index  49

ทฤษฎีอีเทอร์อยู่กับที่

ถ้าแสงเป็นคลื่นในตัวกลางยืดหยุ่นเรียก   อีเทอร์  ความเร็วของแสงควรจะเพิ่มขึ้นสำหรับคนในยานอวกาศ  a   ซึ่งกำลังเคลื่อนที่เข้าหาแสง  และลดลงสำหรับคนในยานอวกาศ  b   ซึ่งกำลังเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกับแสง

ไม่พบความแตกต่างความเร็วของแสงในทิศทางการโคจรของโลกกับทิศทางที่ตั้งฉาก

      ก้าวสำคัญของการค้นพบทฤษฎีควอนตัม  คือ ข้อเสนอแนะโดยมักซ์  พลังค์ ในปี   ค.ศ.  1900   ว่าแสงจะมาเป็นก้อนเล็กๆเสมอ  ที่เขาเรียกว่าควอนตัม   แต่ในขณะที่สมมติฐานของพลังค์  สามารถอธิบายการแผ่รังสีของวัตถุร้อนได้เป็นอย่างดี   ปัญหาสำคัญของสมมติฐานก็ไม่ทราบกัน   จนกระทั่งกลางทศวรรษ  1920   เมื่อเวิร์นเนอร์  ไฮเซนเบิร์ก   ได้เสนอหลักความไม่แน่นอนอันโด่งดังของเขา  ไฮเซนเบิร์กกล่าวถึงผลจากสมมติฐานของพลังค์ว่า   เรายิ่งพยายามวัดตำแหน่งของวัตถุให้ได้แม่นยำเท่าใด  เราก็จะสามารถวัดความเร็วของวัตถุได้แม่นยำน้อยลงเท่านั้น   และในทางตรงกันข้าม

      อย่างสั้นๆคือ  เขาแสดงให้เห็นว่า   สำหรับอนุภาคหนึ่ง   ความไม่แน่นอนของตำแหน่ง  คูณกับความไม่แน่นอนของโมเมนตัม  ต้องมีค่ามากกว่าค่านิจของพลังค์เสมอ   ซึ่งเป็นปริมาณสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดพลังงานหนึ่งควอนตัมของแสง

การสั่นของสตริง

      ในทฤษฎีของสตริง  วัตถุพื้นฐานไม่ใช่อนุภาค   ซึ่งอยู่เป็นจุดในตำแหน่งหนึ่ง  แต่เป็นสตริงหนึ่งมิติ  สตริงเหล่านี้อาจมีจุดปลายทั้งสอง   หรืออาจจับต่อกันเป็นวงปิด 

       สตริงในทฤษฎีสตริงก็จะคล้ายๆกับสายไวโอลิน  ที่มีการสั่นเป็นบางรูปแบบ  หรือความถี่พ้อง   (Resonance   frequency)  ซึ่งมีความยาวคลื่นลงตัวพอดีอยู่ระหว่างสองปลายสาย

       แต่ในขณะที่ความถี่พ้องของไวโอลินที่ต่างกัน   ทำให้เกิดเสียงโน๊ตดนตรีต่างกัน  การสั่นของสตริงที่ต่างกันทำให้เกิดเป็นมวล  และแรงจากประจุที่ต่างกัน  ซึ่งมีความหมายเป็นอนุภาคมูลฐาน   กล่าวอย่างหยาบๆ   คือความยาวคลื่นการสั่นของสตริงยิ่งสั้นลงอนุภาคก็จะมีมวลเพิ่มมากขึ้น

  โฮโลกราฟฟี  จริงๆ แล้ว   เป็นปรากฎการแทรกสอดของคลื่น   โฮโลแกรมถูกสร้างขึ้นมาเมื่อแสงจากเลเซอร์หนึ่งถูกแยกออกเป็นสองรังสี  a    และ  b     รังสี  b   สะท้อนจากวัตถุ  c ลงสู่แผ่นไวต่อแสง  d    อีกรังสีหนึ่งคือ   a   ทะลุผ่านเลนส์  e    และชนกับแสงสะท้อนของ   b   ทำให้เกิดรูปแบบการแทรกสอดขึ้นทีแผ่นรับแสง  

   เมื่อแสงเลเซอร์ถูกฉายทะลุผ่านแผ่นที่ล้าง  (แผ่นฟิลม์)  แล้ว   ภาพสามมิติ เต็มตัววัตถุต้นแบบก็เกิดขึ้น   ผู้สังเกตคนหนึ่งสามารถเดินรอบภาพโฮโลแกรม  แล้วก็เห็นใบหน้าส่วนอื่นของภาพที่โดยปรกติจะถูกบังมิให้เห็นโดยกล้องทั่วไป  

   ผิวสองมิติของแผ่นฟิล์มทางซ้ายไม่เหมือนกับผิวภาพถ่ายทั่วไป   มันมีสมบัติพิเศษที่ชวนทึ่งว่า  เศษชิ้นเล็กๆของผิวมีข้อมูลข่าวสารที่จำเป็นที่จำเป็นสำหรับการสร้างภาพเต็มขึ้นมาใหม่

ปรากฎการณ์ดอปเปอร์

    ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วและความยาวคลื่นซึ่งเรียกว่า   ปรากฎการณ์ดอปเปอร์   เกิดขึ้นเป็นประสบการณ์ประจำวัน 

    เสียงเครื่องบินที่บินผ่านเหนือศีรษะในขณะที่เครื่องบินกำลังบินเข้าใกล้  เสียงเครื่องยนต์จะดังสูงขึ้น   และเมื่อเครื่องบินบินถึงจุดเหนือศีรษะและห่างหายไป  เสียงจะดังต่ำลง  เสียงที่สูงขึ้นเป็นเสียงของคลื่นเสียงที่มีความยาวคลื่นสั้นลง  (ระยะทางระหว่างยอดคลื่นหนึ่งถึงยอดคลื่นถัดไป)   และความถี่สูงขึ้น  (จำนวนคลื่นต่อวินาที)   

    นี่เป็นเพราะว่า  ในขณะที่เครื่องบินกำลังบินเข้าหาตัวคุณ  มันจะอยู่ใกล้คุณมากขึ้น  ขณะที่กำลังปล่อยยอดคลื่นถัดไป   ทำให้ระยะทางระหว่างยอดคลื่นลดลง

    เช่นเดียวกัน  ในขณะที่เครื่องบินกำลังบินห่างออกไป   ความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น  และคลื่นเสียงที่คุณได้รับจะต่ำลง (ความถี่ลดลง)

ปรากฎการณ์ดอปเปอร์เกิดขึ้นกับคลื่นแสงด้วย  ถ้ากาแลกซี่หนึ่ง  มีระยะห่างจากโลกคงที่  เส้นสเปกตรัมเฉพาะก็จะอยู่ในตำแหน่งปรกติ  ทว่า  ถ้ากาแลกซี่กำลังเคลื่อนที่ห่างจากเรา  คลื่นจะถูกยืดยาวออก   และเส้นสเปกตรัมเฉพาะ  ก็จะขยับไปทางสีแดง  เกิดเป็นเรดชิพต์(ขวา)   ถ้ากาแลกซี่กำลังเคลื่อนที่เข้ามาหาเราคลื่นก็จะถูกบีบ   และเส้นสเปกตรัมก็จะขยับไปทางสีน้ำเงิน  เกิดเป็นบลู-ชิฟด์  (ซ้าย)

ถ้านักพนันแทงสีแดงสำหรับการหมุนวงล้อหลายครั้ง   เราสามารถพยากรณ์ผลการแทงได้อย่างค่อนข้างแม่นยำ  เพราะผลการหมุนวงล้อแต่ละครั้งจะเฉลี่ยกันออกมา

ในทางตรงกันข้ามมันเป็นไปไม่ได้ที่จะพยากรณ์ผลการแทงในแต่ละครั้ง

เรื่องของไฟน์แมน

      เกิดในบรุคลีน  นิวยอร์ค  ปี  ค.ศ.  1918   ริชาร์ด  ไฟน์แมน  จบปริญญาเอกภายใต้การเป็นที่ปรึกษาของจอร์น วีลเลอร์  ที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในปี  1942    หลังจากนั้นไม่นาน   เขาก็ถูกดึงเข้าร่วมโครงการแมนฮัตตัน  ที่นั่น  เขาโด่งดัง สำหรับความเป็นคนอารมณ์ดี และชอบเล่นแผลงๆ  ที่ห้องปฏิบัติการลอส   อลามอส   เขาชอบแอบเปิดตู้เซพลับสุดยอด   และสำหรับการเป็นนักฟิสิกส์ที่ยอดเยี่ยม   เขาเป็นหนึ่งในผู้ที่มีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาทฤษฎีระเบิดอะตอม  ความอยากรู้อยากเห็นอย่างไม่รู้จักจบสิ้นเกี่ยวกับโลก เป็นรากฐานความเป็นตัวตนของเขา  มันไม่ได้เป็นเพียงสิ่งผลักดันให้เขาประสบความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น  หากยังนำเขาไปสู่ผลงานที่น่าพิศวงอื่นๆ  มากมาย   ดังเช่น   การอ่านภาษาโบราณมายัน

       หลังสงครามโลกครั้งที่สอฃง  ไฟน์แมนพบวิธีคิดแนวใหม่  อันทรงพลังเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม  ผลงานที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลประจำปี  1965   เขาท้าทายสมมติฐานพื้นฐานเก่าแก่ที่ว่า  อนุภาคหนึ่งมีเพียงหนึ่งประวัติศาสตร์  เขาเสนอขึ้นมาใหม่ว่า    อนุภาคหนึ่งเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่ง  ได้ทุกเส้นทางที่เป็นไปได้  ในตำแหน่งเวลา   สำหรับแต่ละเส้นทาง  ไฟน์มีน  กำหนดให้มีสองตัวเลข   ตัวเลขหนึ่งสำหรับขนาด แอมพลิจูด  -   ของคลื่นหนึ่ง   และอีกตัวเลขหนึ่ง สำหรับเฟสว่าอยู่ที่ยอด หรือก้นคลื่น   ความเป็นไปได้สำหรับอนุภาคในการเดินทางจาก  A   ไปถึง  B   หาได้โดยการรวมคลื่นสำหรับทุกเส้นทางที่เป็นไปได้จาก  ถึง  B

       ทว่าในโลกของชีวิตประจำวัน  มันดูเหมือนว่า  วัตถุเดินทางตามเส้นทางเดียวระหว่างจุดเริ่มต้นกับจุดปลายทาง   สิ่งที่ดูเกิดขึ้นนี้  สอดคล้องกับความคิดหลายประวัติศาสตร์ของไฟน์แมน (หรือประวัติศาสตร์ผลรวมบวก)    เพราะว่า   สำหรับวัตถุขนาดใหญ่  กฎของเขาที่กำหนดตัวเลขสำหรับทุกเส้นทางเป็นหลักประกันว่า  ทุกเส้นทางจะหักล้างกันเองหมด  ยกเว้นเพียง เส้นทางเดียว    หลังจากทีมีการรวมผลของทุกเส้นทาง  เส้นทางเพียงเส้นทางเดียวจากจำนวนนับอนันต์นี้  จะมีความสำคัญขึ้นมา    สำหรับการเคลื่อนที่ของวัตถุขนาดใหญ่เท่านั้น  และเส้นทางนี้เอง   ที่เป็นผลขึ้นจากกฎการเคลื่อนที่คลาสสิกของนิวตัน

นำมาจาก  จักรวาลในเปลือกนัท  แปลโดย  ดร.  ชัยวัฒน์  คุประตกุล


 

เตรียมรับมือกับการกลับมาของซารส์

        เจ้าหน้าที่สาธารณสุขเกรงว่าความหนาวเย็นและฤดูการระบาดของไข้หวัดใหญ่ปีนี้จะนำซารส์(sars)ซึ่งเป็นอาการปอดบวมถึงชีวิตนั้นหวนกลับมาอีก จากความเป็นไปได้ดังกล่าวฝ่ายจัดการของสนามบินจึงเตรียมแผนป้องกัน โดยศึกษาการใช้เทคโนโลยีตรวจสอบด้วยอินฟราเรดเป็นแนวป้องกันด่านแรก อุปกรณ์ดังที่เห็นในรูปจะวัดอุณหภูมิร่างกายของผู้โดยสารที่รอขึ้นเครื่องบิน ผู้ที่มีไข้เล็กน้อยจะถูกนำไปยังบริเวณกักกันหากไม่พอใจกับผลการตรวจร่างกายและปฏิเสธที่จะเข้ารักษาตัวในโรงพยาบาลอาจจะถูกเจ้าหน้าที่ทำการจับกุม เนื่องจากความเสี่ยงที่อาจจะถูกฟ้องร้องโดยประชาชนที่ถูกจับกุมจาการคลาดเคลื่อนของอุปกรณ์ที่ใช้ในการตรวจ ทำให้ผู้ผลิตบางรายต้องดูท่าทีโดยระบุว่าแม้อุปกรณ์อินฟราเรดจะตรวจสอบผู้ที่มีไข้ได้ แต่ปัจจัยอีกหลายอย่างเช่นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิห้องอย่างกระทันหัน สามารถทำให้อ่านข้อมูลผิดพลาดได้และยังมีปัญหาเรื่องความแม่นยำของอุปกรณ์ เว็บไซด์ที่เกี่ยวข้องรายงานว่ารัฐบาลแคนาดาพบความแตกต่างถึง 4 องศาจากอุปกรณ์ตรวจจับของผู้ผลิตที่แตกต่างกันบริษัทแห่งหนึ่งถึงกับแจ้งเตือนลูกค้าไม่ให้นำอุปกรณ์นี้ไปใช้ในการตรวจโรคซาร์ส

 

ลดความอ้วนด้วยไฟฟ้า

           ในขณะที่ชาวอเมริกันกำลังผจญกับปัญหาโรคอ้วนเพิ่มขึ้นอย่างน่าเป็นห่วง บรรดานักวิจัยต่างก็กำลังมองหาหนทางที่ดีขึ้นเพื่อช่วยผู้คนลดน้ำหนักลง วิธีการแปลกใหม่อย่างหนึ่งคือการใช้”ระบบควบคุมน้ำย่อย”ซึ่งก็เหมือนเป็นอุปกรณ์ที่คล้ายกับเครื่องกระตุ้นหัวใจนั่นเอง นักวิทยาศาสตร์พบว่าการส่งกระแสไฟฟ้าอ่อนๆไปยังกระเพาะจะทำให้รู้สึกเหมือนกับว่าได้ผ่านมื้ออาหารมาแล้ว แม้ว่ากลไกการทำงานดังกล่าวยังไม่สามารถระบุได้ แต่เชื่อว่าการควบคุมผลิตน้ำย่อยจะกระตุ้นกล้ามเนื้อกระเพาะให้ส่ง”ข้อมูล”ผ่านระบบประสาทไปยังกระแสโลหิตหรือระบบน้ำเหลืองไม่ว่าจะด้วยเหตุผลใด ผู้ได้รับการฝังเครื่องนี้จะบริโภคน้อยลงทำให้ลดน้ำหนักอย่างได้ผลในระยะยาว ระบบนี้ยังมีการทดสอบกันในวงจำกัดในทวีปยุโร)และพิสูจน์ไดว่าปลอดภัยและได้ผลเป็นที่น่าพอใจ ในสหรัฐบริษัท intrapace แห่ง menlo park รัฐแคลิฟอร์เนียกำลังทดสอบแนวคิดนี้กับหมู โดยใช้เสื้อที่ออกแบบพิเศษดังรูป intrapace คาดว่าจะทำการวางตลาดเครื่องควบคุมน้ำย่อยที่สามารถสอดเข้าไปได้ผ่านทางช่องคอ

 

ดูโมเลกุล

       กลุ่มนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์แนล  ใช้ชิ้นส่วนของวัสดุที่หาได้ง่ายๆ  สร้างกล้องจุลทรรศน์เพื่อจะดูการทำปฏิกิริยาระหว่างเอนไซม์กับโปรตีน  ซึ่งเป็นรากฐานของการกำเนิดชีวิต    ก่อนหน้านี้  ความยาวคลื่นแสงที่มองเห็นได้  จะจำกัดจุดเล็กที่สุดของตัวอย่างที่เฝ้าสังเกต  ให้อยู่ที่  1000  โมเลกุลโดยประมาณ   ในภาพจากซ้ายไปขวา   คือโครงสร้างภายในที่หดเล็กลงเรื่อยๆ  ของไมโครชิพทึบแสง  ที่นักวิจัยสามารถมองเห็นได้แค่เพียง  100  โมเลกุล  เชื่อกันว่างานประดิษฐ์ชิ้นนี้จะช่วยให้ค้นพบตัวยาใหม่ๆได้

เทคนิคสร้างภาพอัลตราซาวน์

      การตรวจสอบเส้นโลหิตด้วยวิธีการเดียวกับที่นักตั้งเสียงเปียนโนใช้ค้อนเคาะลงบนสายเปียนโน อาจช่วยบอกถึงสุขภาพของเราเกี่ยวกัยระบบหมุนเวียนโลหิตได้ ทีมนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิจัยอลตราซาวน์ดของเมโยคลีนิกในเมืองโรเชสเตอร์ รัฐมินเนโซต้ากล่าวว่าคลื่นเสียงทำให้เส้นเลือดในส่วนใดส่วนหนึ่งเกิดการสั่นสะเทือนการเปลี่ยนแปลง”ระดับเสียง”จะระบุถึงส่วนที่เสียหาย เครื่องคอมพิวเตอร์จะประกอบภาพจากเสียงเข้าด้วยกันจนได้ภาพของเส้นเลือด เทคนิกนี้อาจจะเป็นทางเลือกใหม่ที่มีค่าใช่จ่ายถูกกว่าการสร้างภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก(MRI)

มอเตอร์ขนาดเท่าโมเลกุล

       โมเลกุล RNAที่คล้ายคลึงกับโมเลกุลซึ่งเซลส์ใช้ในการถอดรหัส DNAสามารถใช้ในการสร้างมอเตอร์เล็กจิ๋วเป็นพิเศษได้”ผมคิดว่าเราสามารถสร้าง RNA ให้ทำงานประเภทกลไกได้”Pexixuan Guo หัวหน้าทีมวิจัยที่มหาวิทยาลัย Purdue ในเมืองWest Lafayette รัฐอินเดียนากล่าว”การเกาะตัวของ ATP สามารถขับมอเตอร์ที่สร้างขึ้นจาก RNA 6สาย” ATPเป็นเซลส์ที่มีคุณสมบัติเทียบได้กับน้ำมันเชื้อเพลิง ทีมงานของGuo ประกอบมอเตอร์จากโมเลกุลดังที่เห็นในภาพเป็นRNA 6 สายอยู่รอบ”แกน”DNA “ตอนนี้เรากำลังศึกษาการนำไปประยุกต์ใช้งานกับกลไกขนาดจิ๋วซึ่งมีทางเป็นไปได้มากมาย”เขากล่าว

 

วิธีหมุนแบบใหม่

       ได้มีการประดิษฐ์มอเตอร์ชนิดแบนแต่มีพลังเท่ากับมอเตอร์หนาแบบดั้งเดิมโดยมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย ที่เมืองยูนิเวอร์ซิตี้พาร์ค มอเตอรดังที่เห็นในรูปมีความบางเท่ากับกล่องซีดี ที่ทำให้บางเช่นนี้ได้ก็โดยการใช้ตะกั่วเซอร์โคเนตไททาเนต ซึ่งเป็นธาตุที่ทำให้เกิดไฟฟ้าได้โดยกรรมวิธีพิเศษและขยายตัวได้เมื่อนำไปไว้ในสนามไฟฟ้าในภาพที่เห็น โครงสร้างที่คล้ายกับกงล้อเกวียนบางทำด้วยธาตุดังกล่าว มีซี่เฟืองบังคับทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ส่วนประกอบที่ใช้ในการสร้างต้นแบบใช้เงิน 150 ดอลลาร์ศาตราจารย์ Gray Koopmann หัวหน้าทีมประดิษฐ์มอเตอร์คาดการณ์ว่าเมื่อผลิตออกจำหน่ายเป็นจำนวนมากจะสามารถขายในราคา 10 เหรียญสหรัฐฯได้ มอเตอร์ชนิดแบนนี้สามารถนำไปใช้งานได้หลายชนิดเช่นใช้กับพัดลมขนาดเล็กสำหรับคอมพิวเตอร์แล็บท็อป เป็นต้น

 

ช็อกคืนชีวิตกล้ามเนื้ออัมพาต

      การผ่าตัดเพียงเล็กน้อยสามารถช่วยให้ผู้บาดเจ็บกระดูกสันหลังสามารถหายใจได้เองโดยไม่ต้องใช้เครื่องช่วยหายใจ ขั้นตอนอาศัยการผ่าขนาดเล็กเพื่อให้สอดสายไฟเข้าไปในกระบังลม ซึ่งเป็นกล้ามเนื้อที่ควบคุมการหายใจมหาวิทยาลัย case western reserve แห่งเมืองคลีฟแลนด์ซึ่งเป็นผู้ร่วมพัฒนาอุปกรณ์อธิบายว่าเมื่อส่งสัญญาณกระตุ้นเข้าไปจากอุปกรณ์ที่คล้ายเครื่องกระตุ้นหัวใจกระบังลมจะขยายและหดตัว บรรดาแพทย์กล่าวว่าวิธีการดังกล่าวอาจช่วยคนไข้ได้ถึง 300รายต่อปีแต่จะได้ผลเฉพาะผู้ที่เส้นประสาท phrenicซึ่งเชื่อมต่อกระดูกสันหลังกับกระบังลม ไม่ได้รับความเสียหายขณะนี้การผ่าตัดกำลังอยู่ในระหว่างการทดลองกับคนไข้จำนวน 35 รายหนึ่งในนั้นคือดาราภาพยนตร์ Christopher Reeve  ซึ่งคอหักและเป็นอัมพาตจากอุบัติเหตุตกม้าเมื่อ 8 ปีก่อน

เครื่องนับฟ้าผ่า

      “เครื่องนับฟ้าผ่า”แบบใหม่นี้เป็นผลงานวิจัยโดยฝีมือคนไทยซึ่งมี รศ.ดร.สำรวย สังข์สะอาด อาจารย์จากคณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เมธีวิจัยอาวุโส สกว.พร้อมด้วยทีมผู้ช่วยวิจัยเป็นผู้พัฒนาขึ้น เครื่องนับฟ้าผ่าเป็นอุปกรณ์อิเลกทรอนิกส์ ใช้ตรวจนับจำนวนครั้ง”วางฟ้าผ่า”(Lightning Flashes)เริ่มต้นพัฒนามาตั้งแต่ปีพ..2540ตามหลักการเครื่องนับฟ้าผ่าซีเกร(ciere’)โดยใช้สัญญาณการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าจากลำฟ้าผ่า คือทำงานเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่สายอากาศเท่ากับ 20 โวลต์ต่อเมตรที่ความถี่ 10 กิโลเฮิรตซ์เครื่องนับฟ้าผ่าที่พัฒนาขึ้นมานี้สามารถนับจำนวนครั้งฟ้าผ่า นับจำนวนลำฟ้าผ่าซ้ำต่อครั้ง แยกเป็นฟ้าผ่าบวก ฟ้าผ่าลบ บันทึกวันเวลาที่เกิดฟ้าผ่าจริงละเอียดเป็นวินาที วัดได้ไกลในวงรัศมี 20 กิโลเมตรซึ่งผลของการทดลองติดตั้งเครื่องนับฟ้าผ่าที่จุฬาฯเพื่อบันทึกปรากฏการณ์ฟ้าผ่าต่อเนื่องกัน 3 ปี สามารถนับฟ้าผ่าได้ทั้งหมด 16,621 ครั้งและพบว่ากรุงเทพฯจะมีวันที่เกิดฟ้าคะนองประมาณปีละ 90 วันซึ่งความรู้และข้อมูลที่ได้จากงานวิจัยชิ้นนี้จะประโยชน์อย่างยิ่งต่อการออกแบบระบบป้องกันฟ้าผ่าแก่อาคารและสิ่งปลูกสร้าง สิ่งมีชีวิต ระบบส่งจ่ายพลังงานไฟฟ้า ระบบสื่อสารการป้องกันแรงดันเสิร์จแก่อุปกรณ์อิเลกทรอนิกส์ที่มีความไวสูงต่อไป


  ฟิสิกส์ของแสงซินโครตรอน
ผู้เขียน :เปี้ยว
เนื้อหาย่อ :บทความจากศูนย์วิจัย Synchrotron แห่งชาติ
อยู่ในส่วน : บทความทางฟิสิกส์
วันที่ : 26/02/2002

ฟิสิกส์ของแสงซินโครตรอน

เมื่อกล่าวถึงแสงซินโครตรอน โดยทั่วไปเราหมายถึงแสง (คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ซึ่งถูกผลิตโดยเครื่องมือพิเศษที่เรียกว่า เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน ซึ่งโดยหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน เราได้คำจำกัดความของแสงซินโครตรอน คือ

?"คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากอิเล็กตรอน (หรือโพสิตรอน) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง ขณะกำลังเลี้ยวโค้งในสนามแม่เหล็ก"

แสงซินโครตรอนเกิดขึ้นได้อย่างไร

ไม่ใช่เพียงอิเล็กตรอนหรือโพสิตรอนเท่านั้น แต่ความจริงแล้วอนุภาคมีประจุทุกชนิด เมื่อเคลื่อนที่จะปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเสมอ ปรากกการณ์นี้อธิบายได้ด้วยสมการแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์

?โดย และ เป็นสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก คือความหนาแน่นประจุ คือความเร็วแสง คือเวลา และ เป็นความเร็วของประจุหารด้วยความเร็วแสง?จากสมการของแมกซ์เวลล์ เราเห็นได้ทันทีว่าประจุที่เคลื่อนที่ นั้นเป็นแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ซึ่งก็คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เพื่อให้เห็นได้ชัดเจน เราแก้สมการของแมกซ์เวลล์ ซึ่งได้ผลลัพธ์คือ

โดย เป็นค่าประจุไฟฟ้า คือระยะห่างจากแหล่งประจุ และ คือค่าความเร่งของประจุ (หารด้วยความเร็วแสง) เราจะเห็นได้ว่าผลลัพธ์ของสมการของแมกซ์เวลล์ให้ลักษณะสนามไฟฟ้า (และเป็นทำนองเดียวกันสำหรับสนามแม่เหล็ก) ที่ประกอบด้วยสองส่วน คือ ส่วนแรกแปรผกผันกับระยะทางจากแหล่งประจุยกกำลังสอง และไม่ขึ้นกับความเร่งของประจุ ส่วนที่สองแปร ผกผันกับระยะทางจากแหล่งประจุและขึ้นกับทั้งความเร็วและความเร่งของประจุด้วย คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในส่วนแรกนั้น มีค่าลดลงอย่างรวดเร็ว (เนื่องจากแปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสอง) และมีความสำคัญ ที่บริเวณใกล้ๆแหล่งประจุเท่านั้น และเนื่องจากแหล่งประจุคืออนุภาคซึ่งมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นแสงซินโครตรอนจึงเกี่ยวข้องกับส่วนที่สอง เท่านั้น และสิ่งสำคัญ ที่เราได้จากผลลัพธ์ของสมการของแมกซ์เวลล์ก็คือ แสงซินโครตรอนเกิดขึ้นเมื่อประจุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งเท่านั้น

ทำไมต้องทำให้อิเล็กตรอนเลี้ยวโค้งในสนามแม่เหล็ก

ในการพิจารณาลักษณะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ถูกปลดปล่อยจากอนุภาคมีประจุนี้ เราพิจารณาปริมาณทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า กำลังการแผ่รังสี (radiation power) ซึ่งแปรผันกับค่าสนามไฟฟ้ายกกำลังสอง และเป็นปริมาณที่บอกค่าความเข้มแสง

?เราใช้ผลลัพธ์ของสมการของแมกซ์เวลล์หาค่ากำลังการแผ่รังสีดังกล่าว และแยกกำลังการแผ่รังสีออกเป็นสองส่วนคือส่วนที่เกิดจากความเร่งในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ และส่วนที่เกิดจากความเร่งในแนวขนานกับการเคลื่อนที่ กล่าวคือ

?เนื่องจากความเร่งนั้นสัมพันธ์กับแรง เราสามารถหาค่ากำลังการแผ่รังสีในรูปของแรงเร่ง ใน แนวตั้งฉากและแรงเร่งในแนวขนานกับการเคลื่อนที่ได้ โดยได้ผลลัพธ์คือ

โดย คือมวลของประจุ และ คือ Lorentz factor ?(ซึ่งมีค่าเท่ากับพลังงานของประจุหารด้วย พลังงานมวลนิ่ง)

?จะเห็นได้ว่า ด้วยแรงเร่งเท่ากัน แสงที่ถูกปลดปล่อยออกจากประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่นั้น มีความเข้มสูงกว่าแสง ที่ถูกปลดปล่อยออกจากประจุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่ง ในแนวขนานกับการเคลื่อนที่ถึง? เช่น? อิเล็กตรอนพลังงาน 1 GeV มีค่า ดังนั้นอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร่งในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่จะปลดปล่อยแสงที่มีความเข้มสูงกว่าอิเล็กตรอนที่เ คลื่อนที่ด้วยความเร่งในแนวขนานกับการเคลื่อนที่ถึงเกือบ 4 ล้านเท่า!!

หากต้องการแสงซินโครตรอนซึ่งมีความเข้มสูง ต้องทำให้ประจุเกิดความเร่งในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ นั่นคือทำให้ ประจุเลี้ยวโค้งโดยการเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก (จากผลของ Lorentz force)

ทำไมต้องอิเล็กตรอน

ไม่เพียงแต่อิเล็กตรอนหรือโพสิตรอนเท่านั้น อนุภาคมีประจุทุกชนิด เมื่อเคลื่อนที่จะปลดปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเสมอ เพียงแต่เราเห็นได้จากค่ากำลังการแผ่รังสี ว่าความเข้มแสงที่ถูกปลดปล่อยออกมานั้นแปรผกผันกับมวลของอนุภาคยกกำลังสี่ นั่นเป็นเหตุผลที่ เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนใช้อนุภาคอิเล็กตรอนหรือโพสิตรอนซึ่งเป็นอนุภาคมีประจุที่มีมวลน้อยที่สุด

ทำไมต้องความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง

ประจุซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกันจะปลดปล่อยแสงที่มีลักษณะต่างกัน เราพิจารณากำลังการแผ่รังสีของประจุที่เคลื่อนที่ ด้วยความเร็วต่างกันสองค่าดังรูป

รูปแสดงการกระจายกําลังการแผ่รังสี กรณีความเร่งอยู่ในแนวตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่
(a) สําหรับอนุภาคพลังงานตํ่า
(b) สําหรับอนุภาคพลังงานสูง

จะเห็นได้ว่า ยิ่งอนุภาคเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง จะยิ่งปลดปล่อยแสงออกมาในมุมที่เล็กยิ่งขึ้น (ในทิศของการเคลื่อนที่) ดังนั้น

แสงซินโครตรอนซึ่งปลดปล่อยจากอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง จึงเป็นแสงที่ลำเล็ก และมีความคมสูงมาก (highly collimated light)

คุณสมบัติพิเศษของแสงซินโครตรอน

จากเหตุผลทางฟิสิกส์ข้างต้น เครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอน จึงเป็นแหล่งกำเนิดแสง ซึ่งให้แสงที่มีคุณสมบัติพิเศษหลายประการเหนือกว่าแหล่งกำเนิดแสงประเภทอื่นๆ คือ

- เนื่องจากเป็นแสงที่ถูกปลดปล่อยจากอิเล็กตรอนอิสระ แสงซินโครตรอนจึงเป็นแสงที่มีความช่วงความยาวคลื่นกว้าง และต่อเนื่องตั้งแต่ย่านอินฟราเรดจนถึงรังสีเอ็กซ์ (ดูรูปประกอบ)


- มีความเข้มสูง และเป็นลำเล็กมาก ซึ่งคุณสมบัติทั้งสองนี้รวมกันเรียกว่าความจ้า (brightness) แสงซินโครตรอนจึงเป็นแสงที่มีความจ้าสูงมาก (ดูรูปประกอบ)



- เนื่องจากอิเล็กตรอนคลื่อนที่อยู่ในแนวระนาบของวงแหวนกักเก็บอิเล็กตรอน แสงซินโครตรอนจึงเป็นแสงที่มีโพลาไรเซชันแน่นอน
- เนื่องจากอิเล็กตรอนในวงกักเก็บอิเล็กตรอนนั้นโคจรอยู่เป็นกลุ่มก้อน (bunches) แสงซินโครตรอนจึงเป็นแสงที่มีลักษณะเป็นห้วง (pulsed) ซึ่งมี time structure ที่แน่นอน

คุณสมบัติพิเศษเหล่านี้ ทำให้แสงซินโครตรอนเป็นอุปกรณ์สำคัญในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหลากหลายสาขา

ผู้เขียน :ศ.ดร. สุทัศน์ ยกส้าน
เนื้อหาย่อ :นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Princeton รายงานว่าประสบความสำเร็จ ในการแปลงแสงให้เป็นสารแล้ว
อยู่ในส่วน : เกร็ดความรู้ฟิสิกส์
วันที่ : 20/12/2001

E=mc2

สมการ E= mc2 ของไอน์สไตน์ ได้รับการตรวจสอบโดยการทดลองครั้งแล้วครั้งเล่าว่าถูกต้อง 99.9999% เช่นเวลาลูกระเบิด ปรมาณูระเบิด หรือเวลาไฮโดรเจนรวมตัวกันเป็นฮีเลียมบนดวงอาทิตย์ ในกรณีแรกสสารส่วนหนึ่งได้กลายสภาพเป็นพลังงานแสง เสียง และความร้อนที่มีอำนาจในการทำลายสูง ส่วนในกรณีหลังมวลส่วนหนึ่งของไฮโดรเจนได้กลายไปเป็นพลังงานเช่นกัน

แต่สมการนี้อาจเขียนได้ใหม่เป็น m = E/c2 ซึ่งมีความหมายว่าหากเราทำให้พลังงาน E หายไป เราก็ควรจะได้สสารมวล m แทน นักฟิสิกส์ทุกคนได้ตระหนักมานานแล้วว่าสมการรูปแบบที่สองนี้ก็เป็นจริงเช่นกัน ในกรณีการระเบิดของจักรวาล (Big Bang) เพราะพลังงานสุญญากาศที่มีสะสมอยู่ในจักรวาลได้กลายสภาพเป็นกาแล็กซี เป็นดาวและเดือน ฯลฯ หรือเวลาที่นักฟิสิกส์เร่งอนุภาค ให้พุ่งเข้าชนกันในเครื่องเร่งอนุภาค พลังงานส่วนหนึ่งของอนุภาคได้ถูกเปลี่ยนเป็นอนุภาคชนิดใหม่มากมาย จะยังไงๆ ก็ตาม นักฟิสิกส์ยังไม่เคยประสบความสำเร็จในการแปลงแสงให้เป็นสารโดยใช้แสงบริสุทธิ์แต่เพียงปัจจัยเดียว

ในวารสาร Physical Review Letters ฉบับวันที่ 1 กันยายน พ.ศ.2543 K. McDonald นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Princeton และคณะซึ่งประกอบด้วยนักฟิสิกส์ 20 คน ได้รายงานว่า เขาประสบความสำเร็จในการแปลงแสงให้เป็นสารแล้ว

เมื่อราว 300 ปีก่อนนี้ Isaac Newton ผู้พบแรงโน้มถ่วงได้เคยครุ่นคิดเรื่องธรรมชาติของแสงและได้ลงความเห็นว่า แสงเป็น อนุภาคเล็กๆ ที่เคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง อนุภาคแสง เวลาตกกระทบกระจกหรือระนาบใดๆ จะสะท้อนในลักษณะเดียวกับที่ลูกปิงปอง กระดอนจากโต๊ะ คือมุมตกเท่ากับมุมสะท้อน ในเวลาต่อมา Thomas Young ได้ทดลองให้โลกประจักษ์ว่าแสงสามารถแทรกสอด และเลี้ยวผ่านขอบของฉากที่ขวางทางเดินของมันได้ การที่แสงมีพฤติกรรมเช่นนี้ ทำให้ Young มีจินตนาการว่า แสงเป็นคลื่น ความคิดที่ว่าแสงเป็นคลื่นจึงได้รับการยอมรับกันมาจนกระทั่งถึงต้นคริสต์ศตวรรษนี้ เมื่อได้มีการทดลองมากมายที่ชี้บ่งให้เห็นว่า แสงมีพฤติกรรมที่ส่อว่าเป็นคลื่นก็ได้และอนุภาคก็ได้ ทุกวันนี้เรารู้แล้วว่าถึงแม้แสงสามารถแสดงพฤติกรรมคลื่นหรืออนุภาคได้ แต่มันก็ไม่มีวันแสดงพฤติกรรมทั้งสองรูปแบบได้พร้อมกัน และการแสดงพฤติกรรมรูปแบบใดหรืออย่างไรนั่นก็ขึ้นกับการทดลองที่เราทำ

ในการทดลองแปลงแสงให้เป็นสารของคณะวิจัยซึ่งนำโดย K. McDonald ได้มีการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ที่มีพลังงานสูงถึง 5 แสน ล้านวัตต์ให้เป็นลำที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาวเพียง 0.001 มิลลิเมตร ถึงแม้แสงที่ได้จะมีความเข้มสูงมากก็ตาม แต่พลังงาน 5 แสนล้าน วัตต์ที่มีก็ยังไม่สูงพอที่จะสร้างสารได้ เพราะคิดเป็นเพียง 0.0001% ของพลังงานที่ต้องการ McDonald กับคณะจึงจำเป็นต้องเพิ่ม พลังงานแสงเลเซอร์ให้สูงขึ้น และได้พบว่าหากเขาให้แสงเลเซอร์พุ่งชนกระแสอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงอย่างเฉียงๆ อนุภาคเลเซอร์ จะกระดอนแฉลบออกมา ในทำนองเดียวกับที่เวลาลูกปิงปองพุ่งชน ลูกเทนนิสเอียงๆ ดังนั้นหลังการชนอนุภาคแสงเลเซอร์จะมี พลังงานสูงขึ้น แต่แสงที่มีพลังงานสูงขึ้นจะมีความยาวคลื่นสั้นลง นั่นคือ อนุภาคแสงเลเซอร์ที่สะท้อนหลังจากปะทะกับอิเล็กตรอน จะมีสภาพเป็นรังสีแกมมาที่มีความยาวคลื่นสั้น และมีพลังงานสูง อนุภาครังสีแกมมาที่ได้เมื่อถูกชนด้วยอนุภาคแสงเลเซอร์เดิมก็ยิ่ง มีพลังงานสูงยิ่งขึ้นไปอีก จนสูงเพียงพอที่จะเปลี่ยนสภาพเป็นสสารได้ และ McDonald กับคณะได้เห็นอนุภาคอิเล็กตรอนและ โพสิตรอน (positron) เกิดขึ้น (อนุภาคโพสิตรอนคือปฏิอนุภาค (antiparticle) ของอิเล็กตรอน เพราะมีคุณสมบัติทางกายภาพ เหมือนอิเล็กตรอนทุกประการ เพียงแต่มีประจุบวก ตรงข้ามกับ อิเล็กตรอนที่มีประจุลบ)

ประสิทธิภาพในการแปลงแสงให้เป็นสารวิธีนี้ ใช่ว่าจะสูงเพราะในการทดลองยิงแสงร่วม 20,000 ครั้ง McDonald ได้เห็น อนุภาคอิเล็กตรอนและโพสิตรอนประมาณ 100 คู่เท่านั้นเอง

ในอนาคตเมื่อโลกมีแสงเลเซอร์ที่มีกำลังสูงยิ่งกว่านี้ นักวิทยาศาสตร์คนใดที่ต้องการปฏิสสารปริมาณมากๆ เพื่อนำมาใช้ในการทดลอง เขาคงต้องใช้วิธีของ McDonald กับคณะ แต่ก็คงไม่มีใครหวังจะได้โพสิตรอนที่หนักมากเป็นกิโลกรัม เพราะถึงแม้เราจะใช้แสง เลเซอร์ที่มีพลังงานเท่าดวงอาทิตย์ เราก็สร้างโพสิตรอนได้เพียง 30 กรัม/วินาที เท่านั้นเอง


ผู้เขียน :พวงร้อย
เนื้อหาย่อ :ชีวประวัติจากคำบอกเล่าของท่านเอง
อยู่ในส่วน : นักฟิสิกส์
วันที่ : 13/01/2002

ชีวประวัติของ สุพราห์มัณญัณ จันดราเศกขาร์ จากคำบอกเล่าของท่านเอง

ข้าพเจ้าเกิดที่รัฐ ละฮอร์ (ซึ่งในขณะนั้น ยังเป็นเมืองขึ้นของอังกฤษอยู่) ในวันที่ ๑๙ ตุลาคม คศ ๑๙๑๐ เป็นบุตรคนที่สาม และบุตรชายคนแรกของ ครอบครัวที่มีลูกชายสี่ ลูกสาวหก พ่อของข้าพเจ้าชื่อ จันดราเศกขารา สุพรามัณญา ไอญาร์ ข้าราชการในแผนกตรวจสอบ กรมการบัญชีของดินเดีย ซึ่งในขณะนั้น ท่านดำรงตำแหน่งเป็น ผู้ช่วยผู้ตรวจการบัญชี การทางรถไฟสายตะวันตกเฉียงเหนือ แม่ของข้าพเจ้า ชื่อ สีตา (ณี พลากริษนัน) เป็นสตรีมีการศึกษาสูง ท่านได้แปลบทละครของอิบเสนเรื่อง A Doll House เป็นภาษาทมิฬ และท่านได้อุทิศใจกายเพื่อการศึกษาของลูกๆอย่างแน่วแน่

ข้าพเจ้าเรียนหนังสืออยู่กับบ้าน โดยพ่อแม่ และครูพิเศษ เป็นผู้ให้การศึกษาขั้นต้นจนมีออายุได้ ๑๒ ปี พอดีกับพ่อได้ย้ายไปรับราชการที่เมือง มาดราส ข้าพเจ้าจึงได้ไปเข้าเรียนโรงเรียนมัธยม ระหว่างปี คศ ๑๙๒๒-๑๙๒๕ และเรียนต่อที่มหาวิทยาลัย President College ในปี ๑๙๒๕-๑๙๓๐ และได้รับปรัญญาตรีเกียรตินิยม วิชาฟิสิกส์ ในเดือน กรกฎาคม ๑๙๓๐ หลังจากจบปริญญาตรี ก็ได้รับทุนรัฐบาลอินเดีย ไปเรียนต่อที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และได้รับปริญญาเอกในปี ๑๙๓๓ เมื่อจบแล้วก็ไปทำงานวิจัยด้วยทุน PriZe Fellowship ที่ Trinity College ต่อมาได้รับเชิญให้ไปสอนและวิจัยที่ มหาวิทยาลัยชิคาโก ตั้งแต่เดือน มกราคม คศ ๑๙๓๗ และได้ย้ายมาที่ชิคาโกตั้งแต่นั้น



ระหว่างสองปีสุดท้ายในอินเดีย ขณะที่กำลังศึกษาอยู่ที่ President College ในปีคศ ๑๙๒๘-๑๙๓๐ ข้าพเจ้าได้มีความผูกพันกับ ลลิตา โดรัยสวามี ซึ่งมีอายุอ่อนกว่าข้าพเจ้าหนึ่งปี เมื่อความสัมพันธ์สุกงอม ก็แต่งงานกับเธอใน เดือน กันยายน คศ ๑๙๓๖ ก่อนหน้าที่จะย้ายมาที่มหาวิทยาลัยชิคาโก ตลอดเวลาที่ได้ร่วมทุกข์ร่วมสุขกันใน ๔๗ ปีที่ผ่านมา ความเข้าอกเข้าใจ กำลังใจ และความสนับสนุนของลลิตานั้น ได้เป็นแก่นแท้แห่งชีวิตของข้าพเจ้าตลอดมา



หลังจากที่ใช้เวลาช่วงแรกไปในการตระเตรียมศึกษา ผลงานทางวิทยาศาสตร์ของข้าพเจ้า ก็ดำเนินไปตามความบันดาลใจ ที่เป็นไปอย่างเป็นระบบที่แน่นอน โดยเฉพาะจากการที่ต้องการที่จะติดตามศึกษาพิสูจน์หัวข้อใดหัวข้อหนึ่ง ที่ข้าพเจ้าได้เลือกเฟ้นไว้ในทางปฏิบัติ หลังจากสุ่มทดลองไปแล้ว ก็คือ ความรู้ควงามเข้าใจที่ไปกันได้กับรสนิยม ความพึงพอใจของข้าพเจ้า เมื่อศึกษาค้นคว้าไปได้หลายปี จนรู้สึกว่าสะสมความรู้ไปได้พอสมควรแล้ว ข้าพเจ้าก็รู้สึกมีกำลังผลักดันให้เสนอความคิดความเข้าใจนี้ออกมา ตั้งแต่ต้นจนเป็นระบบระเบียบ ทั้งโครงสร้าง และการก่อตัว ความสนใจในชีวิตของข้าพเจ้า แล่งเป็นเจ็ดส่วนด้วยกันคือ

๑ โครงสร้างของดวงดาว - รวมทั้งทฤษฎีของดาวแคระขาว (คศ ๑๙๒๙ - ๑๙๓๙) ๒ ไดนามิคส์ของดวงดาว - รวมทั้ง Brownian Motion (คศ ๑๙๓๘ - ๔๓) ๓ ทฤษฎีเกี่ยวกับการถ่ายเทพลังงานด้วยการแผ่รังสี Radiative Transfer รวมทั้งบรรยากาศของดวงดาว (คศ ๑๙๔๓ - ๕๐) ๔ เสถียรภาพในด้าน hydrodynamic hydromagnetic stability (คศ ๑๙๕๒ - ๑๙๖๑) ๕ The equilibrium and the stability of elipsoidal figure of equilibrium ร่วมกับ Norman R. Lebovitz (คศ ๑๙๖๑ - ๑๙๖๘) ๖ The general theory of relativity and relativistic astrophysics (คศ ๑๙๖๒ - ๑๙๗๑) ๗ ทฤษฎีทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับหลุมดำ (คศ ๑๙๗๔ - ๑๙๘๓)



ผลงานอันเป็นข้อเขียนจากเจ็ดช่วงชีวิตนี้ มีปรากฏอยู่ในหนังสือเหล่านี้

1. An Introduction to the Study of Stellar Structure (1939, University of Chicago Press; reprinted by Dover Publications, Inc., 1967).

2a. Principles of Stellar Dynamics (1943, University of Chicago Press; reprinted by Dover Publications, Inc., 1960).

2b. 'Stochastic Problems in Physics and Astronomy', Reviews of Modern Physics, 15, 1 - 89 (1943); reprinted in Selected Papers on Noise and Stochastic Processes by Nelson Wax, Dover Publications, Inc., 1954.

3. Radiative Transfer (1950, Clarendon Press, Oxford; reprinted by Dover Publications, Inc., 1960).

4. Hydrodynamic and Hydromagnetic Stability (1961, Clarendon Press, Oxford; reprinted by Dover Publications, Inc., 1981).

5. Ellipsoidal Figures of Equilibrium (1968; Yale University Press).

6. The Mathematical Theory of Black Holes (1983, Clarendon Press, Oxford).

However, the work which appears to be singled out in the citation for the award of the Nobel Prize is included in the following papers:

'The highly collapsed configurations of a stellar mass', Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 91, 456-66 (1931).

'The maximum mass of ideal white dwarfs', Astrophys. J., 74, 81 - 2 (1931).

'The density of white dwarfstars', Phil. Mag., 11, 592 - 96 (1931).

'Some remarks on the state of matter in the interior of stars', Z. f. Astrophysik, 5, 321-27 (1932).

'The physical state of matter in the interior of stars', Obseroatoy, 57, 93 - 9 (1934)

'Stellar configurations with degenerate cores', Observatoy, 57, 373 - 77 (1934).

'The highly collapsed configurations of a stellar mass' (second paper), Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 95, 207 - 25 (1935).

'Stellar configurations with degenerate cores', Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 95, 226-60 (1935).

'Stellar configurations with degenerate cores' (second paper), Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 95, 676 - 93 (1935).

'The pressure in the interior of a star', Mon. Not. Roy. Astron. Soc., 96, 644 - 47 (1936).

'On the maximum possible central radiation pressure in a star of a given mass', Observatoy, 59, 47 - 8 (1936).

'Dynamical instability of gaseous masses approaching the Schwarzschild limit in general relativity', Phys. Rev. Lett., 12, 114 - 16 (1964); Erratum, Phys. Rev. Lett., 12, 437 - 38 (1964).

'The dynamical instability of the white-dwarf configurations approaching the limiting mass' (with Robert F. Tooper), Astrophys. J., 139, 1396 - 98 (1964).

'The dynamical instability of gaseous masses approaching the Schwarzschild limit in general relativity', Astrophys. J., 140, 417 - 33 (1964).

'Solutions of two problems in the theory of gravitational radiation', Phys. Rev. Lett., 24, 611 - 15 (1970); Erratum, Phys. Rev. Lett., 24, 762 (1970).

'The effect of graviational radiation on the secular stability of the Maclaurin spheroid', Astrophys. J., 161, 561 - 69 (1970).

จากคำปราศรัยของท่าน จันดราเศกขาร์ ในพิธีรับรางวัลโนเบล เมื่อปี คศ ๑๙๘๓ ท่านจันดราเศกขาร์ สิ้นชีวิตลงเมื่อปี คศ ๑๙๙๕




ผู้เขียน :ศ.ดร. สุทัศน์ ยกส้าน
เนื้อหาย่อ :R.L. Sine รวบรวมหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่า เหตุใด Meitner จึงสมควรได้รับรางวัลโนเบลร่วมกับ Hahn แต่ไม่ได้
อยู่ในส่วน : นักฟิสิกส์
วันที่ : 20/12/2001

ชีวประวัติ

นับเป็นเวลานานร่วม 40 ปีที่พิพิธภัณฑสถานแห่งชาติ ในกรุง Munich ประเทศเยอรมนีได้จัดแสดงนิทรรศการ โต๊ะทดลองปฏิบัติการของ Otto Hahn ให้ประชาชนชื่นชมคำบรรยายที่ติดอธิบายชี้บอกให้ผู้คนที่เข้าชมรู้ว่า การค้นพบปรากฏการณ์ nuclear fission แทบจะเป็นของ Hahn แต่ผู้เดียว (nuclear fission เป็นปรากฏ การณ์ที่นิวเคลียสของธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียมแยกตัวเป็นสองนิวเคลียสของธาตุเบา เวลาได้รับอนุภาคนิวตรอนแล้ว ปลดปล่อยพลังปรมาณู) ส่วน Fritz Strassmann ซึ่งเป็นผู้ร่วมงานแทบจะไม่ได้ทำอะไรเลย และนั่นก็คือเหตุผลที่ Hahn ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี พ.ศ. 2487 แต่เพียงผู้เดียว



ความจริงที่แทบจะไม่มีใครพูดถึงคือมีผู้ร่วมงานอีกท่านหนึ่งชื่อ Lise Meitner ที่มีบทบาทในการค้นพบครั้งนี้มาก เธอเป็นสตรีชาวออสเตรียเชื้อชาติยิวผู้เป็นทั้งเพื่อน และผู้ร่วมงานของ Hahn เมื่อ Hitler มีอำนาจปกครองเยอรมัน อย่างสมบูรณ์ในปี พ.ศ. 2481 Meitner ผู้มีเชื้อชาติยิวได้ถูกบังคับให้อพยพออกนอกประเทศ ทำให้เธอมิสามารถ จะร่วมงานวิจัยทางนิวเคลียร์กับ Hahn ได้อีกต่อไป ซึ่งงานวิจัยชิ้นนั้นได้นำไปสู่การค้นพบปรากฏการณ์ nuclear fission ในอีก 6 เดือนต่อมา





ในปี พ.ศ. 2532 ในการประชุมนานาชาติเรื่องประวัติของวิทยาศาสตร์ที่เมือง Munich ที่ประชุมได้มีมติให้ พิพิธภัณฑสถาน แห่งกรุง Munich ปรับเปลี่ยนคำบรรยายที่ติดอธิบายโต๊ะทำงานของ Hahn ว่า Meitner, Hahn และ Strassmann มีบทบาทเท่าเทียมกันทั้ง 3 คน ในการค้นพบปรากฏการณ์ nuclear fission

หากนกจะต้องคู่ฟ้าและปลาจะต้องคู่น้ำ Meitner ก็ต้องคู่กับ Hahn เธอและเขาเกิดในปี พ.ศ. 2421 เดียวกัน และ เสียชีวิต เมื่ออายุได้ 90 ปีเท่ากัน หลังจากที่ได้รู้จักกันมานานร่วม 60 ปี ถึงแม้บุญวาสนาและชะตาจะคู่กันสักปานใด ความเท่าเทียมก็มิได้ปรากฏ เพราะ Hahn เป็นผู้ชายชาวเยอรมันที่ร่าเริง Meitner เป็นผู้หญิงยิวที่เก็บตัว Hahn ได้รับรางวัลโนเบล และโลกรู้จัก Meitner ว่าเป็นผู้ที่พลาดการร่วมรับรางวัลอันทรงเกียรตินี้

ในหนังสือ Lise Meitner : A Life in Physics ที่ R.L. Sine เขียนเมื่อ พ.ศ 2539 Sine ได้รวบรวมหลักฐาน มากมายที่แสดงให้เห็นว่า เหตุใด Meitner จึงสมควรได้รับรางวัลโนเบลร่วมกับ Hahn แต่ไม่ได้

ชีวิตของ Meitner เป็นชีวิตที่อุทิศให้กับงานฟิสิกส์ เธอเป็นโสดจึงไม่มีทายาทสืบสกุล เพื่อนในวงการฟิสิกส์คือญาติ ของเธอ เมื่อเธอทำงานกับ Hahn การเป็นสตรีทำให้เธอถูกห้ามมิให้เข้าไปในห้องทดลองของมหาวิทยาลัยที่มีอาจารย์ ผู้ชายทำงานอยู่ เธอต้องทำงานแบบเอกเทศ และก็ได้พบธาตุ protactinium ร่วมกับ Hahn ในปี พ.ศ. 2460 ถึงแม้เธอจะได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์สตรีคนแรกของเยอรมนีก็ตาม การที่เธอมีเชื้อสายยิวทำให้เธอถูกดูแคลน และถูกระงับไม่ให้สอนหนังสือ เมื่อนาซีเข้าครอบครองเยอรมนี การคุกคามยิวได้ทวีความรุนแรงขึ้น จนนักฟิสิกส์ ต่างชาติต้องช่วยให้เธอหลบหนีอิทธิพลนาซีออกนอกเยอรมนีไปพำนักอยู่ในประเทศสวีเดน Sine ได้พบหลักฐานทาง จดหมายมากมายที่แสดงให้เห็นว่า Hahn ได้ปรึกษา Meitner ตลอดเวลาที่มีการพบ nuclear fission แต่เมื่องาน วิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ชื่อของ Meitner มิได้ปรากฏ เพราะ Hahn มีความเห็นว่าการทำงานร่วมกับ ยิวเป็นเรื่องต้องห้ามสำหรับคนเยอรมัน

เมื่อ Hahn ได้รับการประกาศให้รับรางวัลโนเบล Hahn ได้พยายามอ้างผลงานเกียรติยศชิ้นนั้นว่าเป็นของตนแต่เพียง ผู้เดียว ซึ่ง Meitner ได้เขียนจดหมายถึง Hahn ว่าเธอเสียใจที่นิสัยของ Hahn เปลี่ยนไป ถึงแม้เธอจะพลาดรางวัล เธอก็มิต้องการให้รางวัลนั้นมาทำลายมิตรภาพระหว่างของเธอ กับ Hahn

เมื่อสงครามโลกครั้งที่สองสงบ Hahn เริ่ม เป็นโรคความจำเสื่อม สื่อสารมวลชนในอเมริกาได้ขนานนาม Meitner ว่าเป็นมารดาของระเบิดปรมาณู ซึ่งเธอรู้สึกอึดอัดใจมากเพราะทำให้เธอรู้สึกว่ามีทายาทเป็นระเบิดมหาประลัย

หลังจากที่คนทั้งสองเสียชีวิตลง ชื่อของ Hahn ได้ปรากฏเป็นชื่อของธาตุ hahnium ที่ 105 และชื่อของ Meitner ได้ถูกตั้งชื่อของธาตุ meitnerium ที่ 109 ปรากฏคู่กันในตารางธาตุชั่วกัลปาวสาน

ชีวิตของนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองท่านนี้แสดงให้เห็นว่า ประวัติศาสตร์นั้นเขียนใหม่ได้ หากเรามีหลักฐานและการวิเคราะห์ ที่ถูกต้อง ประวัติศาสตร์ของเรา (บางเรื่อง) ก็น่าจะเช่นกันครับ

[อนุญาติให้เผยแพร่ โดย ศ.ดร. สุทัศน์ ยกส้าน]



 


  หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

ฟิสิกส์ 1(ภาคกลศาสตร์) 

 ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

ฟิสิกส์ 2  กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์ เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์  2 (บรรยาย) แก้ปัญหาฟิสิกส์ด้วยภาษา c  
ฟิสิกส์พิศวง สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์ วีดีโอการเรียนการสอน
หน้าแรกในอดีต  

   การทดลองเสมือน 

บทความพิเศษ  ตารางธาตุ(ไทย1)   2  (Eng)
พจนานุกรมฟิสิกส์ 

 ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์

ธรรมชาติมหัศจรรย์ 

 สูตรพื้นฐานฟิสิกส์

การทดลองมหัศจรรย์  ดาราศาสตร์ราชมงคล

  แบบฝึกหัดกลาง 

แบบฝึกหัดโลหะวิทยา  

 แบบทดสอบ

ความรู้รอบตัวทั่วไป 

 อะไรเอ่ย ?

ทดสอบ(เกมเศรษฐี) 

คดีปริศนา

ข้อสอบเอนทรานซ์ เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
คำศัพท์ประจำสัปดาห์  

  ความรู้รอบตัว

การประดิษฐ์แของโลก ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง  การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ  

กลับเข้าหน้าแรก

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

ภาพประจำสัปดาห์