Newsletter subscribe
Universe

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#38 อายุของจักรวาล

Posted: 13/09/2021 at 11:01   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

นับตั้งแต่ทฤษฎีบิกแบงปรากฏ นักดาราศาสตร์ได้รู้ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้น แต่การหาจำนวนเทียนที่จะวางบนเค้กวันเกิดของจักรวาลนั้นพิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยาก นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับว่าจักรวาลที่สังเกตได้นั้นมีอายุระหว่าง 13.7-13.8 พันล้านปี นักดาราศาสตร์ประเมินอายุของจักรวาลในสองวิธี: 1) โดยการมองหาดาวที่เก่าแก่ที่สุด และ 2) โดยการวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาลและประมาณการกลับไปสู่บิกแบง      “Nothing Else Matters”     1. การมองหาดาวที่เก่าแก่ที่สุด 1.1 กระจุกดาวทรงกลม จักรวาลไม่สามารถมีอายุน้อยกว่าวัตถุที่อยู่ภายในได้ ด้วยการหาอายุของดาวฤกษ์ที่มีอายุมากที่สุด นักวิทยาศาสตร์สามารถรู้อายุของจักรวาลได้ กระจุกดาวทรงกลม (globular cluster) เป็นแหล่งรวมของดวงดาวที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมที่โคจรไปรอบๆ แกนกลางกาแล็กซี่ ดาวฤกษ์ในกระจุกดาวทรงกลมมีแรงโน้มถ่วงดึงดูดต่อกันค่อนข้างมาก ทำให้พวกมันรวมตัวเป็นกลุ่มทรงกลม มีความหนาแน่นของดาวค่อนข้างสูงโดยเฉพาะในจุดศูนย์กลาง  เป็นทฤษฎีที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันว่า เมื่อดาวฤกษ์ดวงแรกก่อตัวขึ้นในจักรวาลของเราเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน พวกมันมารวมกันเป็นกระจุกดาวทรงกลมอย่างรวดเร็ว จากนั้นกระจุกดาวเหล่านี้จึงรวมตัวกับกลุ่มอื่นเพื่อก่อตัวเป็นกาแล็กซี่แห่งแรก ซึ่งมีการเติบโตผ่านการควบรวมและพัฒนาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ด้วยเหตุนี้ นักดาราศาสตร์จึงสงสัยมานานแล้วว่าดาวที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาลจะอยู่ในกระจุกดาวทรงกลม   ภาพกระจุกดาวทรงกลม Messier 15 (M15) จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การซูมเข้าที่มุมขวาบนของภาพ แสดงให้เห็นว่าแกนกลางของกระจุกดาวทรงกลมประกอบด้วยดาวระยิบระยับมากกว่า 100,000 ดวง การศึกษาพบว่า Messier […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#33 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Gravitational Force

Posted: 03/09/2021 at 14:00   /   A Brief History of Time, Universe

ในกลศาสตร์ควอนตัม อนุภาคที่มีการหมุน (spin) 0, 1 หรือ 2 เป็นตัวนำพาแรงหรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคสสารทั้งหมด อนุภาคของสสารเช่น อิเล็กตรอนหรือควาร์ก จะปล่อยอนุภาคนำพาแรงต่างๆ ออกมา การปล่อยนี้ทำให้อนุภาคสสารมีการหดตัวและเปลี่ยนความเร็ว อนุภาคนำพาแรง (force-carrying particle) เมื่อชนกับอนุภาคสสารอื่นจะถูกดูดกลืน ซึ่งส่งผลต่อความเร็วของอนุภาคสสารที่สองนี้ด้วย ราวกับว่ามีแรงระหว่างอนุภาคสสารทั้งสอง อนุภาคนำพาแรงเหล่านี้ไม่เป็นไปตามหลักการกีดกันของเพาลี (Pauli exclusion principle) ซึ่งหมายความว่า เป็นอนุภาคที่สามารถแลกเปลี่ยนกันได้โดยไม่จำกัดจำนวน ดังนั้นจึงสามารถก่อให้เกิดพลังที่แข็งแกร่งได้ อย่างไรก็ตาม อนุภาคนำพาแรงที่มีมวลมาก การผลิตและแลกเปลี่ยนอนุภาคดังกล่าวในระยะทางไกลทำได้ยาก ดังนั้นแรงที่พวกมันนำพาจะมีเพียงระยะสั้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ถ้าอนุภาคนำพาแรงที่ไม่มีมวล แรงที่พวกมันนำพาจะไปได้ไกล กล่าวกันว่าอนุภาคนำพาแรงเป็นอนุภาคเสมือน (virtual particle) เนื่องจากเครื่องตรวจจับอนุภาคไม่สามารถตรวจจับอนุภาคเหล่านี้ได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าพวกมันมีอยู่จริง เพราะสามารถวัดผลกระทบที่เกิดจากพวกมันได้ นั่นคือ พวกมันก่อให้เกิดแรงระหว่างอนุภาคของสสาร อนุภาคที่มีการหมุน (spin) 0, 1 หรือ 2 ในบางกรณีเป็นอนุภาคจริง (real particle) เนื่องจากสามารถตรวจจับได้โดยตรง พวกมันปรากฏแก่เราในลักษณะคลื่น เช่น คลื่นแสงหรือคลื่นความโน้มถ่วง […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#37 โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล

Posted: 23/08/2021 at 14:59   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล เมื่อมองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน ดูเหมือนว่าดวงดาวและกาแล็กซี่จะกระจัดกระจายไปอย่างไม่เป็นระเบียบ อย่างไรก็ตาม จริงๆ แล้ว จักรวาลไม่ใช่สถานที่ที่สับสนวุ่นวาย ในทางตรงกันข้าม จักรวาลประกอบด้วยโครงสร้างที่เป็นระเบียบในระดับต่างๆ กัน ตั้งแต่ระบบขนาดเล็กอย่างโลกและระบบสุริยะของเรา ไปจนถึงกาแล็กซีที่มีดาวนับล้านล้านดวง และสุดท้ายโครงสร้างที่ใหญ่มากซึ่งมีกาแล็กซีหลายพันล้านแห่ง แม้ว่าจะมีกาแล็กซีบางแห่งที่อยู่อย่างโดดเดี่ยว แต่ส่วนใหญ่จะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มกาแล็กซี (galaxy group) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 50 กาแล็กซี และกระจุกกาแล็กซี (galaxy cluster) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 100-1,000 กาแล็กซี สำหรับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เป็นสมาชิกของกลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น (Local group) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 50 กว่ากาแล็กซี กลุ่มกาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซีจำนวนมากสามารถรวมตัวกันด้วยความโน้มถ่วง (gravity) เพื่อสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นถัดไป นั่นคือ กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ (supercluster) กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ (supercluster) สร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลที่เรียกว่า “เส้นใย (filament)” ซึ่งถูกคั่นด้วย “ช่องว่าง (void)” ขนาดใหญ่สีดำ ทำให้เรามองเห็นจักรวาลที่สังเกตได้เป็นโครงสร้างเหมือนเส้นใย ที่เรียกว่า “โครงข่ายจักรวาล (Cosmic web)” ซึ่งเป็นชื่อที่นักดาราศาสตร์ตั้งให้กับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล เส้นใยแต่ละเส้นของ […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#32 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : สสารและปฏิสสาร

Posted: 17/08/2021 at 11:52   /   A Brief History of Time, Universe

ความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับอิเล็กตรอนและอนุภาคที่มีการหมุน (สปิน) -½ อื่นๆ ยังไม่เกิดขึ้น จนกระทั่งปี 1928 เมื่อทฤษฎีหนึ่งได้ถูกเสนอโดย Paul Dirac ซึ่งเป็นผู้ได้รับเลือกให้ดำรงตำแหน่ง Lucasian Professorship of Mathematics ที่เคมบริดจ์ (ตำแหน่งศาสตราจารย์เดียวกันกับที่นิวตันเคยดำรงตำแหน่ง) ทฤษฎีของ Dirac เป็นทฤษฎีแรกที่รวมกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเข้าด้วยกัน มันใช้คณิตศาสตร์อธิบายว่าทำไมอิเล็กตรอนถึงมีการหมุน ½; นั่นคือเหตุผลที่มันดูไม่เหมือนเดิมถ้าคุณหมุนมันเพียงรอบเดียว คุณต้องหมุนมันถึงสองรอบเพื่อให้กลับมาเหมือนเดิมอีกครั้ง นอกจากนี้ทฤษฎีของ Dirac ยังทำนายว่าอิเล็กตรอนควรมีคู่แฝด: แอนติอิเล็กตรอน (antielectron) หรือโพซิตรอน (positron) การค้นพบโพซิตรอนในปี 1932 ยืนยันการทำนายของทฤษฎีของ Dirac ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1933 ตอนนี้เรารู้แล้วว่าอนุภาคทุกตัวมีปฏิอนุภาค (antiparticle) ซึ่งสามารถทำลายล้างซึ่งกันและกัน  อาจมีทั้งโลกและแอนติเวิร์ล (antiworld) ที่ประกอบด้วยแอนติพีเพิล (antipeople) ที่ถูกสร้างจากปฏิอนุภาค (antiparticle) อย่างไรก็ตาม หากคุณพบคู่แฝดของคุณ อย่าจับมือ! คุณทั้งคู่จะหายวับไปพร้อมกับแสงจ้า มีคำถามว่า ทำไมถึงมีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่ง และฉันจะกลับมากล่าวถึงเรื่องนี้ในบทต่อไป   […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#36 ภาพลวงตาของดวงจันทร์

Posted: 10/08/2021 at 13:43   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

คุณเคยสังเกตหรือไม่ว่าดวงจันทร์ดูใหญ่กว่าเมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้า แต่หลายชั่วโมงต่อมาเมื่อคุณแหงนมองท้องฟ้ายามค่ำคืน คุณจะสังเกตเห็นว่าตอนนี้ดวงจันทร์ดูเล็กลงมาก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า “ภาพลวงตาของดวงจันทร์ (Moon illusion)” ซึ่งจะเด่นชัดมากขึ้นในช่วงพระจันทร์เต็มดวง อันที่จริง ดวงจันทร์เมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้าไม่ได้มีขนาดใหญ่กว่าเมื่ออยู่สูงขึ้นไปบนท้องฟ้า   ภาพลวงตาของดวงจันทร์ ปัญหากวนใจนับพันปี vox.com ภาพลวงตาของดวงจันทร์เป็นที่รู้จักกันและทำให้ผู้คนงุนงงมากว่า 2,000 ปี อริสโตเติล (Aristotle, 384–322 ปีก่อนคริสตกาล) ได้บันทึกเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรก เขาเชื่อว่าชั้นบรรยากาศของโลกทำหน้าที่เป็นเลนส์ขยาย ขยายภาพดวงจันทร์ ทำให้ดวงจันทร์ดูมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้า เช่นเดียวกับที่น้ำสามารถทำให้วัตถุที่แช่อยู่ดูเหมือนมีขนาดใหญ่ขึ้นในสายตาของเรา แต่เราได้เรียนรู้ว่าสิ่งนี้ไม่เป็นความจริง แม้ว่าบรรยากาศจะเปลี่ยนสีของดวงจันทร์ที่เรารับรู้ได้ แต่ก็ไม่ได้ขยายขนาดของดวงจันทร์ให้ใหญ่ขึ้น  ผลกระทบจากการกระเจิงของชั้นบรรยากาศ บางครั้งทำให้ดวงจันทร์ปรากฏเป็นสีส้มหรือสีแดง แต่ไม่ได้เปลี่ยนแปลงขนาดที่ปรากฏของดวงจันทร์ เนื่องจากความหนาของชั้นบรรยากาศของโลกจะกรองแสงสีน้ำเงินที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าของแสงจันทร์ออก เหลือแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าของแสงจันทร์ส่องผ่านมายังดวงตาของคุณ ดังนั้นดวงจันทร์ที่ลอยต่ำจึงมีแนวโน้มที่จะดูเป็นสีแดงหรือสีส้ม   ยืนยันขนาดของดวงจันทร์ด้วยตัวคุณเอง freethoughtblogs.com ไม่นานมานี้ นักจิตวิทยาระบุว่าดวงจันทร์ขนาดมหึมาใกล้ขอบฟ้านั้น เป็นกลลวงแห่งจินตนาการอย่างแท้จริง อันที่จริงแล้วมันมีขนาดเท่ากันไม่ว่าจะอยู่ใกล้ขอบฟ้าหรืออยู่บนท้องฟ้า คุณสามารถยืนยันได้ง่ายๆ ว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดของดวงจันทร์เมื่ออยู่ใกล้ขอบฟ้าเทียบกับเมื่ออยู่บนท้องฟ้า โดยทำการทดลองง่ายๆ ตั้งกล้องไว้บนขาตั้งกล้องและถ่ายภาพดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่กำลังขึ้นหลายภาพ เมื่อดวงจันทร์อยู่สูงบนท้องฟ้า ให้ย้อนกลับไปและเปรียบเทียบขนาดของดวงจันทร์ในภาพถ่ายของคุณ คุณจะเห็นว่าภาพถ่ายของดวงจันทร์ที่กำลังขึ้นและเมื่ออยู่สูงบนท้องฟ้า แสดงให้เห็นว่าขนาดของดวงจันทร์ไม่มีความแตกต่างกัน อีกวิธีหนึ่งในการทดสอบคือ นำกระดาษแผ่นหนึ่งมาม้วน ให้ขอบของม้วนกระดาษที่เป็นวงกลมตรงกับขอบของพระจันทร์เต็มดวงที่ขอบฟ้า แล้วติดเทปกระดาษขนาดนั้นไว้ แล้วใช้ดูดวงจันทร์ที่กำลังขึ้น […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#31 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : การมองดูอะตอมและการหมุนของอนุภาค

Posted: 01/08/2021 at 11:18   /   A Brief History of Time, Universe

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าอะตอมหรือโปรตอนและนิวตรอนภายในอะตอมยังสามารถแบ่งแยกได้อีก ดังนั้นคำถามคือ อะไรคืออนุภาคมูลฐานที่แท้จริง ซึ่งเป็นหน่วยการสร้างพื้นฐานที่ใช้สร้างทุกสิ่งทุกอย่าง เนื่องจากความยาวคลื่นของแสงนั้นใหญ่กว่าขนาดของอะตอมมาก เราจึงไม่สามารถ “มอง” ส่วนต่างๆ ของอะตอมในลักษณะปกติได้ เราจำเป็นต้องใช้สิ่งที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่ามาก ดังที่เราเห็นในบทที่แล้ว กลศาสตร์ควอนตัมบอกเราว่าจริงๆ แล้วอนุภาคทั้งหมดเป็นคลื่น และยิ่งพลังงานของอนุภาคสูงเท่าใด ความยาวคลื่นที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น ดังนั้นคำตอบที่ดีที่สุดที่เราสามารถให้สำหรับคำถามของเรานั้น ขึ้นอยู่กับว่าเรามีพลังงานของอนุภาคสูงแค่ไหน เพราะสิ่งนี้เป็นตัวกำหนดว่าเราจะสามารถมองเห็นสิ่งเล็กๆได้ขนาดไหน พลังงานของอนุภาคเหล่านี้มักจะวัดเป็นหน่วยที่เรียกว่า อิเล็กตรอนโวลต์ (ในการทดลองของทอมสันกับอิเล็กตรอน เราเห็นว่าเขาใช้สนามไฟฟ้าเร่งอิเล็กตรอน พลังงานที่อิเล็กตรอนได้รับจากสนามไฟฟ้า 1 โวลต์ เรียกว่า อิเล็กตรอนโวลต์) ในศตวรรษที่ 19 มีเพียงพลังงานของอนุภาคที่ผู้คนรู้วิธีใช้เท่านั้นคือ พลังงานต่ำ 2-3 อิเล็กตรอนโวลต์ที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี เช่น การเผาไหม้ แต่ก่อนเชื่อกันว่าอะตอมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด ในการทดลองของรัทเทอร์ฟอร์ด อนุภาคแอลฟามีพลังงานเป็นล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ไม่นานมานี้เราได้เรียนรู้วิธีใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้พลังงานแก่อนุภาคตั้งแต่แรกเริ่มนับล้านอิเล็กตรอนโวลต์ และจากนั้นก็เพิ่มเป็นพันๆ ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ทำให้เรารู้ว่าอนุภาคที่เชื่อว่าเป็น “อนุภาคมูลฐาน” เมื่อสามสิบปีก่อนนั้น อันที่จริงประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กกว่า นักวิทยาศาสตร์ตั้งเป้าที่จะควบคุมพลังงานที่สูงกว่าที่เคย เพื่อดูอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่าที่เคย สิ่งนี้เป็นไปได้อย่างแน่นอน แต่เรามีเหตุผลทางทฤษฎีบางประการที่เชื่อว่าเรามีความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบพื้นฐานของธรรมชาติและได้พบอนุภาคที่เล็กที่สุดแล้ว   การมองดูอะตอม กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง (Optical microscope) มีมานานหลายปีแล้ว […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#35 กรวยแสง

Posted: 26/07/2021 at 15:06   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

ตลอดประวัติศาสตร์ แสงเป็นสัญญาณที่เชื่อมอดีต ปัจจุบัน และอนาคต และนำมาซึ่งจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเวลา คุณสมบัติของแสง: แสงมีความเร็วคงที่ไม่เปลี่ยนแปลง ประมาณ 300,000 กม./วินาที มันไม่มีมวล แสงเดินทางเป็นเส้นตรง (แต่มันจะโค้งงอเมื่อเข้าใกล้วัตถุขนาดใหญ่) และไม่มีสิ่งใดเดินทางได้เร็วกว่าแสง ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไป กรวยแสง (Light cone) เป็นแผนภาพของอวกาศ-เวลา (space-time) ซึ่งแสดงถึงการแพร่กระจายของแสงออกจากจุดกำเนิดไปในอวกาศ-เวลา เหตุการณ์ทั้งหมดภายในกรวยแสงมีความเชื่อมโยงกัน ให้เราจินตนาการถึงเหตุการณ์ที่มีการระเบิด ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ แสงที่แผ่ออกมาจากเหตุการณ์นี้จะก่อตัวเป็นวงกลมที่ขยายตัวออกไป มันจะเหมือนกับระลอกคลื่นที่กระจายออกไปบนพื้นผิวของสระน้ำเมื่อโยนก้อนหินลงไป ระลอกคลื่นจะกระจายออกเป็นวงกลมที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป ดังที่แสดงในแอนิเมชั่นด้านล่างนี้                 วิธีการง่ายที่สุดที่จะจินตนาการถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในอวกาศ-เวลา (space-time) สามารถทำโดยการนำภาพถ่ายของระลอกคลื่นที่เกิดขึ้นในแต่ละวินาทีมาวางเรียงซ้อนกัน เราจะสามารถมองเห็นแสงที่แผ่กระจายออกจากเหตุการณ์หนึ่งๆ ครอบคลุมพื้นที่มากขึ้นเรื่อยๆ ตามเวลาที่ผ่านไป จนได้เป็นรูปทรงกรวย  ในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ไอน์สไตน์ระบุว่าความเร็วแสงมีค่าคงที่ ดังนั้นการแผ่ขยายตัวของกรวยแสงนั้น เป็นไปอย่างคงที่และแน่นอน             […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#30 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : ควาร์ก

Posted: 20/07/2021 at 16:05   /   A Brief History of Time, Universe

มาถึงตอนนี้ มีข้อสงสัยแล้วว่าอะตอมเหล่านี้ไม่สามารถแบ่งแยกได้ เมื่อหลายปีก่อน เจ. เจ. ทอมสัน (J.J. Thomson) แห่งวิทยาลัยทรินิตีในเคมบริดจ์ ได้สาธิตการมีอยู่ของอนุภาคของสสารที่เรียกว่า “อิเล็กตรอน” ซึ่งมีมวลน้อยกว่าหนึ่งในพันของอะตอมที่เบาที่สุด (อะตอมของธาตุไฮโดรเจน-ผู้เขียน) เจ. เจ. ทอมสัน เริ่มทดลองกับหลอดรังสีแคโทดซึ่งเป็นหลอดแก้วเหมือนหลอดภาพทีวีสมัยใหม่ ไส้หลอดโลหะที่ร้อนจะปล่อยอิเล็กตรอน และเนื่องจากอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ จึงสามารถใช้สนามไฟฟ้าเพื่อเร่งพวกมันไปกระทบหน้าจอที่เคลือบด้วยสารเรืองแสงได้ เมื่ออิเล็กตรอนชนหน้าจอ จะเกิดแสงวาบขึ้น ในไม่ช้า เจ. เจ. ทอมสัน ก็ตระหนักว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้ต้องมาจากภายในอะตอมเอง หลังจากที่ เจ.เจ. ทอมป์สัน ได้พิสูจน์การมีอยู่ของอิเล็กตรอนแล้ว ต่อมาในปี 1911 นักฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) ได้แสดงให้เห็นว่าอะตอมของสสารมีโครงสร้างภายในซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีประจุบวกขนาดเล็กมาก และมีอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งโคจรรอบนิวเคลียส เขาอนุมานสิ่งนี้โดยการวิเคราะห์วิธีที่อนุภาคแอลฟาซึ่งเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกที่อะตอมของธาตุกัมมันตภาพรังสีปล่อยออกมา จะเบี่ยงเบนไปเมื่อชนกับอะตอม   ในตอนแรก เชื่อกันว่านิวเคลียสของอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนและอนุภาคที่มีประจุบวกที่เรียกว่า “โปรตอน” ซึ่งมาจากคำภาษากรีกที่แปลว่า “ก่อน” เพราะเชื่อกันว่าเป็นหน่วยมูลฐานที่ประกอบเป็นสสาร อย่างไรก็ตามในปี 1932 เจมส์ แชดวิก (James Chadwick) […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#34 การซ้อนทับควอมตัมและจักรวาลคู่ขนาน

Posted: 01/07/2021 at 10:31   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

การทดลองแบบ Double-slit ที่ยืนยันลักษณะทวิภาคของคลื่น-อนุภาคของแสงและสสาร ในกลศาสตร์ควอนตัมแสดงถึงความจริงที่ว่า “แสงและสสารแสดงพฤติกรรมของทั้งคลื่นและอนุภาค” ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ สิ่งนี้เรียกว่า “ทวิภาคของคลื่น-อนุภาค (Wave–particle duality)” การศึกษาว่าแสงมีพฤติกรรมเป็นคลื่นหรืออนุภาคย้อนไปถึงศตวรรษที่ 17 ในยุคนั้นนักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เห็นด้วยกับทฤษฎีแสงของนิวตัน ที่เชื่อว่าแสงประกอบขึ้นด้วยอนุภาคเล็กๆ ที่เรียกว่า “คอพัสเคิล (corpuscles)” ซึ่งปัจจุบันเราเรียกว่า “โฟตอน (photon)” อีกสองร้อยกว่าปีต่อมาในปี 1905 ไอน์สไตน์เป็นผู้ว่ายืนยันว่าแสงเป็นกลุ่มของอนุภาคที่มีพลังงานจากการอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ในปี 1801 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ โธมัส ยัง (Thomas Young) ได้ออกแบบการทดลองที่เรียกว่า “การทดลองแบบ 2 ช่อง (Double-slit Experiment)” กับแสง (ซึ่งเป็นอนุภาคที่ไม่มีมวล) เพื่อแสดงให้เห็นว่า “แสงมีคุณสมบัติของคลื่น”  ในการทดลอง Young เล็งลำแสงไปที่สิ่งกีดขวางที่มีช่องเปิดเล็กๆ สองช่อง ซึ่งมีการวางฉากข้างหลังช่องเปิดทั้งสอง เขาให้เหตุผลว่า หากแสงประกอบด้วยอนุภาค อนุภาคเหล่านั้นควรเดินทางเป็นเส้นตรงผ่านช่องเปิด และปรากฎเป็นแสงเพียงสองเส้นบนฉากข้างหลังในแนวเดียวกับช่องเปิด แต่จากการทดลอง Young ได้สังเกตเห็นแสงบนฉากปรากฏเป็นแถบสว่างและแถบมืดเรียงสลับกัน ซึ่งเป็นรูปแบบที่สร้างได้ด้วยคลื่นเท่านั้น อธิบายได้ว่าเมื่อแสงจากแหล่งกำเนิดเดินทางผ่านช่องเปิดเล็กๆ 2 […]

No Comments read more

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