Newsletter subscribe
Origin and Evolution of The Universe

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#7 ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ตอนที่ 2 Einstein’s Thought Experiments

Posted: 09/03/2020 at 08:31   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

แต่เมื่อวัตถุมีขนาดเล็กกว่าอะตอมหรือมีความเร็วที่สูงใกล้เคียงกับความเร็วแสง กลศาสตร์ดั้งเดิม (Classical Mechanics) จะมีความถูกต้องน้อยลง ต้องใช้กลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ในการศึกษาแทน เพื่อให้มีความถูกต้องในการคำนวณสูงขึ้น โดยกลศาสตร์ควอนตัมจะเหมาะสมที่จะศึกษาการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีขนาดเล็กมาก ซึ่งได้ถูกปรับแต่งให้เข้ากับลักษณะของอะตอมในส่วนของความเป็นคลื่น-อนุภาคในอะตอมและโมเลกุล แต่เมื่อกลศาสตร์ทั้งสองไม่สามารถใช้ได้ จากกรณีที่วัตถุขนาดเล็กเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ทฤษฎีสนามควอนตัม (Quantum Field Theory) จึงเป็นตัวเลือกที่นำมาใช้ในการคำนวณแทนกลศาสตร์ทั้งสอง ไอแซค นิวตัน (Isaac Newton) เป็นคนแรกที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงและความเร่ง การศึกษาความสัมพันธ์นี้เรียกว่า กลศาสตร์ของนิวตัน (Newtonian mechanics) ซึ่งกลศาสตร์นิวตันไม่สามารถใช้ได้สำหรับทุกสถานการณ์ และมีแค่ 3 มิติ ไม่มีมิติของเวลาเข้ามาเกี่ยวข้อง และไม่มีความสัมพันธ์กันระหว่างเหตุการณ์ที่ 1 และเหตุการณ์ที่ 2 เมื่อ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพเมื่อต้นปี 1900 ทำให้เกิดการปฏิวัติความเข้าใจใหม่ในเรื่องของอวกาศและเวลา (space-time)  ในสมัยก่อน นิวตันมอง space-time ถูกตรึงอยู่กับที่ แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (Theory of special relativity; […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#6 ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ตอนที่ 1 Ether, Space-Time, Reference Frame

Posted: 12/02/2020 at 14:05   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ความแตกต่างระหว่างฟิสิกส์คลาสสิก (Classical physics) กับ ฟิสิกส์สมัยใหม่ (Modern physics) โดยทั่วไปฟิสิกส์คลาสสิก (Classical physics) เกิดขึ้นก่อนศตวรรษที่ 20 มักเกี่ยวข้องกับสสารและพลังงานที่มองเห็นได้ ใหญ่กว่าอะตอม โมเลกุล อิเล็กตรอน และนิวคลีไอ และเคลื่อนที่ช้ากว่าความเร็วแสง มีความแม่นยำในการอธิบายในขนาดมองเห็นได้ ซึ่งส่วนใหญ่อธิบายด้วย Newton’s laws  ฟิสิกส์สมัยใหม่ (Modern physics)  ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมของสสารและพลังงานภายใต้สภาวะที่สุดขั้ว หรือกับวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากหรือเล็กมาก atomic and subatomic scales ยกตัวอย่างเช่น ด้านฟิสิกส์อะตอม (Atomic physics) ซึ่งเป็นการศึกษาโครงสร้างของอะตอม (นิวเคลียสและอิเล็กตรอน) และด้านฟิสิกส์นิวเคลียร์ (์Nuclear physics) ซึ่งเป็นการศึกษาในระดับที่เล็กที่สุด คือการศึกษาคุณสมบัติของนิวเคลียสและกระบวนการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับนิวเคลียสที่เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ (นิวเคลียส ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานคือ โปรตอน (proton) และนิวตรอน (neutron)) สาขาฟิสิกส์นิวเคลียร์นี้เป็นฟิสิกส์พลังงานสูง เนื่องจากให้พลังงานที่สูงมากที่จำเป็นในการผลิตอนุภาคหลายชนิดในเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ ทฤษฎีหลักของฟิสิกส์สมัยใหม่มีอยู่ 2 ทฤษฎี นำเสนอภาพแนวคิดเรื่องอวกาศเวลาและสสารที่แตกต่างไปจากฟิสิกส์คลาสสิค […]

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

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#4 กฎลูกกระสูนปืนใหญ่ของนิวตันและวงโคจรของดาวเทียม

Posted: 07/12/2019 at 23:38   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ไอแซก นิวตัน ได้ใช้กฎความโน้มถ่วงสากล (Newton’s law of universal gravitation) อธิบายกฎข้อแรกการเคลื่อนที่ข้อแรกของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ (Kepler’s first law of planetary motion)  ถึงสาเหตุที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี นอกจากนี้นิวตันยังได้ขยายกฎข้อนี้อีก เขาพบว่าวงโคจรของวัตถุในอวกาศไม่ได้เป็นเพียงรูปวงรีเท่านั้น สมการของนิวตันให้วงโคจรที่เป็นไปได้อีกหลายแบบต่อไปนี้      slideplayer.com วงโคจรแบบปิดหรือแบบถูกยึดไว้ (Closed orbits or Bound orbits) ความเร็วของวัตถุจะน้อยกว่าความเร็วหลุดพ้นเสมอ เมื่อวัตถุเคลื่อนที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์และจะกลับมาเสมอ วงโคจรแบบปิดมี 2 แบบคือ วงโคจรแบบวงกลม (circular orbit) : ในความเป็นจริงไม่มีวัตถุในอวกาศที่มีวงโคจรเป็นวงกลมสมบูรณ์แบบ เนื่องจากวัตถุทุกตัวได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของวัตถุที่อยู่ข้างเคียง เห็นได้จากดาวเคราะห์ในระบบสุริยะของเราที่มีวงโคจรแบบวงรี อย่างไรก็ตามมีวัตถุขนาดเล็ก เช่น ดาวเทียมที่โคจรไปตามเส้นศูนย์สูตรของโลกด้วยความเร็วคงจะมีวงโคจรเป็นรูปวงกลมที่สมบูรณ์แบบ  วงโคจรแบบวงรี (elliptical orbit) : วงโคจรของดาวเคราะห์ทุกดวงเป็นรูปวงรี แต่จริงๆแล้ววงโคจรเหล่านี้ส่วนใหญ่จะมีค่าความความเอียงของวงโคจรน้อยมากจะดูเกือบเป็นวงกลม ยกเว้นวงโคจรของดาวพุธและวงโคจรของดาวพลูโตซึ่งไม่ถูกนับว่าเป็นดาวเคราะห์แล้ว จะมีค่าความเอียงของวงโคจรมากจนดูเป็นวงรีชัดเจน   วงโคจรแบบเปิดหรือแบบหลุดพ้น (Open orbits or […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#3 ความสัมพันธ์ระหว่างกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์กับกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

Posted: 18/11/2019 at 11:51   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton; 1641-1725) เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษและ “นักปรัชญาธรรมชาติ” ในยุคนั้นเขามีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ทำให้มีความก้าวหน้าด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์คณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอย่างมาก คำว่า “นิวโตเนียน (Newtonian)” ถูกใช้โดยคนรุ่นต่อๆมาเพื่ออธิบายถึงองค์ความรู้จากทฤษฎีของไอแซค นิวตัน ผู้ซึ่งได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในนักวิชาการผู้มีอิทธิพลมากที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ในช่วงสามศตวรรษต่อมา  นิวตันได้เขียนหนังสือ “Mathematical Principles of Natural Philosophy” (หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ) ซึ่งตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1687  อันเป็นรากฐานสำหรับกลศาสตร์ดั้งเดิมหรือกลศาสตร์คลาสสิก (classical mechanics) ในนั้นเขาได้ประกาศกฎการเคลื่อนที่สามข้อ (Newton’s laws of motion) และกฎความโน้มถ่วงสากล (Newton’s law of universal gravitation) ในช่วงต้นศตวรรษที่ 17 โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันได้ตีพิมพ์กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ (Kepler’s laws of planetary motion) ซึ่งบรรยายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ด้วยสมการคณิตศาสตร์ที่ใช้ข้อมูลการสังเกตุการณ์มาวิเคราะห์ แต่เคปเลอร์ไม่ได้อธิบายถึงสาเหตุที่ทำให้ดาวเคราะห์เคลื่อนที่อย่างนั้น แปดสิบปีต่อมา ไอแซก นิวตัน เป็นผู้มาอธิบาย […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#2 กฎการเคลื่อนที่และกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน

Posted: 09/11/2019 at 11:51   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

เราทราบกันดีแล้วว่า เซอร์ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton; 1641 – 1725 ) เป็นผู้ค้นพบแรงโน้มถ่วงของโลกจากการที่ผลแอปเปิ้ลตกลงมาขณะเขานั่งใต้ต้นแอปเปิ้ล นิวตันเป็นทั้งนักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ นักปรัชญา และนักเล่นแร่แปรธาตุชาวอังกฤษ ในปี 1687 นิวตันได้ตีพิมพ์หนังสือ “Mathematical Principles of Natural Philosophy” หนึ่งในหนังสือที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ เนื้อหาในหนังสือกล่าวถึง กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton’s law of motion) และกฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน (Newton‘s law of universal gravitation) นิวตันแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆบนโลกและในจักรวาลล้วนอยู่ภายใต้กฎธรรมชาติชนิดเดียวกัน โดยแสดงให้เห็นความสอดคล้องระหว่างทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขากับกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์ ซึ่งช่วยยืนยันแนวคิดดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางจักรวาล และทำให้เกิดความก้าวหน้าอย่างมากในการศึกษาจักรวาลวิทยา (cosmology)    Florence + The Machine – No Light, No Light    กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton‘s laws of […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#1 จักรวาลวิทยาสมัยโบราณ

Posted: 01/11/2019 at 16:50   /   Featured, Origin and Evolution of The Universe, Universe

M83 – Wait  – “This song makes me want to fly to the edge of the universe. There are somethings waiting to be discovered”     จักรวาลของเราประกอบด้วย อวกาศ (space) เวลา (time) และสิ่งที่อยู่ในจักรวาล ได้แก่ ดาวเคราะห์ (planets) ดาวฤกษ์ (stars) กาแลคซี (galaxies) สสารมืด (dark matter) ซึ่งเป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์ไม่สามารถมองเห็นได้ และพลังงานรูปแบบอื่นๆ จักรวาลวิทยา (Cosmology) คือการศึกษาจักรวาลและส่วนประกอบของมัน การกำเนิดของจักรวาล การวิวัฒนาการของจักรวาล และอนาคตของจักรวาลจะเป็นอย่างไร ปัจจุบันเครื่องมือสำคัญที่ใช้ในการศึกษาจักรวาลคือกระบวนการทางด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ การศึกษาจักรวาลก้าวหน้าขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 20 เพราะในช่วงเวลานั้นมีทฤษฎีใหม่ๆที่ให้การอธิบายและความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลมากขึ้น เช่น […]

No Comments read more