่ง​ทเี่​ล็ก​ที่สุด! และ​ใน​ช่วง​นั้น​เอง ทฤษฎีค​ วอนตัม ก็​ถือกำเนิด​ขึ้น ส่วนทฤษฎี​ควอนตัม​คือ​อะไร เปิด​อ่าน​บท​ถัดไป​ได้​เลย

1904 โจเซฟ จอห์น ทอม​สัน (Joseph John Thomson) เสนอ​ แบบจำลอง​พลัม​พดุ ดิง้ (The Plum Pudding Model) อะตอม​ ประกอบด้วย​ประจุ​บวก​ขนาดใหญ่​เหมือน​พดุ ดิง้ ​และ​ม​ปี ระจุ​ ลบ​เหมือน​เม็ด​ลูกเกด​ฝัง​อยู่

1911 เออ​ร์เนสท์ รัท​เทอร์​ฟอร์ด (Ernest Rutherford) นำเสนอ​แบบจำลอง​อะตอม​ของ​เขา​เอง โดย​กล่าว​ ว่า อะตอม​มี​มวล​ส่วนมาก​อัด​แน่น​อยู่​ตรงกลาง​ ซึ่ง​มี​ประจุ​เป็น​บวก และ​รายล้อม​ด้วย​อิเล็กตรอน​ ที่​มี​ประจุ​ลบ

1913 เนียล ​บอหร (Niels Bohr) เสนอ​แบบจำลอง Bohr model ที่​กล่าว​ ถึง​วงโคจร​พิเศษ​ของ​ อิเล็กตรอน


3 ทฤษฎีควอนตัมเก่า (Old Quantum Theory) (1) ทฤษฎีควอนตัมภาคปฐมบท


ทฤษฎีควอนตัมเก่า อาจ​กล่าว​ได้​วา่ ทฤษฎี​ควอนตัม​เป็น​ทฤษฎี​ท​ด่ี ราม่า​ทส่ี ดุ ​ทฤษฎี​หนึง่ ​บน​โลก เพราะ​ ทฤษฎี​น​เ้ี ต็มไปด้วย​แนวคิด​และ​ปรากฏการณ์​แปลก​ประหลาด​ท​ข่ี ดั แย้ง​กบั ​ประสบการณ์​ใน​ ชีวติ ​ประจำวัน​ของ​มนุษย์เรา และ​ท​ส่ี ำคัญ มัน​ขดั แย้ง​กบั ​แนวคิด​พน้ื ฐาน​ของ​ฟสิ กิ ส์​แบบฉบับ​ ดั้งเดิม​อย่าง​รุนแรง​จน​เกิดก​ าร​วิเคราะห์ วิจารณ์ และ​วิจัย​กัน​อย่าง​หนัก​จน​ทุกวันนี้ ทฤษฎี​นี้​พูดถึง​อะไร? พูดร​ วมๆ ได้​ว่า เป็นท​ ฤษฎี​ที่​บรรยาย​ธรรมชาติข​ อง​สิ่งเ​ล็กๆ คำ​ว่า​เล็ก​นี่​พูด​ยาก แต่​บอก​ได้ว​ ่า​เล็กมากๆ เล็กใ​น​ระดับ​อะตอม! เนือ่ งจาก​ทฤษฎี​ควอนตัม​นน้ั ​ใหญ่โต และ​ม​วี วิ ฒ ั นาการ​ยาวนาน​จน​นกั ​ฟสิ กิ ส์​แบ่ง​มนั ​ ออก​เป็น 2 ยุค​คือ 1. ทฤษฎี​ควอนตัม​แบบเก่า 2. ทฤษฎี​ควอนตัม​ใหม่ หรือ กลศาสตร์ค​ วอนตัม (Quantum Mechanics) เรา​มา​เริ่ม​กันทีท่​ ฤษฎี​ควอนตัมเ​ก่า​กัน​ก่อน นัก​ฟิสิกส์​พบ​ว่า​ อะตอม​ไม่ใช่​สิ่งท​ ี่​เล็ก​ที่สุดท​ ี่​ประกอบขึ้น​เป็น​สิ่งต​ ่างๆ อะตอม​ ประกอบขึ้นม​ าจาก​สิ่งเ​ล็กๆ 3 ชนิดค​ ือ ‘โปรตอน’ ‘นิวตรอน’ และ ​‘อิเล็กตรอน’ แปล​ว่า สาร​ทุกอย่าง​บน​โลก​นี้​ประกอบขึ้น​จาก​สิ่ง​เล็กๆ 3 สิ่งน​ ี้! ชือ่ ​ของ​พวก​มนั ​ฟงั ​ด​ยู าก​และ​ไม่​เป็นมิตร แต่​พวก​มนั ​ประกอบขึน้ ​เป็น​สรรพสิง่ ​บน​โลก ด้วย​สัดส่วน​และ​การ​เรียงตัวต​ ่างกัน​ไป! พูด​งา่ ยๆ ว่า โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน ผสม​รวมกัน​แบบ​หนึง่ ​จะ​ได้​ทอง แต่​ ถ้า​รวม​อกี ​แบบ​หนึง่ ​จะ​ได้​สนิม รวมกัน​อกี ​แบบ​จะ​ได้​ผม แต่​รวมกัน​อกี ​แบบ​จะ​ได้​คณ ุ ! นัก​ฟิสิกส์​ชอบ​แนวคิด​นี้ เพราะ​มัน​บอกว่า​สรรพ​สาร​ล้วน​ประกอบ​จาก​ชิ้นเล​โก้​ เล็กๆ แค่ 3 แบบ มัน​ดู​เรียบ​ง่ายมาก​กกกกกกกกกกกก (นัก​ฟิสิกส์​ชอบ​อะไร​ง่ายๆ) แต่​ พวก​มัน​เรียงตัว​อย่างไร​จึง​ได้​ทอง เรียงตัว​อย่างไร​ได้​เป็น​ตะกั่ว? นี่​เป็น​ปัญหา​ทยี่​ ากมาก 1885 โจ​ฮานน์ ​บาลเมอร์ (Johann Balmer) นัก​คณิตศาสตร์​ ชาว​สวิส ค้นพบ​วธิ กี าร​คำนวณ​หา​สเปกตรัม​ของ​ไฮโดรเจน 4 เส้น​ที่​มองเห็นไ​ด้​ด้วย​ตาเปล่า​ได้​อย่าง​แม่นยำ

1888 โจ​ฮา​นเนส รดิ ​เบิรก์ (Johannes Rydberg) สร้าง​สตู ร​ของริด​เบิรก์ (Rydberg Formula) เพื่อ​ทำนาย​สเปกตรัม​อื่นๆ ที่​ยัง​ไม่มกี​ าร ​คน้ พบ​ได้ พูด​งา่ ยๆ เปนสูตร​ท​ด่ี ดั แปลงสูตร​ของ​บาลเมอร์ เพือ่ ใช้​


Old Quantum Theory (1) ทำไม​ยาก? เพราะ​ของ​พวก​น​ม้ี นั ​เล็กมากๆ แถม​ยงั ​ซบั ซ้อน​สดุ ๆ นัก​ฟสิ กิ ส์​เลย​เริม่ จาก​ อะไร​ง่ายๆ นั่น​คือ​การ​มอง​ไป​ที่​สาร​ที่​ง่ายๆ ที่สุดแ​ ล้ว​ศึกษา​มัน​นั่น​คือ ‘ไฮโดรเจน’ ไฮโดรเจน​เป็น​ธาตุ​ท​ง่ี า่ ยๆ และ​เบาๆ มากเพราะ​ประกอบ​จาก​โปรตอน​เม็ด​เดียว​บวก​ กับ​อเิ ล็กตรอน​เม็ด​เดียว (ซึง่ ไฮโดรเจนในบางชนิดมีนวิ ตรอนเขารวมเปนสวนประกอบดวย) แต่​เล็ก​แบบนั้น​กย็​ ังร​ วมกันจ​ น​เป็น​ดวงอาทิตย์ไ​ ด้! ส่วนหนึง่ ​ของ​ทฤษฎี​ควอนตัม​แบบเก่า เกิด​มา​เพือ่ ​อธิบาย​โครงสร้าง​ของ​เจ้า​ไฮโดรเจน​ นี่แหละ! น่า​ตื่นเต้น​ตรงไหน? ใส่​อัศเจรียท์​ ำไม? เพราะ​ไฮโดรเจน​ประกอบ​ไป​ด้วย​เม็ด​ตรงกลาง​เป็น​โปรตอน​หนึ่ง​เม็ด มี​อิเล็กตรอน​ วนๆๆๆ โคจร​รอบๆๆๆ เหมือน​แมลงหวี่ ทฤษฎี​ควอนตัม​เก่า​เกิด​มา​อธิบาย​วา่ ‘ทำไม​ อิเล็กตรอน​โคจร​เป็น​วงๆๆๆ ได้​ตลอด​เวลา’ ไฮโดรเจน​คือ​ธาตุเบา​ที่สุด​ใน​จักรวาล​แต่กลับ​หนัก​สมอง​อย่างยิ่ง! ใน​ยุค​นั้น​ไม่มีใคร​ รูว้ า่ ทำไม​อเิ ล็กตรอน​โคจร​รอบ​โปรตอน​ได้​อย่าง​ไม่ร้​เู หนือ่ ย มัน​วง่ิ ​ไป​ได้​สกั พัก​ก็​นา่ จะ​รว่ ง​ เข้าสู่​โปรตอน​ที่อยูต่​ รงกลาง​นี่​หว่า เฮ้ย! เนี​ยล ​บอห์ร (Niels Bohr) นัก​ฟิสิกส์​ผู้​เก่งกาจ เล่น​ฟุตบอล​ก็​พลิ้ว แถม​ยังเ​คย​เถียง​ ชนะ​อัลเบิร์ต ไอ​นสไตน์ เป็น​ผู้ให้​คำ​ตอบ​เรื่อง​นี้​เป็น​คน​แรก! “อ๋อ ก็​ง่ายๆ ที่​มัน​โคจร​ได้​โดย​ไม่​ร่วง​ลง​ไป​ก็​เพราะ​มัน​โคจร​ใน ‘วง​พิเศษ’ ไง” ผม​ได้ยิน​เรื่อง​นี้​ครั้งแรก​แล้ว​รู้สึกว่า “...อธิบาย​แล้ว​จิงดิ?” มันไ​ม่​มั่วไ​ป​หน่อย​รึ​ทั่น! (คิดในใจ) พอ​ไม่​รู้ว่า​ทำไม​ก็​ตอบ​ว่า​เพราะ​มัน​อยู่​ใน​วงโคจร​ พิเศษ​ซะ​งั้น แต่​ทุกคน​ยอม​เชื่อ! และเนี​ยล ​บอห์ร ก็ไ​ด้รับ​รางวัลโ​นเบล​เพราะ​แนวคิดน​ ี้! จะ​ไม่​เชื่อ​ก็​ยาก เพราะ​แนวคิด​แปลกๆ ขอ​งบ​อห์ร​สามารถ​ตอบ​คำ​ถาม​เกี่ยวกับ​ ไฮโดรเจน​ได้​มากมาย​จน​ทุกคน​ยอมรับ และ​เขา​นี่เอง​ที่​ได้​สร้างคำ​อธิบาย​เกี่ยวกับ​โลก​ ควอนตัม​ใหม่​มา​ให้​เรา​มึน​กัน​อีกครั้ง! ใน​การ​หา​เส้น​สเปกตรัม​อน่ื ๆ ​นอกเหนือ​ไป​จาก​ไฮโดรเจน จึง​นบั ​ ได้ว​ ่า​เป็น​สูตร​ที่​ใช้ได้​กว้าง​กว่า​สูตร​ของบาลเมอร์

1913 เนี​ยล ​บอห์ร ​สร้าง​ ‘แบบจำลอง​ไฮโดรเจน’ ​ที่​ใน​เวลา​ ต่อมา​สามารถ​ใช้​หา​สเปกตรัม​ของ​ไฮโดรเจน​ได้​ตรง​กับ​ สูตร​ของริด​เบิร์ก



เครื่องปรุงจักรวาล