Newsletter subscribe
Tag: Double-slit Experiment

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#26 บทที่ 4 หลักความไม่แน่นอน : ทวิภาคของคลื่น-อนุภาคของแสงและสสาร

Posted: 29/04/2021 at 14:51   /   A Brief History of Time, Universe

โดยทั่วไปกลศาสตร์ควอนตัมไม่ได้ทำนายผลลัพธ์ที่แน่นอนเพียงอย่างเดียวสำหรับการสังเกต แต่จะคาดการณ์ผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่งและบอกให้เราทราบว่าแต่ละอย่างมีความเป็นไปได้มากน้อยเพียงใด กล่าวคือถ้ามีการวัดแบบเดียวกันในระบบที่คล้ายคลึงกันจำนวนมากซึ่งแต่ละระบบเริ่มต้นด้วยวิธีเดียวกัน เราจะพบว่าผลลัพธ์ของการวัดจะเป็น A ในบางกรณีเป็น B เราสามารถคาดเดาจำนวนครั้งโดยประมาณว่าผลลัพธ์จะเป็น A หรือ B แต่ไม่สามารถทำนายผลลัพธ์เฉพาะของการวัดแต่ละครั้งได้ กลศาสตร์ควอนตัมจึงนำองค์ประกอบที่ไม่อาจหลีกเลี่ยงได้ของ “ความไม่สามารถคาดเดาได้ (Unpredictability)” หรือ “การสุ่ม (Randomness)” เข้ามาในวิทยาศาสตร์ ไอน์สไตน์คัดค้านเรื่องนี้อย่างรุนแรงแม้ว่าเขาจะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาแนวคิดเหล่านี้ก็ตาม ไอน์สไตน์ได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานทฤษฎีควอนตัม อย่างไรก็ตามไอน์สไตน์ไม่เคยยอมรับว่าจักรวาลถูกปกครองโดยบังเอิญ ความรู้สึกของเขาถูกสรุปไว้ในคำพูดที่มีชื่อเสียงของเขา“ พระเจ้าไม่เล่นลูกเต๋า” อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ ส่วนใหญ่เต็มใจที่จะยอมรับกลศาสตร์ควอนตัม เพราะมันเห็นด้วยอย่างสมบูรณ์กับการทดลอง อันที่จริงมันเป็นทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จอย่างโดดเด่นและอยู่ภายใต้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่เกือบทั้งหมด ควบคุมพฤติกรรมของทรานซิสเตอร์และวงจรรวมซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น โทรทัศน์และคอมพิวเตอร์ และยังเป็นพื้นฐานของเคมีและชีววิทยาสมัยใหม่ พื้นที่เดียวของวิทยาศาสตร์กายภาพที่กลศาสตร์ควอนตัมยังไม่ได้รวมเข้าด้วยกันอย่างเหมาะสมคือความโน้มถ่วงและโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล   ในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 มีความก้าวหน้าอย่างมากในวงการฟิสิกส์ ฟิสิกส์คลาสสิกแบบนิวตันในเวลานั้นได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในวงการวิทยาศาสตร์ว่ามีความสามารถในการอธิบายและทำนายปรากฏการณ์ต่างๆได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตามในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์พบว่ากฎของกลศาสตร์คลาสสิกใช้ไม่ได้ในระดับอะตอมและการทดลอง เช่น ปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ผลจากการสังเกตเหล่านี้นักฟิสิกส์ได้สรุปชุดของทฤษฎีที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อ กลศาสตร์ควอนตัม (Quantum mechanics) ซึ่งเปลี่ยนวิธีที่นักฟิสิกส์มองจักรวาลโดยสิ้นเชิง และยังเป็นจุดสิ้นสุดของความคิดที่ว่าจักรวาลสามารถคาดเดาได้ ทฤษฎีทางกายภาพทั่วไปบอกคุณว่าระบบคืออะไรและวิวัฒนาการไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป กลศาสตร์ควอนตัมก็ทำเช่นกัน แต่ยังมาพร้อมกับชุดกฎใหม่ทั้งหมดซึ่งควบคุมสิ่งที่จะเกิดขึ้นเมื่อสังเกตหรือวัดระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งผลการวัดไม่สามารถทำนายด้วยความมั่นใจอย่างสมบูรณ์แบบ สิ่งที่ดีที่สุดที่เราทำได้คือคำนวณ “ความน่าจะเป็น […]

No Comments read more