Newsletter subscribe
Tag: ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#17 บทที่ 2 อวกาศ-เวลา : การยืดออกของเวลา

Posted: 12/01/2021 at 13:26   /   A Brief History of Time, Universe

การคาดการณ์อีกประการหนึ่งของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปคือเวลาควรจะช้าลงเมื่อเข้าใกล้วัตถุขนาดใหญ่เช่นโลก เนื่องจากมีความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานของแสงและความถี่ของมัน (นั่นคือจำนวนคลื่นของแสงต่อวินาที) ยิ่งพลังงานมากความถี่ก็จะยิ่งสูงขึ้น เมื่อแสงเดินทางขึ้นไปในสนามโน้มถ่วงของโลก มันจะสูญเสียพลังงานเพื่อหนีจากสนามโน้มถ่วงของโลก ทำให้ความถี่ของมันก็จะลดลง (ซึ่งหมายความว่าระยะเวลาระหว่างยอดคลื่นลูกหนึ่งและยอดคลื่นถัดไปจะเพิ่มขึ้น) สำหรับผู้สังเกตการณ์ที่อยู่เหนือพื้นโลกดูเหมือนว่าทุกสิ่งที่อยู่ด้านล่างเกิดขึ้นช้ากว่าจุดที่ผู้สังเกตการณ์อยู่ การทำนายนี้ได้รับการทดสอบในปี 1962 โดยใช้นาฬิกาคู่หนึ่งที่มีความแม่นยำสูงซึ่งติดตั้งที่ด้านบนและด้านล่างของหอส่งน้ำ พบว่านาฬิกาที่อยู่ด้านล่างซึ่งอยู่ใกล้พื้นโลกทำงานช้ากว่านาฬิกาที่อยู่ด้านบนตามคำทำนายในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในปัจจุบันความแตกต่างของความเร็วของนาฬิกาที่ระดับความสูงต่างกันเหนือพื้นโลกมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งต่อระบบนำทางสำหรับดาวเทียม หากใครละเลยการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ตำแหน่งจุดบอกพิกัดที่คำนวณได้จะคลาดเคลื่อนไปหลายไมล์ทีเดียว! กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันยุติความคิดเรื่องตำแหน่งสัมบูรณ์ (absolute position) ในอวกาศ ทฤษฎีสัมพัทธภาพยุติความคิดเรื่องเวลาสัมบูรณ์ (absolute time) พิจารณาฝาแฝดคู่หนึ่ง สมมติว่าแฝดคนหนึ่งไปอาศัยอยู่บนยอดเขาในขณะที่อีกคนอยู่ที่ระดับน้ำทะเล แฝดคนแรกจะอายุเร็วกว่าคนที่สอง ดังนั้นหากพวกเขาพบกันอีกคนหนึ่งจะแก่กว่าอีกคน ในกรณีนี้ความแตกต่างของอายุมีเพียงเล็กน้อยมาก แต่ความแตกต่างของอายุจะมากกว่านี้มาก ถ้าฝาแฝดคนใดคนหนึ่งเดินทางไกลในยานอวกาศด้วยความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง เมื่อเขากลับมาเขาจะเด็กกว่าคนที่อยู่บนโลกมาก สิ่งนี้เรียกว่า twin paradox ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ จริงๆแล้วไม่มีเวลาที่แน่นอน แต่และคนจะมีเวลาในการวัดของตัวเอง ขึ้นอยู่กับว่าเขาอยู่ที่ไหนและเคลื่อนไหวอย่างไร   Gravitational Redshift youtube.com ปรากฏการณ์ Gravitational redshift เกิดจากอนุภาคของแสงหรือโฟตอนเมื่อเดินทางผ่านวัตถุที่มีมวลมาก มันจะตกลงไปในบ่อความโน้มถ่วง (gravitational well) ที่เกิดจากการโค้งงอของอวกาศ-เวลา สิ่งที่เกิดขึ้นคือมันพยายามปีนออกจากบ่อความโน้มถ่วง โฟตอนต้องใช้พลังงานในการหลบหนี แต่ในเวลาเดียวกันโฟตอนไม่สามารถลดความเร็วลงได้ มันต้องเดินทางที่ความเร็วแสงเสมอ เนื่องจากพลังงานเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความถี่คลื่น […]

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