Story of the world

ว่าด้วยศาสตร์ของจักรวาลวิทยา

by awakhal

 

จักรวาลวิทยา หมายความว่าการศึกษาเอกภพโดยทด ซึ่งนับว่าเป็นการศึกษาเล่าเรียนถึงสิ่งที่ใหญ่ที่สุดและเป็นขั้นแรกที่สุดในระยะเวลาหนึ่งเดียวกัน จักรวาลวิทยามุ่งตัดเส้นที่จะเรียนรู้ถึงองค์ทำและความเกี่ยวพันของสรรพสิ่งทั้งหลายในเอกภพ พร้อมกันกับพยายามที่จะรายงานความเป็นมาของเอกภพในอดีต และคาดการณ์ล่วงหน้าความเป็นไปของเอกภพในภายภาคหน้า เอกภพเป็นอย่างไร เอกภพมีขอบเขตจำกัดหรือไม่ เอกภพก่อเกิดขึ้นได้ทำนอง เพราะเพราะเหตุใดเอกภพจึงมีรูปร่างรูปร่างอย่างที่เป็นอยู่ในยุคปัจจุบัน และหนหน้าข้างหน้าเอกภพจะเป็นอย่างไร ปริศนากลุ่มนี้คือสิ่งที่นักจักรวาลวิทยาทั้งหมดสนใจ

 

จักรวาลวิทยาในคำอธิบายศัพท์ที่กว้างที่สุด จะหมายถึงการทำความทราบเอกภพโดยที่พักความรู้จากมากมายสาขาวิชา ไม่ว่าจะเป็น วิทยาศาสตร์ ปรัชญา พระศาสนา หรือศิลป์ แต่โดยประดาษในปัจจุบันนี้ จักรวาลวิทยาจะเป็นการเล่าเรียนเอกภพโดยใช้ขั้นตอนทางวิทยาศาสตร์ โดยโดยเจาะจงอย่างยิ่งในด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์ ซึ่งถือว่าเป็นยี่เครื่องใช้ไม้สอยยิ่งใหญ่ในการใช้ศึกษาเอกภพ เป็นที่รับผิดกันอย่างหลบฉากไม่ได้ว่า ยิ่งเรามีพิทยาทางด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์มากขึ้นเท่าใด เราก็จะยิ่งมีเนื้อความรู้เรื่องในเอกภพมากขึ้นแค่นั้น

 

มโนทัศน์เกี่ยวกับเอกภพของมนุษย์ยักกระสายไปตามคราว ชาวอียิปต์นมนานเชื่อว่าเอกภพต่อเรือด้วยโลกคือเทวดาเก็บ ซึ่งถูกขยายวงด้วยพื้นฟ้าคือเทพเจ้านัท ต่อมาเมื่อชาวกรีกโบราณศึกษาท้องฟ้าและการโคจรของดวงดาวมากขึ้น เขาก็สามารถสร้างแบบจำลองเอกภพที่สอดคล้องกับข้อมูลที่ได้จากการศึกษานั้น โดยให้โลกเป็นจุดศูนย์กลางของเอกภพ และมีดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ รวมทั้งดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ทั้งหลาย ดั้นด้นอยู่รายล้อม แบบเลียนแบบโลกเป็นใจกลางนี้เป็นที่ยอมรับกันมานับพันปี ก่อนที่โคเปอร์นิคัสจะเสนอแบบจำลองใหม่ที่ให้ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ด้วยเหตุผลว่าแบบจำลองนี้ใช้การคำนวณที่เร้นลับน้อยกว่า (หลักการของออคแคม) จะเห็นว่าความรอบรู้ความรู้ที่ทวีคูณนั้นทำให้คนมองโลกและเอกภพต่างออกไป

 

การเรียนรู้เอกภพรุ่งเรืองขึ้นอย่างรวดเร็วในระยะเวลาคริสต์ศตวรรษที่ 20 เพราะในศตวรรษนี้มีทฤษฎีใหม่ที่ให้พิทยาเกี่ยวกับเทพนิรมิตของเอกภพมากขึ้น เช่น แนวความคิดสัมพัทธภาพประดาษ และควอนตัมฟิสิกส์ รวมทั้งมีการพบหลายสิ่งที่เป็นผลอย่างมากต่อวงการจักรวาลวิทยา เช่น การพบว่าเอกภพพละลามตัว หรือไม่การพบการแผ่รังสีคอสมิกไมโครเวฟฉากหลัง ฯลฯ ทั้งตัวบทและการค้นพบใหม่ ๆ เหล่านี้ทำให้ทัศนียภาพของเอกภพในใจปุถุชนนั้นกระจ่างใสและละม้ายความจริงยิ่งขึ้น เช่นใดก็ตามก็ต้องยกนิ้วว่าสิ่งที่มนุษย์รู้เหตุด้วยเอกภพนั้นยังกระผีกริ้น และยังคงมีอีกหลายตัวปัญหาในทางจักรวาลวิทยาที่ยังคงเป็นปัญหาอยู่ในสมัยนี้


เรื่องของทฤษฎีสัมพัทธภาพอันโด่งดังของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

by awakhal

ทฤษฎีสัมพัทธภาพ เครื่องใช้อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คือกำเครื่องใช้แนวความคิดทางฟิสิกส์ 2 ตัวบท
คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพยอดเยี่ยมและแนวความคิดสัมพัทธภาพประดาษ
ทฤษฎีทั้งสองนี้ถือเผ่าพันธุ์ขึ้นเพื่อใช้นำเสนอข้อพิสูจน์ที่ว่าเกลียวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
นั้นไม่ได้กระทำตนตามกฎการขยับที่ข้าวของนิวตัน คลื่นแม่เหล็ก
กระแสไฟจะเปลี่ยนที่ด้วยเวคคงที่โดยไม่ขึ้นกับการเคลื่อนของผู้เพ่ง
แนวคิดคติของทั้ง 2 ทฤษฎีนี้ ตกว่า แม้ผู้สังเกตสองคนที่กำลังวังชาขยับเขยื้อนที่สัมพัทธ์
กันนั้นอาจจะตรวจทานวัดการแปรปรวนของครั้งและสถานภาพได้แตกต่างกันเหตุด้วยเหตุการณ์หนึ่งๆ
แต่ทั้งหญิบจะยังคงเห็นเห็นแก่นสารของกฎทางฟิสิกส์ที่ประหนึ่งกัน

ทฤษฎีสัมพัทธภาพเลิศ ได้รับการชักจูงเป็นครั้งแรก
ในงานศึกษาวิจัยของใช้ไอน์สไตน์เมื่อปี พ.ศ. 2448 (ค.ศ. 1905)
เรื่อง “พลศาสตร์ทางกระแสไฟของวัตถุที่กำลังกระดิกกระเดี้ยที่”
(On the Electrodynamics of Moving Bodies)
ทฤษฎีสัมพัทธภาพยอดเยี่ยม แสดงความสามารถให้เห็นว่าผู้พิจารณาที่อยู่ในกรอบพาดพิง
เฉื่อยที่กำลังขับที่สัมพัทธ์กันด้วยอัตราเร็วคงที่นั้น
จะไม่ทำเป็นทำการประลองใดๆ เพื่อหาว่าผู้ตรวจสอบคนใดมี “การเคลื่อนที่สัมบูรณ์” ทฤษฎีนี้มีสมมุติฐานทั้งนี้

1.อัตราเร็วแสงในสุญญากาศนั้นจะมีค่าเสมอสำหรับผู้สังเกตทุกคน
2.กฎทางฟิสิกส์ไม่แปรแลกภายใต้การแปลงกรอบอ้างอิงเฉื่อย

จากทฤษฎีนี้ ไอน์สไตน์ค้นพบผลสรุปที่น่าสนใจหลายอย่างในกรณีการขยับที่
ด้วยอัตราเร็วใกล้อัตราเร็วแสง ซึ่งขัดกับสามัญสำนึกของบุคคลทั่วไป


ธรรมชาติของการแผ่รังสีของวัตถุดำ

by awakhal

การแผ่รังสีของวัตถุดำ
วัสดุทุกขนานไม่ว่าจะร้อนใช่ไหมเย็นจะมีการดาดรังสีคลื่นแม่เหล็กกระแสไฟอกมา
โดยดารดาษเราเข้าใจว่าวัตถุปัจจัยร้อนเท่านั้นที่จะกระจายรังสีระลอกคลื่นแม่เหล็กกระแสไฟออกมา
เพราะว่าเรามักจะพบระลอกคลื่นแสงแผ่ออกมาจากวัตถุที่ร้อนตัวอย่างเช่นแสงจากดวงอาทิตย์
ภาสจากการลุกถ่านไม้หรืแสงจากไส้หลอดทังสเตนเป็นต้น
แต่ข้อสรุปแล้ววัตถุที่เย็นก็มีการดาดรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาอีกด้วย

เท่าแต่ความถี่ของระลอกคลื่นอยู่ในระยะเวลาของแสงสว่างน้อยมาก
ส่วนมากจะอยู่ในย่านความถี่ของเกลียวคลื่นอินฟราเรด
หากเรายืนอยู่ในห้องมืดนวทวารเรามีอุณหภูมิเกือบ 310 เคลวิน
จะคลายรังสีของแสงมาน้อยไม่ทำเป็นทำให้ห้องสว่างได้
เพราะคลื่นทิ่แผ่ออกมาโดยส่วนใหญ่อยู่ในอาณาเขตอินฟราเรด
เราพร้องเพรียกวัสดุที่มีงานแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านี้ว่าวัตถุดำ (Black  Body )

จากตัวผิวดวงอาทิตย์อุณหภูมิ 6,000 เคลวิน
จะซ่านรังสีคลื่นแม่เหล็กในน่านสรรพสิ่งแสงออกมามีความเข้มเลิศ
ถ่านไม้อุณหภูมิ 4,000 เคลวิน และไส้หลอดกาแฟทังสเตนอุณหภูมิ 3,000 เคลวิน
จะแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในอาณาเขตของคลื่นแสงเล็กลงมา

ปี ค.ศ. 1900 แพลงค์ได้แปลงภาพถ่ายแบบในการแผ่รังสีของวัสดุดำโดยถือว่าวัตถุดำ
ต่อเรือด้วยอะตอมคู่เป็นเบือและอะตอมทุกคู่จะมีการโยกด้วยข้อความถี่เทพนิรมิต
เช่นโดดกับการโยกของมวลผูกท้ายสปริง จึงทำให้มีการดาดรังสีคลื่นแม่เหล็กกระแสไฟอออกมา
โดยพลังงานที่แผ่ออกมาจากวัตถุดำแต่ละหมวดจะขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดการรัวสรรพสิ่งอะตอม
จำนวนอะตอมในสิ่งของ โดยมีขนาดของพลังงานเป็น         
E= hf,2hf,3hf,…


ประวัติการค้นพบอิเล็กตรอน

by awakhal

การค้นเจอะอิเล็กตรอน
เซอร์  วิลเลียม  ครุกส์ (Sir  Williams Crookes)  นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ 
(ในช่วงปี  พ.ศ. 2375 – 2462) ทำงานประลองการนำทางไฟฟ้าในหลอดกาแฟแก้วสูญญากาศ
ที่โค้งงอเป็นหัวมุมผนังพบว่าเกิดหัตถีเรืองแสงสีเขียวที่ผนังหลอดด้านในขัดต่อกับขั้วแคโทดซึ่งเป็นขั้วกระแสไฟฟ้าลบ  โชว์
ว่าเกิดรังสีออกมาออกจากขั้วแคโทด  จึงพร้องเพรียกว่ารังสีแคโทด (Cathode  Ray)
ในเวลาต่อมาได้ศึกษาถึงธรรมชาติของรังสีแคโทด  พบแหวปกติรังสีแคโทดเคลื่อนเป็น
เส้นตรง  แต่จะเคลื่อนคลาดทิศทางสนามกระแสไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก
การพบอิเล็กตรอนโดยการทดสอบของทอมสัน
เจ  เจ  ทอมสัน (J.J. Thomson) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ในปี พ.ศ.  2440
ใช้หลอดรังสีแคโทดหาอัตราส่วนประจุต่อมวล (q/m) ของฝุ่นได้เท่ากับ 1.76 X 10 11 คูลอมบ์ต่อโล
ซึ่งการทดสอบนี้ชี้ให้เห็นว่า รังสีแคโทดต่อเรือด้วยอนุภาคที่มีมวลและอิเล็กตรอน คือ ส่วนกอปรที่สำคัญของอะตอม
การหาประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนโดยการทดลองของมิลลิแกน
โรเบิร์ต  เอ  มิลลิแกน  ทำการลองทำและหายาประจุไฟฟ้าของอิเล็กตรอนได้สำเร็จ  โดยการ
วัดปริมาณประจุไฟฟ้าบนหยดน้ำมันดังนี้
แบบจำลองอะตอมข้าวของทอมสัน

ในปี พ.ศ. 2447  ทอมสัน เสนอว่า อะตอมมีโครงเหมือนทรงกลม มีประจุบวกกระพืออย่างสม่ำเสมอทั่วอะตอม
โดยอิเล็กตรอน(ประจุลบ)คละอยู่ด้วย และมีผลรวมทันกับประจุบวก 
อะตอมเป็นระหว่างกลางทางไฟฟ้าอะตอมแผ่รังสีแม่เหล็กกระแสไฟฟ้าเพราะอิเล็กตรอนสั่นแบบซิมเปิลฮาร์โมนิก
ข้อสังเกต  ที่แบบเลียนแบบอะตอมของทอมสันกล่าวตอบไม่ได้  คือ
ทำไมประจุบวกปนเปเป็นเนื้ออะตอมได้ทั้งที่ประจุบวกจำเป็นจะต้อง ออกแรงผลักกัน
ถ้าอิเล็กตรอนสั่นแบบซิมเปิลฮาร์โมนิกจะให้สะเปกตรัมโครงสร้างต่อเนื่องแต่จากการชิงชัย  พบว่า อะตอมให้สเปกตรัมแบบเส้น

แบบลอกอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์ด
รัทเทอร์ฟอร์ด  ทำการแข่งขันยิงรังสีแอลฟา  ให้ทะลุพ้นแผ่นโลหะบางๆ 
แล้ววัดการกระเจิงของรังสีแอลฟา  พบว่าอนุภาครังสีแอลฟาเกือบทั้งสูญสิ้นทะลวงผ่านแผ่นโลหะบาง 
โดยมีการคลาดเคลื่อนนิดหน่อยมีอนุภาคส่วนน้อยที่เบนไปและเบนไปเป็นมุมได้ถึงความจุ  90  องศาไม่ก็มากกว่า 90  องศา  
รัทเทอร์ฟอร์ด  ย่อและมุ่งเสนอแบบเลียนแบบอะตอมว่า  อะตอมประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าบวก 
รวมกันอยู่ที่ศูนย์กลาง  กู่เรียกว่า นิวเคลียส  ซึ่งถือว่าเป็นที่รวมของมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม
โดยมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสด้วยระยะห่างจากนิวเคลียสมากเมื่อเทียบกับปริมาตรของนิวเคลียสนั้น


หลักฟิสิกส์ของอะตอม

by awakhal

อะตอม
บุกเบิกทีแรกมนุษย์มีความเอาใจใส่เกี่ยวกับเค้าโครงของสสารเกิดจากการสังเกตเห็นสิ่งต่างๆ
ในธรรมชาติ มีสมบัติแตกต่างกัน เช่น หินเป็นของแข็งแรง น้ำเป็นของเหลวหรือไอน้ำ
ทำให้บุคคลเราคิดว่าวัตถุเหล่านั้นแต่ละชนิดประกอบด้วยอะไร มีโครงสร้างเป็นอย่างไร

แนวข้อคิดเห็นเกี่ยวกับโครงสร้างของสสารในสมัยกรีกโบราณ
ลูซิพพุส (ประมาณ พ.ศ. 93) เสนอแนวความคิดว่า ถ้าระยะห่างหรือมวลสารเป็นสิ่งที่แบ่งไปได้จำกัด
เมื่อแบ่งต่อๆ ไป จะได้หน่วยที่เล็กที่สุดที่มองไม่เห็น เรียกว่า อะตอม

ดิโมคริตุส (ประมาณการ พ.ศ. 83– 173) นักปราชญ์ ชาวกรีก รายงานแนวคิดกับเรื่องโครงสร้างสร้างสสารว่า
โลกกอปรด้วยสาร และที่ว่างสสาร สร้างด้วยอะตอม ซึ่งเป็นหน่วยที่เล็กที่สุด และแบ่งแยกต่อไปอีกไม่ได้
สสารแต่ละชนิดประกอบด้วยอะตอมที่มีเนื้อเหมือนกัน แต่มีขนาด รูปร่าง และการเรียงตัวต่างกัน จึงทำให้เกิดสสารต่างชนิดกัน การเปลี่ยนแปลงของสสารเกิดจาการเปลี่ยนแปลงลักษณะการจัดเรียงตัวของอะตอม

เอมเพโดคลีส (ประมาณ พ.ศ. 53– 113 ) ได้เสนอทัศนาทุกสิ่งสิ่งในธรรมชาติ ประกอบกิจด้วยสารมูลฐาน 4 ชนิด คือ ดิน น้ำ ลมไฟ
ในตำแหน่งซีกต่างๆ และยังมีชีวิตอยู่สิ่งที่มีอยู่อย่างต่อเนื่อง และไม่ยักกระสาย

อาริโตเติล (ประมาณ พ.ศ. 159– 221) อ่อนข้อทรรศนะของเอมเพโดคลีส พนมได้อธิบายแบบสร้างของสสารว่า
สารทุกฝ่ายมีเนื้อสืบเนื่อง ไม่มีช่องว่าง ไม่มีเนื้อสสารและศักยแบ่งออกลูกเป็นชิ้นเล็กๆ เท่าใดก็ได้ ไม่จำกัด นั่นคือ
ไม่มีอะตอม เขาเชื่อว่าสรรพสิ่งทั้งหลายในโลก ประกอบด้วยสารมูลฐาน 4 อย่าง คือ ดิน น้ำ ลม ไฟ
สสารชนิดเดียวกันจะทำด้วยองค์ประกอบกิจมูลฐานเหมือนกัน การเปลี่ยนไปเปลี่ยนมาของสสารเกิดขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบมูลฐาน


Scrappy Theme by Caroline Moore | Copyright 2012 Awakhal.com | Powered by WordPress