ฟิสิกส์ราชมงคล

index  66

ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร
saruns@notes.nectec.or.th
bangkokbiznews


เมื่อเดือนก่อน ผมได้มีโอกาสไปให้สัมภาษณ์รายการวิทยุของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์เกี่ยวกับเทคโนโลยีโฟโทนิกส์ ซึ่งมีอยู่คำถามหนึ่งที่น่าสนใจก็คือ แสงปกติที่เราเห็น และ ใช้อยู่ในชีวิตประจำวันนั้น มีความแตกต่างจากแสงเลเซอร์อย่างไร

แสงจากหลอดไฟดวงกลม หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ทั้งแบบยาว และ แบบรูปทรงตะเกียบ และ หลอดไฟขนาดเล็กที่ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีพื้นฐานเหมือนกัน คือ จะต้องมีการให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนที่โคจรอยู่รอบอะตอมของวัสดุที่เราสนใจก่อนให้เคลื่อนที่จากวงโคจรต่ำไปสู่วงโคจรที่สูงขึ้น เหมือนกับการที่เราจะโยนลูกบอลให้สูงขึ้นก็ต้องออกแรงให้มากขึ้น กระบวนการนี้จะเป็นกระบวนการที่อิเล็กตรอนดูดซับพลังงานเข้าไป (Absorption)

ที่นี้เนื่องจากลูกบอลไม่สามารถลอยอยู่บนอากาศได้ตลอดเวลาฉันใด อิเล็กตรอนก็ฉันนั้นที่พยายามลดระดับชั้นพลังงานที่ตัวเองอยู่ลงมาอยู่ในระดับที่ต่ำกว่า และ มีความมั่นคง หรือ มีเสถียรภาพที่ดีกว่า ในระหว่างที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากระดับพลังงานชั้นที่สูงกว่าลงมาระดับชั้นพลังงานที่ต่ำกว่า ก็จะปลดปล่อยพลังงานที่รับเข้าไปออกมาด้วยในรูปของความร้อน และ แสง หรือ โฟทอน กระบวนการนี้เป็นที่รู้จักในชื่อว่า Spontaneous emission ซึ่งโฟทอน หรือ อนุภาคของแสงที่ถูกปลดปล่อยออกมาแต่ละครั้ง จะมีทิศทาง ความถี่ของแสง และความสัมพันธ์กับโฟทอนตัวอื่นที่คาดเดาได้ยาก (Random)

ในส่วนของหลอดไฟดวงกลมนั้น จะมีไส้หลอดอยู่ภายในขดเป็นวงคล้ายสปริง ไส้หลอดนี้โดยปกติทำขึ้นจากทังสเตน และเมื่อเราเอาหลอดไฟดวงกลมนี้ไปต่อเข้ากับขั้วหลอด จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปยังไส้หลอด และทำให้ไส้หลอดนี้ร้อนถึงกว่าสองพันองศาเซลเซียสทีเดียว ความร้อนนี้เองที่ทำให้อิเล็กตรอนจากทังสเตนย้ายจากระดับพลังงานปกติไปสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น และ เมื่ออิเล็กตรอนกลับลงมาสู่ชั้นระดับพลังงานที่ต่ำกว่า ก็จะปลดปล่อยพลังงานในรูปของแสงที่ตาเรามองเห็นออกมา

อย่างไรก็ตามเนื่องจากไส้หลอดเป็นโลหะ แสงที่ปลดปล่อยออกมาจึงมีแสงอินฟราเรดปนอยู่ด้วย ส่งผลให้หลอดไฟชนิดนี้ร้อนง่าย และ ความร้อนนี้ก็แพร่ออกมาสู่ภายนอกด้วยเช่นกัน ความร้อนที่สูงมากที่เกิดขึ้นในหลอดไฟนี้ ก็จะส่งผลให้อะตอมของทังสเตนหลุดออกมาได้ และทำให้อายุการใช้งานของไส้หลอดสั้นลง ซึ่งปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยบรรจุก๊าซเฉื่อย เช่น อาร์กอน ไว้ภายใน ทำให้อะตอมของทังสเตนที่หลุดออกมาสะท้อนกับอะตอมของอาร์กอนกลับไปรวมตัวกันอีกครั้งหนึ่ง

นอกจากนี้หลายๆ คนคงเคยได้เห็นโฆษณาหลอดไฟดวงกลมยี่ห้อหนึ่งที่บอกว่าให้ความสว่างมากกว่าปกติ วิธีการหนึ่งที่ใช้กันก็คือ ทางวิศวกรได้เคลือบฟิล์มบางๆ ติดอยู่ภายในหลอดไฟ เพื่อให้แสงอินฟราเรดที่ได้นั้นสะท้อนกลับ และถูกโฟกัสลงไปยังไส้หลอด ส่งผลให้ไส้หลอดร้อนเร็วขึ้น และ ให้แสงออกมามากขึ้น ในขณะที่กระแสไฟฟ้าที่ใช้ยังคงเท่าเดิม

เอาล่ะ ที่นี้ลองกลับมาดูในส่วนของหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์กันบ้าง ในหลอดไฟชนิดนี้ก็จะมีขั้วไฟฟ้าอยู่เช่นกัน เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงพอสมควรตกคร่อมขั้วไฟฟ้านี้ ก็จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกมา ทีนี้เนื่องจากภายในหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์บรรจุไอปรอทอยู่ ก็จะทำให้อิเล็กตรอนที่หลุดออกมาชนกับอะตอมของไอปรอทที่อยู่ภายใน ซึ่งในการชนกันนี้สามารถทำให้อิเล็กตรอนของปรอทย้ายระดับพลังงานไปอยู่ในที่ที่สูงกว่าได้ และเมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่สภาวะเดิมก็จะปลดปล่อยพลังงานในรูปของแสงอัลตราไวโอเลตออกมา หลอดฆ่าเชื้อที่ปล่อยแสงอัลตราไวโอเลตออกมาก็มีหลักการทำงานแบบนี้ล่ะครับ

เพื่อให้แสงที่ได้เป็นสีขาว ก็มีการเคลือบผงฟอสฟอรัสไว้ภายในหลอด ดังนั้นเมื่อแสงอัลตราไวโอเลตตกกระทบลงบนผงฟอสฟอรัส ก็จะทำให้อิเล็กตรอนภายในอะตอมของฟอสฟอรัสเปลี่ยนระดับพลังงานไปมา และปลดปล่อยแสงสีขาวออกมาในที่สุด

มาถึงจุดนี้ หวังว่าผู้อ่านคงพอจินตนาการได้บ้างนะครับว่า แสงจากหลอดไฟที่เราใช้กันอยู่เกิดจากกระบวนการอะไร ในส่วนของเลเซอร์นั้น ลองมาดูคำว่า เลเซอร์ ก่อนก็แล้วกัน ซึ่งมาจากคำว่า Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (LASER) และก็บอกความหมายในตัวอยู่แล้วว่าเลเซอร์คืออะไร ถ้ามองง่ายๆ ก็คือเป็นการเพิ่มปริมาณของแสงด้วยการปลดปล่อยโฟทอน หรือ การปลดปล่อยพลังงานในรูปของแสงที่ใช้กระบวนการ Stimulated emission

หมายความว่ายังไงครับ... แสง หรือ โฟทอนที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากการเปลี่ยนระดับพลังงานของอิเล็กตรอนในกระบวนการนี้ จะมีความสัมพันธ์กันที่เราบอกได้แน่นอน คือ มีทิศทางการสั่นของสนามไฟฟ้าเหมือนกัน (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในบทความวันที่ 14 ตุลาคม 47 เรื่อง “แสงสั่น...สังเกตอย่างไร” ได้ครับ) มีเฟสเหมือนกัน (โฟทอนแต่ละตัวเปลี่ยนแปลงไปพร้อมๆ กัน เหมือนเราเดินพาเหรดที่เดินเป็นหน้ากระดาน หรือ เป็นแถวในจังหวะเดียวกัน) และมีความถี่เหมือนกัน ไม่เหมือนกับกรณีของ Spontaneous emission ที่ใช้ในหลอดไฟดวงกลม และ หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ ส่งผลให้แสงจากเลเซอร์มีสีเดียว

เพื่อให้แสงที่ปลดปล่อยออกมามีความแรง หรือ มีปริมาณมากกว่าแสงปกติ และมีเสถียรภาพที่ดี ก็จะต้องทำให้จำนวนอิเล็กตรอนในระดับชั้นพลังงานที่สูงขึ้นไป มีมากกว่าในระดับพลังงานที่อยู่ต่ำกว่า ซึ่งเป็นที่รู้จักในกระบวนการ Population inversion โดยทำให้แสงสะท้อนกลับไปกลับมาผ่านตัวกลางที่ปลดปล่อยแสงนั้นออกมา วิธีการง่ายๆ ก็คือเอาตัวกลางนี้ไปวางระหว่างกระจกที่สะท้อนแสงได้ดีสองชิ้น ซึ่งเราเรียกว่า คาวิตี้ (Cavity)

ดังนั้นจะเห็นได้ว่าสิ่งสำคัญที่แสงเลเซอร์จะเกิดได้นั้น จะต้องมีกระบวนการ Absorption, Stimulated emission และ Population inversion ในขณะที่แสงปกตินั้นต้องการเพียง Absorption และ Spontaneous emission โดยจะต้องมีการให้พลังงานแก่ตัวกลาง เพื่อให้ปลดปล่อยแสงออกมา การนำแสงจากแหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้มาใช้งานก็แตกต่างกันออกไป โดยจะต้องคำนึงถึงวัตถุประสงค์ที่ใช้ ประสิทธิภาพที่ต้องการ และราคาที่เราสามารถจ่ายได้ครับ ผู้อ่านท่านใดมีคำถามเพิ่มเติม หรือสนใจเรื่องใดเรื่องหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับโฟโทนิกส์ ติดต่อมาได้เลยครับ


thomsa.gif
 
 

โทมัส เอลวา เอดิสัน “ยอดนักประดิษฐ์” ที่เริ่มประดิษฐ์สิ่งของเมื่อเขามีอายุได้เพียง 10 ขวบ สามารถสร้างเครื่องบันทึกเสียงได้แม้เขาจะเป็นคนหูหนวก และทำงานอย่างขยันขันแข็งค้นคว้าไม่หยุดหย่อน จนมีเวลานอนเพียง 4-5 ชั่วโมงเท่านั้น เขาได้รับการยกย่องให้เป็นนักประดิษฐ์และนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่คนหนึ่ง ทั้งๆที่เขาไม่ได้เรียนหนังสือมากนัก แต่สามารถจะศึกษาหาความรู้ได้จากนอกโรงเรียนและทดลองค้นคว้าด้วยตัวเองจนมีชื่อเสียงโด่งดัง

โทมัส เอลวา เอดิสัน เกิดในปี ค.ศ. 1847 ที่มลรัฐโอไฮโอ สหรัฐอเมริกา เมื่อเข้าดรงเรียนครูกล่าวว่า เขาไม่สามารถเรียนคณิตศาสตร์ได้ ดังนั้นหลังจากเรียนได้สามเดือน บิดามารดาก็ต้องเอาออกจากโรงเรียน แล้วมารดาก็เป็นผู้สอนแทน เธอสอนให้เขาอ่านและเขาก็สนใจอ่านหนังสือเกี่ยวกับเคมีตามที่เขาจะสามารถหาอ่านได้ พออายุได้ 12 ปี เขาได้ทำงานเป็นเด็กเดินข่าวของรถไฟ ขายหนังสือพิมพ์และผลไม้ เอดิสันหูตึงเพราะถูกพนักงานรถไฟคนหนึ่งกระแทกที่หูอย่างแรง เมื่อเขาทำสารเคมีชนิดหนึ่งหกลงไปจนเกิดไฟลุกในห้องเก็บของ ซึ่งเอดิสันใช้เป็นห้องทำงาน และทำการทดลองวิทยาศาสตร์ แต่ตามที่เอดิสันแถลงด้วยตัวเองนั้น เขากลับกล่าวว่า “การที่หูเขาเกิดพิการก็เพราะมีพนักงานรถไฟคนหนึ่งได้ช่วยเหลือเขา โดยจับหูเขาดึงขึ้นมาบนรถไฟที่กำลังเคลื่อนที่ขณะที่เขาเลื่อนไถลลงไปใต้ท้องรถ และจวนเจียนจะถูกล้อทับอยู่แล้ว” การที่เอดิสันกลายเป็นคนหูพิการมิได้ช่วยให้เขารอดชีวิตอยู่เท่านั้น แต่ยังเป็นการช่วยให้มีเครื่องบันทึกเสียงเกิดขึ้นอีกด้วย

จากอุบัติเหตุทำให้เกิดไฟไหม้ครั้งนั้นทำให้เอดิสันถูกไล่ออกและตกงาน แต่ไม่มีสิ่งใดทำให้เขาท้อแท้ได้ นายสถานีประทับใจในความเฉลียวฉลาดและไหวพริบของเขามาก จึงได้สอนเรื่องการส่งโทรเลขให้ ดังนั้นเมื่อเขาอายุได้ 15 ปี ก็ได้งานเป็นคนส่งโทรเลข เขาได้ประดิษฐ์เครื่องทุ่นแรงในการส่งข่าวโทรเลขในปี ค.ศ.1889 ขณะอายุ 21 ปี และได้จดลิขสิทธิ์สิ่งประดิษฐ์ชิ้นแรกของเขา เอดิสันได้จดลิขสิทธิ์สิ่งประดิษฐ์ของเขามากกว่า 1,200 อย่าง

เขาได้ประดิษฐ์สิ่งสำคัญขึ้นหลายอย่างเกี่ยวกับกระแสไฟฟ้า ความจริงเขาเป็นคนที่มีทักษะที่จะปฎิบัติตามความคิดใหม่ๆ ได้ทุกอย่าง เราระลึกถึงเอดิสันในเรื่องแสงไฟฟ้า เพราะขณะนั้นยังไม่มีไฟฟ้าใช้ในการให้แสงสว่างในบ้านธรรมดาได้ เนื่องจากยังไม่มีหลอดไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ ภายในบ้านยังต้องใช้เทียนหรือตะเกียงน้ำมัน และประมาณปี ค.ศ.1850 จึงเริ่มใช้ก๊าซ ตอนต้นศตวรรษที่ 19 เซอร์ฮัมฟรีย์ เดวี่ ได้ประดิษฐ์ตะเกียงที่ทำให้เกิดแสงโดยผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังแท่งคาร์บอน 2 แท่ง ทำให้เกิดความสว่างขึ้น แต่ก็ใช้ให้แสงสว่างบนท้องถนน เนื่องจากมีขนาดใหญ่และเทอะทะ ไม่เหมาะที่จะใช้ในบ้านเรือน ต่อมาในปี ค.ศ. 1878 นักวิทยาศาสตร์โจเซฟ สวอน มาจากเมืองซันเดอร์แลนด์ ได้ประดิษฐ์หลอดไฟฟ้าขึ้นเป็นครั้งแรก เขาใช้แท่งคาร์บอนเล็กๆ ติดในกระเปาะแก้ว และทำให้แท่งคาร์บอนร้อนด้วยไฟฟ้า ทำให้เกิดแสงสว่างขึ้น คาร์บอนไม่เหมือนกับโลหะทั้งหลาย สามารถทำให้ร้อนพอที่จะให้ความสว่างโดยไม่หลอมละลาย แต่หลอดไฟฟ้าของสวอนให้แสงสว่างน้อยเกินไป ไม่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ เอดิสันซึ่งทำงานด้านเดียวกับสวอนในสหรัฐอเมริกา มองเห็นที่จะปรับปรุงสิ่งประดิษฐ์ของสวอนให้ดีขึ้นได้ ถ้าทำให้หลอดแห้วเป็นสูญญากาศ แท่งคาร์บอนหรือเส้นลวดก็จะเกิดแสงสว่างที่สว่างกว่าเก่า โดยที่ไม่ทำให้หลอดแก้วร้อนเกินไป ดังนั้นเอดิสันและโจเซฟ สวอน จึงได้รับเกียรติร่วมกันในสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญนี้

เอดิสันได้ประดิษฐ์สิ่งต่างๆ กว่า 1,200 ชนิด ผลงานของเขา อาทิเช่น แสงไฟฟ้า หีบเสียง เครื่องบันทึกเสียง ฯลฯ เอดีสันทำงานอย่างขยันขันแข็ง คืนหนึ่งๆ เขานอนเพียง 4-5 ชั่วโมงเท่านั้น ในตอนปลายของชีวิตสุขภาพของเขาทรุดโทรมลงไปมาก และถึงแก่กรรมในปี ค.ศ. 1931


อ้างอิง
http://nexus.sura.ac.th/library/sc1/thomas_alva_edison.htm


แหล่งต้นกำเนิดของชีวิตบนโลกมาจากอวกาศที่ห่างไกล

นักวิทยาศาสตร์ค่อนข้างเชื่อมั่นว่า หน่วยต้นกำเนิดของชีวิต (Building Blocks) มาสู่โลกโดยการนำพา ของดาวหางหรือดาวตก เมื่อประมาณ 4,500 ล้านปีก่อน หากสามารถค้นหาความจริงได้ว่า โมเลกุลเหล่านี้ เกิดขึ้นได้อย่างไรในอวกาศ ระหว่างดวงดาว จะช่วยให้เข้าใจ ถึงความเป็นมา ของกระบวนการอันสลับซับซ้อน ที่นำไปสู่กำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก และในอดีตที่ผ่านมา มีความเข้าใจกันว่า อวกาศ เป็นบรรยากาศที่ปราศจากเชื้อโรค (sterile environment) และไม่มีโมเลกุล ที่มีความสลับซับซ้อน ล่องลอยอยู่แต่อย่างใด

แต่เมื่อเร็วๆ นี้ ภาพใหม่ของดินแดนว่างเปล่าของอวกาศ ระหว่างดวงดาว (Interstellar Space) ซึ่งอาจเป็นแหล่งกำเนิดของสารเคมี และโมเลกุลสลับซับซ้อน เริ่มปรากฎว่า เป็นที่ยอมรับมากขึ้น ในประชาคมวิทยาศาสตร์ เมฆหมอกระหว่างดวงดาว ที่บดบังแสงจากดาวที่ห่างไกล เกิดจากดาวที่หมดอายุลง ซึ่งปลดปล่อยบรรยากาศ ที่ห่อหุ้มออกสู่อวกาศที่ล้อมรอบ เมฆ หมอก เหล่านี้จะเกาะกัน เป็นเมฆที่หนาแน่น จนเกิดเป็นดาวดวงใหม่ จากการสังเกตการณ์ ด้วยกล้องโทรทัศน์และดาวเทียม นักวิทยาศาสตร์ ค้นพบว่า ในกลุ่มเมฆ หมอก เหล่านี้ ดาวที่เย็นตัวลง มีโมเลกุลหลายร้อยหลายพันชนิด ซึ่งส่วนใหญ่ ประกอบด้วยสารคาร์บอน ซึ่งถือว่าเป็นอินทรีย์สาร ของสิ่งมีชีวิต โมเลกุล จำพวกอินทรีย์ที่สลับซับซ้อนเหล่านี้ ซึ่งเกิดขึ้นในอวกาศ น่าจะมีส่วนในการเป็นต้นกำเนิดของชีวิตบนโลก

เมื่อ 30 ปีก่อน นักดาราศาสตร์ค้นพบร่องรอย ของสารคาร์บอนในอวกาศมาบ้างแล้ว จนมีการยืนยันในปีพ.ศ. 2533 ว่า สารคาร์บอนดังกล่าว คือสารโพลีไซคลิก อะโรเมติกไฮโดรคาร์บอน (Polycyclic aromatic hydrocabon) หรือเรียกชื่อย่อว่า PAHs, จึงเป็นสารค่อนข้างอยู่ตัว และมีอยู่กระจายทั่วไปบนโลก มาจากการเผาไหม้ ของน้ำมันเชื้อเพลิงจากรถยนต์ ทั้งนี้เมื่อแรกๆ นักวิทยาศาสตร์คิดว่า PAHs ในอวกาศ จะอยู่รอบๆ ขอบของกลุ่มเมฆหนาแน่น หรือดาวที่กำลังจะตายเท่านั้น แต่จากข้อมูลล่าสุดพบว่า โมเลกุลเหล่านี้ กระจัดกระจายอยู่ในอวกาศ ระหว่างดวงดาว ตลอดจนในกาแล็กซี่ห่างไกล จากสุริยะจักรวาลของเราอีก

สิ่งที่ถ้าทายนักดาราศาสตร์ ได้แก่การค้นหาขนาด และโครงสร้างของโมเลกุลต่างๆ ที่ล่องลอยในอวกาศเหล่านี้ ซึ่งจากกล้องโทรทัศน์ในชิลี และมลรัฐอริโซน่า สหรัฐอเมริกา พบว่า PAHs เหล่านั้นได้แก่ สารแอนทราซีน (Anthracene) และไพรีน (Pyrene) ยังเป็นสารคาร์บอน แบบสามและสี่วงคาร์บอน ตามลำดับ ทั้งนี้ สารแอนทราซีนมี 24 อะตอม และเป็นคาร์บอนเสีย 14 อะตอม ส่วนสารไพรีนมี 26 อะตอม และเป็นคาร์บอน 16 อะตอม ดังนั้น กลุ่มก๊าซในอวกาศ จึงเป็นเสมือนโรงงานเคมี ซึ่งเริ่มผลิตโมเลกุลง่ายๆ เช่น อะเซ็ททีลีน (คาร์บอน 2 อะตอม) จากนั้น โมเลกุลเหล่านี้รวมตัว และโตขึ้นเรื่อยๆ เป็นโมเลกุลที่สลับซับซ้อน เช่น สารเบนซีน (Benzene) หรือสาร คาร์บอนแบบวงแหวน 1 วง ต่อไปจนถึง PAHs ดังกล่าว

นอกจากนี้ จากการสำรวจ โดยนักวิทยาศาสตร์ จากนานาชาติใน 2-3 ปีที่ผ่านมา ยังพบหลักฐาน โดยคลื่นวิทยุ ถึงกรดอะมิโน ซึ่งเป็นหน่วยแรกของยีนส์ เช่น ไกลซีน ในกลุ่มเมฆในอวกาศที่ห่างไกล ดังนั้น ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ต่างๆ หันมาค้นคว้าวิจัย ในเรื่องนี้กันมาก

การที่จะพิสูจน์ว่า ฝุ่นละอองที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่สลับซับซ้อนดังกล่าว ตกมาสู่โลก โดยการนำพาของดาวหางนั้น คงต้องรอการพิสูจน์ที่ไม่นานนัก เนื่องจากโครงการ Stardust1 ขององค์การนาสา ซึ่งวิ่งไล่กวดดาวหางชื่อ Wild2 เพื่อเก็บฝุ่นละออง จากดาวหาง ได้ดำเนินการเกือบแล้วเสร็จ ยานอวกาศ Stardust สามารถเก็บฝุ่นดาวหางดังกล่าวแล้ว และมีกำหนดการเดินทางกลับมาสู่โลก ในเดือนมกราคม 2549 หากมีการวิเคราะห์ พบสารโมเลกุลคาร์บอนที่สลับซับซ้อน ในฝุ่นละอองจากดาวหาง ดังที่คาดการณ์ไว้ จะเป็นการเปิดประตู ไปสู่โลกใหม่ ที่น่าอัศจรรย์ ในวงการวิทยาศาสตร์ในรอบ 10 ปีข้างหน้า

(ที่มา: Science News, vol.165, No.-18, May 1,2004)

โดย สำนักงานที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กรุงวอชิงตัน

อ้างอิง
http://www.nst.or.th/article/article0121.htm


สมสกุล เผ่าจินดามุข
From bangkokbiznews


เมื่อวันที่ 20 เมษายน ที่ผ่านมา องค์การบริหาร การบินและอวกาศแห่งสหรัฐ หรือนาซาแห่งสหรัฐ ได้ส่งดาวเทียมดวงหนึ่ง ซึ่งใช้เวลา พัฒนา นานถึง 45 ปีขึ้นสู่ห้วงอวกาศ ภารกิจของดาวเทียมดวงนี้ออก จะแปลกจากดาวเทียมดวงอื่นๆ ตรงที่มันถูกออกแบบมา ให้เพื่อทดสอบทฤษฎีสัมพันธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

ดาวเทียมกราวิตี้ โพลบ บี หรือจีพี-บี จัดว่าเป็นเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ที่มีความแม่นยำที่สุดที่มนุษย์เคยสร้างมาก ดาวเทียมมูลค่า 700 ล้านดอลลาร์นี้กำลังอยู่ในห้วงอวกาศหลังจากถูกนำส่งขึ้นโดยจรวจเดลต้า 2 ของบริษัทโบอิง โค จากฐานส่งที่ฐานทัพ อากาศแวนเดนเบิร์ก มลรัฐแคลิฟอร์เนีย เมื่อหลายวันก่อน

คงไม่มีใครที่ไม่เคยได้ยินชื่อ ไอน์สไตน์ เจ้าของทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปที่เขาพัฒนาขึ้นมาเมื่อต้นทศวรรษที่ 20 และเป็นทฤษฎี ที่ได้รับการ ยอมรับกันทั่วไปจวบจนปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทฤษฎีดังกล่าวถูกนำมาใช้ประดิษฐ์อุปกรณ์ต่างๆ อาทิ เครื่องฉายภาพภายในที่ใช้ในทางการแพทย์ และระบบชี้พิกัดบนโลก หรือจีพีเอส

ไอน์ไตน์ได้เสนอแนวคิดที่มหัศจรรย์พันลึกที่สุดว่า การปรากฏตัวของมวลที่มีขนาด ใหญ่มากๆ อย่าง โลก ดวงดาว หรือหลุมดำ ทำให้เกิดแรงดึงดูดในและส่งผลให้ กาลและอวกาศ ที่อยู่รอบๆ มวลเกิดบิดเบี้ยวในขณะที่วัตถุดังกล่าวหมุน คล้ายๆ กับลมหมุน ที่เกิดจากพายุทอร์นาโด ผลกระทบจากการห่อตัวและบิดเบี้ยวของกาล และอวกาศนี้ ไม่ได้เป็นแค่แรงดึงดูดธรรมดาที่ดึงวัตถุต่างๆ เข้าใกล้เท่านั้น

ทฤษฎีสัมพันธภาพเป็นหัวใจหลักของฟิสิกส์สมัยใหม่ และเชื่อว่า แรงดึงดูดทำให้ข่ายใยของ กาลอวกาศโค้งงอ และจากการเฝ้าสังเกตสุริยคราส 1919 ครั้ง พบว่าแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ทำให้แสงอาทิตย์เบี่ยงเบน อันเป็นผลมาจากอวกาศที่บิดงอ

ที่ผ่านมา ทฤษฎีสัมพันธภาพของไอน์สไตน์ส่วนใหญ่ได้รับการพิสูจน์เป็นที่เรียบร้อยแล้ว อย่างเช่น การบิดเบี้ยวของเวลาและอวกาศจากมวลขนาดใหญ่ แต่ผลกระทบที่เกิดจากการแรง เหวี่ยงของวัตถุ ยังไม่มีใครนำมาทดสอบกันอย่างจริงจัง ก่อนหน้านี้ในปี พ.ศ. 2519 นาซาได้เคยทำโครงการที่เรียกว่า กราวิตี้ โพลบ เอ โดยส่งนาฬิกาอะตอมิกออกไปในอวกาศ 10,000 กิโลเมตร เพื่อยืนยันว่าแรงดึงดูดฉุดรั้งการเดินทางของเวลา ซึ่งก็เป็นจริงตามนั้น

นักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการกล่าวถึงการส่งดาวเทียมจีพี-บี ขึ้นไปพิสูจน์แนวคิดนี้ว่า ถ้าสิ่งที่ไอน์สไตน์ทำนายไว้ถูกต้อง ดาวเทียมดวงนี้ควรจะตรวจจับเวลาและอวกาศ ที่หายไป จากการโคจรของโลกได้ ซึ่งนักบินอวกาศที่ออกไปโคจรนอกโลกมองไม่เห็น แต่เป็นสิ่งที่สามารถวัดได้



จีพี-บี จะใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่าไกโรสโคป 4 ตัว ซึ่งเป็นอุปกรณ์วัดการทรงตัวที่สมดุลในรูปแบบสามมิติที่มีความแม่นยำสูง เพื่อทดสอบทฤษฎี ของไอน์สไตน์เกี่ยวกับการบิดงอ ของกาลและอวกาศจากการปรากฏตัวของวัตถุขนาดใหญ่ ในการนี้นักวิทยาศาสตร์ จะทำการวัดตัวแปรสองตัวได้แก่ การบิดเบี้ยวของกาลและอวกาศจากการปรากฏตัว ของโลกเกิดขึ้นมาได้อย่างไร และการหมุนตัวของโลกไปดึงเอากาล-อวกาศที่อยู่รอบๆ มาได้อย่างไร

โครงการดังกล่าวได้รับอนุมัติจากรัฐบาลสหรัฐเมื่อปี พ.ศ. 2502 แต่มาได้รับงบประมาณจริงๆ ในปี พ.ศ. 2507 แต่วิศวกรจากมหาวิทยาลัย สแตนฟอร์ดและนาซาเพิ่งจะสามารถสร้าง ดาวเทียมที่มีความแม่นยำ พอที่จะวัดพื้นที่และเวลาที่หายไปได้อย่างแม่นยำเมื่อไม่กี่สิบปีที่ผ่านมานี่เอง

ความยากลำบากในการออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์ของโครงการนี้เกือบทำให้โครงการล้มอยู่หลายครั้ง ดีที่นักวิทยาศาสตร์ช่วยกันล็อบบี้สภาค องเกรสของสหรัฐให้อุดหนุน โครงการจนตลอดรอดฝั่ง

หัวใจสำคัญของดาวเทียมขนาด 3.5 ตันนี้คือ ภาชนะที่บรรจุวัตถุทรงกลมสี่ลูก แต่ละลูก มีขนาดเท่ากับ ลูกปิงปองซึ่งถูกทำให้เย็นลงจนเกือบถึงศูนย์องศา และหมุนด้วยความเร็ว 10,000 รอบ ต่อนาที ลูกทรงกลมนี้ทำจากควอร์ตซแข็งที่หล่อขึ้นมาเป็นพิเศษสำหรับภารกิจนี้ และถูกขัด ให้มีความกลมเกลี้ยงจนสมบูรณ์ที่สุดเท่าที่ทำได้ จัดว่าเป็นไกโรสโคปที่มีความแม่นยำที่สุดในโลกและในประวัติศาสตร์

ลูกทรงกลมนี้ถูกทำให้เย็นจัดถึงระดับ 1.8 องศาเหนือศูนย์องศาสมบูรณ์ เพื่อคอยรักษาสภาพให้ฟิล์มโลหะมีสภาพเป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวดอยู่ตลอดเวลา ชั้นที่เป็นตัวนำไฟฟ้ายิ่งยวด นี้ทำหน้าที่ สร้างสนามแม่เหล็ก ที่จะคอยทำให้แกนของลูกทรงกลมที่หมุนด้วยความเร็วนี้ตรึงอยู่ในตำแหน่ง อุปกรณ์ทดลองดังกล่าวจำเป็นต้องมีแผง ป้องกันเพื่อลดความเข้ม ของสนามแม่เหล็ก ลงโดยทอนกำลังด้วยสนามไฟฟ้าเพื่อช่วยให้ลูกทรงกลมหมุนลอยตัวอยู่ตลอดเวลา และสารหล่อเย็นจากฮีเลียมที่เป็นสารเหลวยิ่งยวดจำนวน 2441 ลิตร

ดาวเทียมดวงนี้จะใช้เวลาราวสองเดือนสำหรับการเตรียมพร้อม และใช้เวลาวัดตำแหน่งและเวลา ที่หายไปของกาล-อวกาศ จากการปรากฏตัวของโลก นักวิทยาศาสตร์มองว่า ภารกิจนี้ ไม่เพียงพิสูจน์ทฤษฎีของไอนสไตน์เท่านั้น แต่ยังจะได้ตัวเลขที่ละเอียดแม่นยำสำหรับวัดผลกระทบของมวลกับการบิดเบี้ยวของกาล-อวกาศด้วย และถึงแม้ว่าผลกระทบ ดังกล่าว เป็นเรื่องยากที่จะวัดกับวัตถุที่มีขนาดเท่ากับโลก แต่อาจนำมาใช้ได้กับการวัดวัตถุขนาดมหึมาอย่างหลุมดำ ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมากต่อควอซาร์ หรือการระเบิดของพลังงานที่รุนแรงที่สุดที่นักดาราศาสตร์ได้ตรวจพบ


โดย สุทัศน์ ยกส้าน
http://www.manager.co.th/Daily/ViewNews.aspx?NewsID=9480000004111

เมื่อ Newton ทดลองให้แสงอาทิตย์ส่องผ่านปริซึม ในปี พ.ศ. 2209 (รัชสมัยสมเด็จพระนารายณ์มหาราช) เขาได้พบว่าปริซึมได้แยกแสงออกเป็นแถบสี (ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด และแดง) ซึ่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตาเห็นได้นี้มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 400-700 นาโนเมตร (1 นาโนเมตร = 10[sup]-9[/sup] เมตร) เมื่อถึงวันนี้นักฟิสิกส์รู้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านอกจากจะประกอบด้วยแสงที่ตาเห็น (visible light) แล้วยังมีรังสีแกมมา รังสีเอกซ์ รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีอินฟราเรด และคลื่นวิทยุอีกด้วย ซึ่งคลื่นอินฟราเรดและวิทยุมีความยาวคลื่นมากกว่าแสงที่ตาเห็น ส่วนคลื่นที่เหลือมีความยาวคลื่นน้อยกว่า นอกจากนี้เราก็ยังรู้อีกว่าคลื่นแต่ละชนิดมีแหล่งกำเนิดต่างๆ กัน เช่น หลอดไฟธรรมดา และหลอดนีออนให้แสงอินฟราเรด แสงอัลตราไวโอเลต และแสงที่ตาเห็น ส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในวิทยุให้คลื่นวิทยุ และสำหรับรังสีแกมมานั้นได้จากการแผ่รังสีของอิเล็กตรอนในเครื่องเร่งอนุภาคหรือจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี เป็นต้น

ตามปกติแสงจากหลอดนีออนหรือหลอดก๊าซอื่นใดที่เราเห็น เกิดจากการที่อิเล็กตรอนในอะตอมของก๊าซถูกกระตุ้นด้วยความร้อน ทำให้มันกระโจนขึ้นไปโคจรที่ระดับสูงแต่ก็อยู่ในวงโคจรได้ไม่นานเพราะมันจะโผลงมาโคจรที่ระดับต่ำอีกและในการกระทำเช่นนี้ อิเล็กตรอนจะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง เพราะในของแข็งมีอิเล็กตรอนจำนวนมากและอิเล็กตรอนเหล่านี้ส่งแรงกระทำต่อกันและกันตลอดเวลา ดังนั้น เวลาอิเล็กตรอนเหล่านี้ปลดปล่อยพลังงานออกมา คลื่นที่ได้จะมีความยาวคลื่นแตกต่างกันน้อยทำให้เราได้แถบแสง (spectrum) ที่มีความยาวคลื่นเรียงรายเป็นชุด (continuous spectrum) เช่น หลอดทังสเตน หากถูกทำให้ร้อนถึง 3,000 องศาเซลเซียส จะปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่น 900 นาโนเมตร คือในช่วงอินฟราเรดมากที่สุด แต่ถ้าจะทำให้หลอดทังสเตนปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่น 300 นาโนเมตรมากที่สุด นักทดลองจะต้องทำให้หลอดทังสเตนมีอุณหภูมิสูงถึง 10,000 องศาเซลเซียส แต่เพราะทังสเตนมีจุดหลอมเหลวที่อุณหภูมิ 3,140 องศาเซลเซียส และจุดเดือดที่อุณหภูมิ 5,650 ดังนั้นเราจึงเห็นได้ว่า เราไม่สามารถใช้หลอดทังสเตนสร้างแสงที่มีความยาวคลื่น 300 นาโนเมตรได้ นั่นคือการใช้ของแข็งร้อนเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นจึงเป็นเรื่องที่ไม่มีใครทำได้ ยิ่งเป็นกรณีรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมาแล้วก็เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้เลย

สำหรับเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก นั่นก็เพราะเวลาจะศึกษาอะตอมเขาต้องการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นพอๆ กับขนาดของอะตอม นั่นคือระดับ 1 นาโนเมตร ดังนั้น การมีแหล่งกำเนิดแสงที่ให้แสงความยาวคลื่นระดับนาโนเมตรจึงเป็นเรื่องจำเป็นสำหรับนักวิทยาศาสตร์เพื่อให้สามารถใช้ศึกษาสสารได้

แต่ก็นับว่าโชคดีที่ทฤษฎีของ James Clerk Maxwell ผู้เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอังกฤษได้แสดงให้เห็นว่า หากเราเร่งอนุภาคอิเล็กตรอนให้เคลื่อนที่เป็นวงกลม อิเล็กตรอนจะแผ่รังสีและคลื่นแม่เหล็กที่เกิดขึ้นจะมีความเข้มมากน้อยในทิศทางต่างๆ กัน โดยมีความเข้มมากที่สุดในระนาบที่ตั้งฉากกับแกนวงโคจรของอิเล็กตรอนตัวนั้น

และนี่ก็คือสิ่งที่นักฟิสิกส์สังเกตเห็นเป็นครั้งแรก เมื่อดาว supernova ระเบิด เพราะขณะนั้นอิเล็กตรอนถูกสนามแม่เหล็กความเข้มสูงเร่งทำให้มันแผ่รังสี และประวัติศาสตร์ก็ได้บันทึกว่าเมื่อวันที่ 19 เมษายน พ.ศ. 2490 Herb Pollock, Robert Langmuir, Frank Elder และ Anatole Gurewitsch แห่งบริษัท General Electric ที่เมือง Schenectady ในรัฐ New York ประเทศสหรัฐอเมริกา ได้เห็นรังสีสีฟ้าขาวแผ่กระจายออกมาจากอิเล็กตรอนที่กำลังถูกเร่งในเครื่องเร่งอนุภาคชนิด Synchrotron เป็นครั้งแรกในห้องปฏิบัติการบนโลก และนี่ก็คือที่มาของชื่อแสงซินโครตรอน

การศึกษาแสงซินโครตรอนในเวลาต่อมาทำให้เรารู้ว่า เวลาอิเล็กตรอนเคลื่อนที่แสงหรือรังสีซินโครตรอนจะพุ่งออกมาทางด้านหน้าของอิเล็กตรอน ถ้าความเร็วของอิเล็กตรอนยิ่งสูง กลุ่มแสงจะลีบลงๆ โดยมีมุมบานที่ขึ้นกับ 1-(v^2/c^2) เมื่อ v เป็นความเร็วของอิเล็กตรอน และ c คือความเร็วแสง ดังนั้น ถ้า v=0.9999975c หรือ v เท่ากับ 0.9999975 เท่าของความเร็วแสง มุมบานของกรวยแสงจะน้อยเกือบเท่าศูนย์องศา นั่นคือแสงที่ได้จะแหลมคมและมีความเข้มสูงมาก

ย้อนอดีตไปเมื่อ 60 ปีก่อน แสงซินโครตรอนที่อิเล็กตรอนปล่อยออกมานี้ นักฟิสิกส์คิดว่าเป็นขยะที่น่ารำคาญ เพราะเวลาอิเล็กตรอนปล่อยแสงออกมา อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานไปทำให้นักฟิสิกส์ไม่สามารถเร่งอิเล็กตรอนให้มีพลังงานสูงขึ้นได้ มาบัดนี้แสงซินโครตรอนกำลังเป็นอุปกรณ์วิจัยที่สำคัญของวงการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีไม่ยิ่งหย่อนกว่าแสงเลเซอร์

จากการที่นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับความเร็วของอิเล็กตรอนได้ ทำให้มันมีความเร่งต่างๆ ได้ จึงมีผลทำให้แสงที่อิเล็กตรอนปล่อยออกมามีความยาวคลื่นต่างๆ นานา คือตั้งแต่แสงความยาวคลื่นสั้น เช่น รังสีแกมมา จนกระทั่งถึงแสงที่มีความยาวคลื่นยาว เช่น รังสีอินฟราเรด และเมื่อลำแสงที่ได้มีลักษณะเรียว อีกทั้งมีความยาวคลื่นเดียวมันจึงมีประโยชน์ในการวิจัยและการอุตสาหกรรมมาก เช่น ใช้ถ่ายภาพหลอดเลือดหัวใจ ศึกษาโครงสร้างของผลึก ทำวงจร IC (Integrated Circuit) ตรวจสอบปฏิกิริยาเคมี พัฒนายารักษาโรค สร้างอุปกรณ์ขนาดเล็กสำหรับใช้ในการผ่าตัด ศึกษาการแพร่ซึมของสารพิษในสิ่งแวดล้อม ออกแบบวัสดุชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติดีกว่าวัสดุธรรมชาติ ออกแบบไมโครชิปเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ ศึกษาเทคนิคการเคลือบวัสดุ วิเคราะห์องค์ประกอบของธาตุปริมาณน้อยที่ปนเปื้อนในวัตถุโบราณโดยไม่ทำให้วัตถุนั้นเสื่อมสภาพ และช่วยให้นักนิติเวชวิทยาสามารถหาสารพิษในผู้เสียชีวิตได้ เป็นต้น

จึงนับว่าแสงซินโครตรอนกำลังมีบทบาทในการไขความลับของโลกระดับอะตอมมากขึ้นๆ ทุกวัน และก็เป็นที่รู้กันว่า ขณะนี้ประเทศไทยเรามีศูนย์ปฏิบัติการวิจัยเครื่องกำเนิดแสงซินโครตรอนแห่งชาติ (National Synchrotron Research Center) ซึ่งอยู่ในกำกับของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแล้วตั้งแต่ปี 2540 และศูนย์นี้ตั้งอยู่ที่เทคโนธานี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี จังหวัดนครราชสีมา โดยมีนักวิทยาศาสตร์ นักเทคนิค วิศวกรนับร้อยร่วมกันทดลองควบคุมการทำงานของอุปกรณ์เพื่อวิจัยวัสดุชีวสารและผลกระทบของรังสีต่อชีววัตถุต่างๆ โดยในปีงบประมาณ 2547 ศูนย์ได้รับงบประมาณการวิจัยจากรัฐบาล 20 ล้านบาท และเมื่อถึงเดือนมิถุนายน 2548 อุปกรณ์ซินโครตรอนของศูนย์จะสามารถผลิตแสงซินโครตรอนที่มีพลังงาน 1.2 Gev ได้

ไม่เพียงแต่ประเทศไทยเท่านั้นที่มีอุปกรณ์ซินโครตรอนใช้ ประเทศที่กำลังพัฒนาอื่นๆ เช่น ประเทศในตะวันออกกลางก็กำลังสร้างและติดตั้งซินโครตรอนของตนเช่นกัน เพราะขณะนี้นักวิทยาศาสตร์จากประเทศอิสราเอล จอร์แดน อียิปต์ ตุรกี บาห์เรน และปากีสถาน กำลังติดตั้งอุปกรณ์ซินโครตรอนของโครงการ SESAME (Synchrotron Light for Experimental Science and Applications in the Middle East) ที่เมือง Allan ซึ่งอยู่ทางตอนเหนือของกรุง Amman ประมาณ 30 กิโลเมตร เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์จากประเทศในเครือข่ายศึกษาวิจัยโครงสร้างของโปรตีนและอะตอมของวัสดุใหม่ๆ

และเมื่อเดือนตุลาคมที่ผ่านมานี้ นักวิทยาศาสตร์จากอิหร่านและปาเลสไตน์ก็ได้เข้าร่วมในโครงการด้วย

ความจริงอุปกรณ์ซินโครตรอนของโครงการ SESAME นี้ได้รับบริจาคมาจากห้องปฏิบัติการฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัย Hamburg ของเยอรมนี และเมื่อเยอรมนีต้องการสร้างอุปกรณ์ชิ้นใหม่ที่มีประสิทธิภาพยิ่งกว่าเก่าจึงได้บริจาคให้ประเทศอื่น ประจวบกับขณะนั้น (ปี พ.ศ. 2543) รัฐบาลอิสราเอลกับปาเลสไตน์เซ็นสัญญาร่วมมือทางวิชาการกัน ดังนั้น อุปกรณ์ซินโครตรอนจึงเปิดโอกาสให้นักวิทยาศาสตร์จากทั้งสองประเทศทำงานร่วมกัน และประเทศคู่กรณีก็ได้ตัดสินใจติดตั้งซินโครตรอนในประเทศที่เป็นกลางคือจอร์แดนซึ่งก็เป็นที่พอใจเพราะ Allan อยู่ไม่ไกลจาก Istanbul คือเพียง 2 ชั่วโมงบิน และอยู่ไกลจาก Israel หรือ West Bank เพียง 2 ชั่วโมงรถเท่านั้นเอง

และขณะนี้โครงการ SESAME ก็ดูจะไปได้สวยด้วยทุนสนับสนุนจาก E.U. (European Union) มูลค่า 480 ล้านบาท เพื่อทำให้ SESAME มีพลังสูงกว่าซินโครตรอนของไทยราว 2 เท่า เท่านั้นยังไม่พอ สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่นก็มีโครงการช่วยสนับสนุนอีก 440 ล้าน และ 600 ล้านบาท ตามลำดับ

ถึงแม้ SESAME จะเริ่มทำงานเป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2551 แต่ขณะนี้โครงการก็ได้ส่งนักวิทยาศาสตร์ร่วม 20 คน ไปฝึกปฏิบัติงานในศูนย์ซินโครตรอนของยุโรปและอเมริกาแล้ว และนักวิทยาศาสตร์ของโครงการนี้ก็มีความหวังว่า ไม่ว่าสถานการณ์การเมืองในตะวันออกกลางจะเลวร้ายหรือดีประเสริฐสักปานใด SESAME ก็ต้องเดินหน้าต่อไปเหมือนกับโลกวิชาการและโลกการเมือง เป็น parallel universe กันยังไงยังงั้นครับ

สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ราชบัณฑิตยสถาน


From bangkokbiznews


สมสกุล เผ่าจินดามุข
ข้อมูลจาก นสพ.การ์เดียน

ทั้งดาวอังคารและดวงจันทร์กำลังกองไปด้วยขยะเครื่องจักรที่ถูกขว้างทิ้งออกไปจากโลก และกระจายเรี่ยราดไปทั่วพื้นดินที่หนาวเย็นและว่างเปล่าของดาวอังคารและดวงจันทร์ และเมื่อใดที่ขยะเหล่านี้กองสูงเป็นภูเขาเทคโนโลยีแล้ว ขยะเหล่านี้ก็จะกลายเป็นพิพิธภัณฑ์อวกาศที่แสดงผลงานการสำรวจอวกาศของมนุษย์

วันที่แสงอาทิตย์ฉายแสงทาบลงบนพื้นดาวอังคาร นักวิทยาศาสตร์ในแคลิฟอร์เนียง่วนอยู่กัน การวางแผนเพื่อค้นหายานสำรวจที่ถูกส่งไปเหยียบดาวอังคารเมื่อหกปีก่อน ที่ประสบความล้มเหลวในการลงจอด

หากทุกอย่างเป็นไปตามแผนที่วางไว้ น้ำแข็งคาร์บอนไดออกไซด์บนดาวอังคารคงละลายจนพอจะมองเห็นภาพพื้นดาวได้ชัดเจนขึ้น มันเป็นช่วงเวลาเดียวกับยานสำรวจมาร์ส โกลบอล เซอร์เวเยอร์ โคจรเข้ามาใกล้กับตำแหน่งที่ยานมาร์ส โพลาร์ แลนเดอร์ ที่ลงจอดและหายสาบสูญไปเมื่อหกปีที่แล้ว ยานมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์ จะใช้กล้องบันทึกภาพเพื่อสำรวจหายานที่หายไป หรือซากบางอย่างที่ยังเหลืออยู่

ถ้าปฏิบัติการครั้งนี้ประสบความสำเร็จในการบันทึกภาพยานสำรวจที่หายไป มันจะช่วยตอบคำถามสำคัญเกี่ยวกับปฏิบัติการครั้งนั้นที่ยังสร้างความกังขาแก่เจ้าหน้าที่องค์การนาซาอยู่ว่า "มันเกิดผิดพลาดอะไรขึ้น" คำตอบที่ได้จะช่วยให้พวกเขาสามารถวางแผนปฏิบัติการในอนาคตได้ โดยไม่ต้องเจ็บปวดกับชะตากรรมที่อาจเกิดขึ้นซ้ำสอง

ทั้งดาวอังคารและดวงจันทร์กำลังกองไปด้วยขยะเครื่องจักรที่ถูกขว้างทิ้งออกไปจากโลก และกระจายเรี่ยราดไปทั่วพื้นดินที่หนาวเย็นและว่างเปล่าของดาวอังคารและดวงจันทร์ และเมื่อใดที่ขยะเหล่านี้กองสูงเป็นภูเขาเทคโนโลยีแล้ว ขยะเหล่านี้ก็จะกลายเป็นพิพิธภัณฑ์อวกาศที่แสดงผลงานการสำรวจอวกาศของมนุษย์

เจ้าหน้าที่ขององค์การนาซาได้ขอให้ทีมงานที่ควบคุมกล้องที่ติดตั้งอยู่บนยานมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์ ช่วยค้นหายานที่สูญหายไปเมื่อเดือนธันวาคม ปี 1999 ประมาณเดือนพฤษภาคมปีที่แล้ว ทีมควบคุมกล้องบอกว่าพวกเขาอาจพบยานมาร์สโพลาร์แลนเดอร์ได้ในที่สุด โดยภาพถ่ายที่ถูกบันทึกไว้ตอนที่โคจรรอบก่อนพบบางอย่างที่ดูคล้ายกับร่มชูชีพ และจุดสะท้อนแสงท่ามกลางพื้นที่มืดมิดดาวอังคาร ทำให้เข้าใจได้ว่ายานสำรวจอาจจะนอนหมกตัวอยู่ในหลุมที่เกิดจากแรงระเบิดของจรวดที่ใช้สำหรับลงจอด แต่ภาพที่บันทึกไว้ครั้งนั้นมีคุณภาพแย่เกินกว่าจะสรุปแน่ชัดได้ "เราไม่รู้ว่ามันคือ มาร์สโพลาร์แลนเดอร์หรือไม่ แต่ก็เป็นตัวเลือกที่เข้าเค้า" เคน เอ็ดเก็ต จากศูนย์มาลิน สเปซ ไซแอนซ์ส กล่าว

ในความพยายามที่จะค้นหาให้แน่ชัดว่า พื้นที่บริเวณดังกล่าวเป็นจุดที่ยานสำรวจหายไปหรือไม่ ในอีกสองสามเดือนข้างหน้านี้เมื่อดาวอังคารเข้าสู่ช่วงฤดูร้อนที่ร้อนที่สุด และน้ำแข็งที่ปกคลุมผิวดาวละลาย นักวิทยาศาสตร์เตรียมใช้เทคนิคใหม่ที่สามารถควบคุมให้ยานมาร์สโกลบอล เซอร์เวเยอร์ สามารถบันทึกภาพที่มีความคมชัดที่สุดได้ ช่วงที่ยานสำรวจดังกล่าวโคจรผ่านพื้นที่นี้อีกครั้ง มันจะถูกสั่งให้ทรงตัวนิ่งเพื่อให้กล้องบันทึกภาพพื้นที่เป้าหมายให้นานที่สุด โดยยานดังกล่าวสามารถบันทึกภาพที่มีขนาดตั้งแต่ 50 ซม. ขึ้นไป

ริช ซูเร็ก นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการเจ็ทโพรพูลชั่นลาบอราทอรี (เจพีแอล) ในเมืองปาซาเดนา มองว่าการค้นหาครั้งนี้มีความสำคัญเป็นพิเศษ เขาเคยรับตำแหน่งเป็นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ในโครงการมาร์ส โพลาร์ แลนเดอร์ และทุ่มเทการทำงานมาตลอดห้าปีให้กับโครงการนี้ "มันยังเป็นงานที่ค้างอยู่สำหรับผม ทั้งในแง่ความรู้สึกและเชิงวิทยาศาสตร์ ถ้าเรารู้ว่ามันอยู่ที่ไหนบนพื้นดาวอังคาร มันก็เพียงพอแล้วที่อาจจะล้มสมมติฐานที่เชื่อว่า เป็นเพราะกลไกทำงานล้มเหลว

ทฤษฎีที่เชื่อกันตอนนี้คือ ในขั้นตอนสั่งให้ขาของยานกางออก ซอฟต์แวร์เกิดผิดพลาดทำให้ยานเข้าใจไปว่า ยานได้ร่อนลงสัมผัสพื้นแล้วขณะที่มันลอยนิ่งอยู่เหนือผิวดาวอังคารโดยมีร่มชูชีพประคองความเร็วอยู่ "พอถึงช่วงที่เครื่องยนต์จรวดทำงานเพื่อชะลอความเร็วในการลงแตะพื้น มันก็ไปคิดว่า 'เราลงจอดแล้วนี่ มันก็เลยดับเครื่องยนต์ซะ' จึงเป็นเหตุให้ยานมาร์ส โพลาร์ แลนเดอร์ หล่นกระแทกพื้นดาวอังคารที่ยัง 50 เมตร หรือสูงกว่านั้น" ซูเร็ก กล่าว

เขาหวังว่า ยานมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์จะสามารถจับภาพถ่ายยานมาร์สโพลาร์แลนเดอร์ได้ ซึ่งจะทำให้รู้ได้ว่าเกิดอะไรขึ้นกันแน่ และจะได้นำเอาใช้ป้องกันความผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นอีกในการส่งยานสำรวจครั้งต่อไป "ตอนนี้เราได้ออกแบบยานสำรวจไว้อีกลำ เราจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะรู้ให้ได้ว่าเกิดผิดพลาดอะไรขึ้น" ซูเร็ก กล่าว "ถ้าสิ่งที่เราคิดถูกต้องว่าเป็นเพราะคำสั่งซอฟต์แวร์บางบรรทัดเขียนสลับกัน ซึ่งแน่ละมันน่าหงุดหงิดมาก ถ้าเป็นอย่างนั้นครั้งหน้าเราก็ต้องแก้ให้ถูกต้อง"

ก่อนหน้านี้ ทีมงานประจำศูนย์วิทยาศาสตร์อวกาศมาลิน (Malin Space Sciences) ประสบความสำเร็จในการค้นหายานไวกิ้ง 2 บนดาวอังคารมาแล้ว ยานสำรวจลำนี้เคยร่อนลงจอดบนดาวอังคารเมื่อปี 1976 และได้ส่งภาพภูมิประเทศที่รู้จักกันมากที่สุดจำนวนหนึ่งมายังโลก "ใครเห็นแล้วต้องทึ่ง" เอ็ดเก็ต กล่าว "ไม่ใช่แค่ไวกิ้ง 2 เป็นยานที่ออกแบบมาสำหรับลงจอดเท่านั้น แต่คุณยังสามารถเห็นตัวยานสงบนิ่งอยู่อย่างนั้นเป็นเวลาเกือบ 30 ปีมาแล้ว"

สำหรับนักวิทยาศาสตร์แล้ว ตำแหน่งของยานไวกิ้ง 2 ไม่มีค่าอะไร เนื่องจากภารกิจของยานในการบันทึกและส่งภาพดาวอังคารเรียบร้อยแล้ว "หลังจากที่คุณรู้ว่ามันลงจอดที่ไหน ภาพที่ถ่ายมาจากจุดไหน คุณก็สามารถตีความหมายของมันได้ทันทีจากตำแหน่งที่มันลงจอด" เอ็ดเก็ต ว่า

แน่นอนว่า ในบรรดายานสำรวจที่หายไปในขั้นตอนลงจอดบนดาวอังคาร หนึ่งในนั้นคือยานบีเกิล 2 ของอังกฤษ และมีความเป็นไปได้ว่า นักวิทยาศาสตร์จากมาลินอาจค้นหายานบีเกิล 2 ที่มี คอลิน พิลลิงเกอร์เป็นหัวหน้านักวิทยาศาสตร์ ไม่ได้หายสาบสูญไปไหน มีการตั้งความหวังกันว่า มาร์เอ็กซ์เพลส ยานสำรวจของสำนักงานอวกาศแห่งยุโรปอาจเข้าร่วมในปฏิบัติการค้นหายานบีเกิล 2 ที่สูญหายไปขณะร่อนลงจอดเมื่อคริสต์มาส ปี 2003

มาร์เอ็กซ์เพลส เป็นยานแม่ที่บรรทุกยานบีเกิล 2 และทำหน้าที่ส่งไปลงพื้นผิวดาวอังคารก่อนที่ตัวเองจะทำหน้าที่โคจรรอบดาวอังคาร ตอนที่ยานบีเกิล 2 หายไปเราเคยติดต่อกับมาลิน พวกเขาให้ความช่วยเหลืออย่างดีเยี่ยม แต่ต้องไม่ลืมว่าเรากำลังมองหาจุดเล็กขนาดหนึ่งพิกเซลบนพื้นที่ขนาด 3,000 ล้านพิกเซล" พิลลิงเกอร์ กล่าว

ที่ผ่านมา ศูนย์วิทยาศาสตร์อวกาศมาลินได้ค้นหาพื้นที่ไปแล้วกว่า 70% ซึ่งเป็นบริเวณที่คาดว่าบีเกิล 2 ควรจะลงจอด ราวเดือนสิงหาคมปีที่แล้ว พวกเขาคิดว่าได้พบบีเกิล 2 แล้ว แต่เอาเข้าจริงกลับไม่ใช่ "เราได้ใช้เทคนิคใหม่กับกล้องบนยานสำรวจ และมาพบที่หลังว่ามันไม่ใช่ยานสำรวจ แต่เป็นเนินทรายเล็กๆ ที่อยู่แถวนั้น" เอ็ดเก็ต ว่า

การค้นหาบีเกิล 2 ยากยิ่งกว่าการค้นหายานมาร์ส โพลาร์ แลนเดอร์ เพราะมันมีขนาดที่เล็กเอามากๆ และยิ่งถ้ามันยังอยู่ในสภาพที่ยังไม่ได้ออกมาจากแคปซูลด้วยแล้ว หรือร่มยังไม่ถูกกางออกมา หรือถุงลมนิรภัยยังไม่กางออกมา มันคงจะเกินความสามารถของกล้องที่ติดตั้งบนยานมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์ แต่ถ้าทีมงานของศูนย์มาลินสามารถหาบีเกิล 2 เจอ จะช่วยให้ทีมปฏิบัติการส่งยานบีเกิล 2 ได้รับข้อมูลที่สำคัญอย่างยิ่งว่า ปฏิบัติการครั้งนั้นใกล้ความจริงมากน้อยแค่ไหน

"ทีมงานที่ออกแบบระบบด้านวิศวกรรมโดนถล่มอย่างหนัก ถ้าเราค้นหาบีเกิล 2 พบ อย่างน้อยเราก็พอจะพูดได้ว่า เราเข้าใกล้ความสำเร็จมากแค่ไหน และถ้าเราได้รับโอกาสอีกครั้งเราจะทำมันให้จงได้" พิลลิงเกอร์กล่าว สำหรับเขาแล้วไม่มีอะไรสายเกินกว่าที่จะรอ "ถ้าเราไม่เริ่มต้นค้นหาอะไร เราก็จะไม่มีวันรู้ ตอนนี้เรากำลังมองหามันอยู่ การค้นหาจะยังคงดำเนินต่อไป" เอ็ดเก็ต กล่าว

บนดวงจันทร์ไม่มีกระต่าย มีแต่ขยะ

เทียบกับดวงจันทร์แล้ว ดาวอังคารยังมีเศษขยะอิเล็กทรอนิกส์ของโลกยุคการสำรวจน้อยกว่าดวงจันทร์เยอะ หลายสิบปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ส่งเครื่องจักรไปกองทิ้งไว้บนดวงจันทร์มากมาย ตอนนี้มีอายุเก่าแก่พอที่จะเข้าขั้นเป็นสัญลักษณ์บูชาได้แล้ว เอาแค่ปฏิบัติการอพอลโลของสหรัฐก็ปาเข้าไปหลายเครื่องแล้ว รวมทั้งปฏิบัติการที่สามารถส่งมนุษย์ลงไปเหยียบบนดวงจันทร์เป็นผลสำเร็จ ฟากรัสเซียสมัยที่ยังเป็นสาธารณรัฐโซเวียตก็มียานสำรวจพื้นผิวลูโนคอดที่คงเก่าจนสนิมเขรอะ ลูกกอล์ฟของอลัน เชปาร์ด คงสงบนิ่งอยู่ที่ใดที่หนึ่งบนดวงจันทร์

"ดวงจันทร์เต็มไปด้วยขยะ สิ่งสุดท้ายก่อนที่นักบินอวกาศจะออกเดินทางกลับเข้ายานและติดเครื่องเดินทางออกจากดวงจันทร์ก็คือ เอาสารพัดขยะทิ้งไว้บนดวงจันทร์ ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังเอาตัวอย่างก้อนหินจากดวงจันทร์กลับมาอีก" ปีเตอร์ โกลกิน จากพิพิธภัณฑ์อากาศและอวกาศแห่งชาติสถาบันสมิธโซเนียน ในวอชิงตัน ดี.ซี. กล่าว นอกจากนี้ นักบินอวกาศหลายคนเอารูปภาพครอบครัวไปไว้บนดวงจันทร์ด้วย เพื่อความทรงจำเล็กๆ น้อยๆ ของพวกเขา

ขยะบนดวงจันทร์จำนวนมากเป็นประจักษ์พยานที่แสดงให้เห็นถึงความฉลาดเฉลียวของนักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังปฏิบัติการทางอวกาศในยุคแรก นักบินอวกาศยานอพอลโลได้ทำการทดลองหลายอย่างบนดวงจันทร์เพื่อติดตั้งและจ่ายกระแสไฟฟ้าด้วยแบตเตอรี่นิวเคลียร์ขนาดเล็ก หนึ่งในการทดลองดังกล่าวคือ การติดตั้งเครื่องวัดแรงสั่นสะเทือนเพื่อตรวจจับแรงสั่นสะเทือนบนดวงจันทร์ และตรวจดูกิจกรรมด้านธรณีวิทยาใต้พิภพ หรือตรวจหาแรงพุ่งชนของดาวหาง หรืออุกกาบาตบนดวงจันทร์

แต่อุปสรรคของการทดลองคือทำอย่างไรถึงจะวัดแรงสั่นสะเทือนได้ละเอียด นักวิทยาศาสตร์จึงหาทางออกโดยวิธีง่ายๆ คือ ขณะที่นักบินอวกาศจุดระเบิดเครื่องยนต์เพื่อเดินทางออกจากดวงจันทร์ พวกเขาจะปลดท่อนจรวดที่ใช้แล้วลงดวงจันทร์ตรงๆ "วิธีดังกล่าวทำให้พวกเขาทราบมวล และความเร็ว และเมื่อมันกระแทกกับพื้นดวงจันทร์ พวกเขาก็จะรู้ได้อย่างชัดเจนว่า แรงกระทบแบบไหนที่เครื่องควรบันทึกข้อมูล" เดฟ วิลเลี่ยมส จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ด ของนาซา กล่าว

โดยสรุปแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยุโรปจะรับหน้าที่เป็นผู้บันทึกประวัติศาสตร์ให้กับดวงจันทร์เอง เมื่อต้นปีที่ผ่านมา ยานสำรวจสมาร์ท-1 ที่อีซาส่งไปโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้เก็บบันทึกภาพตำแหน่งลงจอดของยานอพอลโล และจุดเล็กๆ ที่ยานสำรวจของโซเวียตเคยลงจอด แต่ตอนนี้วงโคจรของสมาร์ท-1 อาจจะอยู่สูงเกินกว่าที่จะบันทึกภาพเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆ ที่เรี่ยราดอยู่บนดวงจันทร์

ถ้าสมาร์ท-1 ไม่สามารถโคจรเพื่อบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับยานสำรวจบนดวงจันทร์ได้ครบ ภารกิจนี้อาจส่งไม้ต่อไปให้กับยานสำรวจลูนาร์ รีคอนเนสซองส์ ออบิเตอร์ ซึ่งมีกำหนดที่จะส่งขึ้นอวกาศในปี 2008 ยานสำรวจลำนี้มีกล้องความละเอียดที่สูงขึ้น และอาจจะบันทึกภาพพื้นผิวดวงจันทร์ที่ไม่เคยถูกบันทึกมาก่อน รวมทั้งเศษซากเทคโนโลยีที่ถูกทิ้งไว้บนนั้น

ซากเครื่องมืออุปกรณ์ที่ทิ้งเป็นขยะอยู่บนดวงจันทร์และดาวอังคารสามารถบอกได้ดีว่าใครที่เป็นเจ้าของขยะเทคโนโลยีเหล่านี้ เมื่อเป็นเช่นนี้แล้ว ขยะเหล่านั้นใครก็สามารถเก็บกู้เอามาทำเป็นของสะสมส่วนตัวได้หรือไม่ เรื่องนี้ องค์การสหประชาชาติได้ออกคู่มือระบุถึงกรณีดังกล่าวไว้อยู่เหมือนกัน ในสนธิสัญญาอวกาศนอกโลกของสหประชาชาติกล่าวว่า ประเทศที่ส่งยานสำรวจยังเป็นเจ้าของยานสำรวจนั้นๆ โดยไม่ต้องพิจารณาว่ามันจะมียานสำรวจนั้นอยู่ที่ไหน

ในขณะที่ศูนย์วิทยาศาสตร์อวกาศมาลินเตรียมการที่จะค้นหายานมาร์สโพลาร์แลนเดอร์ ริช ซูเร็ก ก็พร้อมที่จะใช้ยานสำรวจอีกลำเพื่อร่วมค้นหา ในวันที่ 10 สิงหาคมที่จะถึงนี้ ยานสำรวจมาร์ส รีคอนเนสซองส์ ออบิเตอร์ มีกำหนดที่จะส่งขึ้นวงโคจรพร้อมกับกล้องที่สามารถเก็บบันทึกวัตถุที่มีขนาดกว้างราว 30 ซม. ได้ ดาวเทียมดวงนี้มีกำหนดที่จะถึงวงโคจรของดาวอังคารในเดือนมีนาคม 2006

"บางทีเราอาจจะพบ หรืออาจจะไม่พบก็ได้" ซูเร็ก กล่าว "บนดาวอังคารยังมีอะไรอีกหลายอย่างให้ดู และบางทีเราอาจจะเจอยานสำรวจยุคเก่าๆ บนนั้น ซึ่งตอนนี้มันก็แค่กองโลหะธรรมดาเท่านั้นเอง"


โดย Focus

รังสีคอสมิคคืออะไร
รังสีคอสมิค เป็นรังสีที่มีพลังงานสูงมากพอๆ กับการระเบิดของพลังงานนิวเคลียร์ เราได้รับรังสีประเภทนี้จากนอกโลกเป็นส่วนใหญ่ เช่น จากดวงอาทิตย์ เป็นต้น ความจริงแล้วโลกของเราได้รับรังสีคอสมิคจากภายนอกโลกโดยตรง แต่โชคดีที่เรายังมีบรรยากาศรอบๆ โลก ช่วยกรองให้รังสีคอสมิคมาถึงโลกของเราเจือจางลง รังสีคอสมิคมีส่วนประกอบที่สำคัญ คือโปรตอนและอนุภาคอัลฟา บางครั้งส่วนประกอบเหล่านี้ปะทะกลับโมเลกุลของอากาศในบรรยากาศแล้วเกิดเป็นรังสีคอลมิคแบบทุติยภูมิขึ้นมา ลักษณะของรังสีคอสมิคก็คือมันจะมีพลังงานในการทะลุทะลวงสูงมาก มันสามารถที่จะทะลุเข้าไปในตะกั่วได้ลึกถึง 1 เมตร และยังสามารถทะลุทะลวงเข้าไปในดิน ในทะเลได้เป็นอย่างดีด้วย
 



อุโมงค์ยาว 3.2 กิโลเมตร ของ Stanford Linear Accelerator Collider จะกลายเป็นขนาดเล็กไปในทันที ถ้านำมาเทียบกับ International Linear Collider ที่มีความยาวมากกว่า 5 เท่า

เครื่องจักรในฝัน

พวกนักฟิสิกส์ตอนนี้กำลังคิดถึงเครื่องจักรในฝัน เครื่องเร่งอนุภาคแบบเส้นตรง (Linear Accelerator Collider) ยาวประมาณ 30 กิโลเมตร ที่ไม่เคยมีที่ไหนมาก่อน เครื่องที่แสนจะแม่นยำเครื่องนี้ จะช่วยให้พวกเราหาคำตอบของคำถามที่ยังคงเป็นปริศนาของฟิสิกส์ในปัจจุบันอยู่ แต่อุปสรรคที่สำคัญที่สุดของเครื่องนี้คือ เงินทุน โครงการนี้ต้องใช้เงินทุนขนาดมหาศาล ผู้สนับสนุนโครงการจึงพยายามที่จะผลักดันให้โครงการนี้เป็นโครงการระดับนานาชาติ

ในการประชุมปี 2001 ที่ Snowmass, โคโรลาโด พวกนักฟิสิกส์ได้มีการพูดคุยกันถึงเรื่องนี้เป็นครั้งแรก นักฟิสิกส์ทั่วโลกต่างก็กระตือรือร้นและพร้อมที่จะสนับสนุนโครงการนี้ พวกเขาหวังว่าอีกไม่นานทาง U.S. Secretary of Energy Spencer Abrabam จะมองเห็นความสำคัญของมัน และยอมอนุมัติโครงการ ถ้าโครงการเริ่มภายในเร็วๆ นี้ และทุกฝ่ายเริ่มมือกันทำ มันจะแล้วเสร็จประมาณปี 2010 หรือ ปี 2015

โครงการนี้มีสโลแกนว่า สร้างด้วยกันและใช้ด้วยกัน Chris Quigg นักทฤษฎีจาก Fermi National Accelerator Laboratory ใน Batavia, อิลินอย กล่าวไว้ว่า “คนหลายคนได้ทำงานอย่างหนักเพื่อทำให้มันเป็นจริงขึ้นมาได้ ถ้าไม่ทุ่มเท มันก็ไม่สำเร็จหรอ เพราะว่าไม่มีรัฐบาลไหนเต็มใจที่จะยอมจ่ายเงิน 5 ถึง 7 ล้านล้านดอลลาร์กับโครงการอย่างนี้หรอก”

เครื่องเร่งอนุภาคนี้จะทำการเร่ง อิเล็กตรอน และโพสิตรอน ในท่อยาวขนาด 15 กิโลเมตร และมันจะพุ่งชนกันภายในตัวเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่ ผลที่ได้คือพลังงานขนาด 1 TeV (Trillion electron Volts) ถึงแม้ว่าพลังงานที่ได้มันจะน้อยกว่าพลังงาน 2 TeV ที่ได้จากเครื่อง Tevatron ใน Fermilab และ น้อยกว่าพลังงาน 14 TeV ที่ได้จากเครื่อง Large Hadron Collider หรือ (LHC) ที่ห้องปฎิบัติการ CERN ของสหภาพยุโรปที่จะสร้างเสร็จในปี 2007 แต่เครื่อง Travatron และ LHC จะเสียพลังงานส่วนหนึ่งไปกับอนุภาคควาร์ก (Quark) ที่เกิดขึ้น ทำให้ประสิทธิภาพลงไปหนึ่งในสิบจากพลังงานทั้งหมด นอกจากนี้เครื่องเร่งอนุภาคเครื่องใหม่นี้จะมีอัตราการเกิดอันตรกริยาที่สูงกว่า เนื่องจากมีการจัดการเรียงตัวของสปินของอนุภาคในลำแสง ซึ่งเป็นคุณสุมบัติที่ทั้งเครื่อง Tevatron และ LHC ไม่สามารถจะทำได้ อัตราการเกิดอันตริยาที่สูงนี้จะทำให้การวิเคราะห์อันตรกริยาของอนุภาคมีความแม่นยำอย่างมาก

เครื่องเร่งอนุภาคนี้อาจสามารถตรวจจับอนุภาค Higgs Bosons (อนุภาคซึ่งทำนายโดยทฤษฎี Standard model ซึ่งทำหน้าที่สร้างมวลให้กับอนุภาคชนิดอื่น) และอาจจะสามารถตรวจพบอนุภาคที่ทำนายโดยทฤษฎีสมมาตรยิ่งยวด (Supersymetry) เช่น นิวตราลิโน (neutralino) ซึ่งเชื่อว่าอาจเป็นส่วนหนึ่งสสารมืดหรือ Darkmatter ที่เป็นส่วนประกอบถึง 23 % ของมวลสารทั้งหมดในจักรวาล) เราอาจได้มีความรู้ใหม่ๆที่น่าตื่นตาตื่นใจ อย่างเช่นการพบมิติอื่นๆที่มากกว่า 4มิติ หรือ ปรากฏการซูเปอร์สตริงพลังงานต่ำ “สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่น่าตื่นเต้นที่เราอาจได้จากการทดลองของโครงการ” Joseph Lykken จาก Fermilab กล่าว “มันอาจจะเป็นหน้าต่างที่จะพาเราไปสู่โลกปริศนาของฟิสิกส์”

อย่างไรก็ตาม การเปิดหน้าต่างบานนี้ มันจะต้องใช้ความพยายามและเงินจำนวนมาก ครั้งล่าสุดที่นักฟิสิกส์ได้ใช้เงินไปกับเครื่องเร่งการชน คือ 2 พันล้านดอลลาร์ ในโครงการ Superconducting Supercollider ซึ่งสุดท้ายก็กลายเป็นแค่อุโมงค์ขังน้ำขนาดใหญ่ ใต้ทุ่งหญ้าในเท็กซัส “ความล้มเหลวที่เกิดขึ้นมันยากที่จะพูด แต่มันคงเป็นจุดสุดท้ายของความตกต่ำ” Quigg กล่าว “ในกลุ่มของเราหวังว่าเรื่องที่ผ่านไปแล้วจะเป็นประสบการณ์อย่างดีให้กับโครงการใหม่ที่กำลังจะเกิดขึ้น ซึ่งมีความมั่นคงมากขึ้น ไม่แปรเปลี่ยนตามกระแสการเมือง”

ในความจริง มีคนบางกลุ่มทั้งใน อเมริกา ยุโรป และญี่ปุ่น ได้ร่วมกันประชุมถึงเครื่องเร่งการชนเครื่องใหม่นี้ “เราจะสนับสนุนโครงการ” นั้นเป็นคำประกาศของ Albrecht Wagner หัวหน้าของ DESY High-energy Laboratory ใน Hamburg, เยอรมัน แต่ท้ายที่สุด การตัดสินใจก็ต้องใช้การเมืองอยู่ดี เพื่อที่มันจะได้ไม่เหมือนเครื่องสร้างปฏิกิริยาฟิวชันที่ชื่อ ITER

เมื่อการเมืองเข้ามาเกี่ยวข้อง ความยุ่งยากก็ตามมา อย่างในกรณีของเครื่องเร่งอนุภาคที่ชื่อ DESY อย่างไรก็ตาม มันก็สามารถฟันฝ่าอุปสรรคต่างๆ และเป็นจริงขึ้นมาได้ จากการร่วมมือกันระหว่าง Stanford Linear Accelerator และ KEK Accelerator Laboratory ใน Tsukuba, ญี่ปุ่น ดังนั้นเราจึงไม่มีคำถามว่าทางไหนเป็นหนทางที่ง่ายที่สุด

แหล่งข่าวจาก

http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa004&articleID=0001604B-B4F1-101E-B40D83414B7F0000


หมายเหตุ

โพสิตรอนเป็นอนุภาคชนิดหนึ่งที่มีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน แต่มีประจุบวก ซึ่งถือว่าเป็นปฏิอนุภาค (Antimatter) ของอิเล็กตรอน ข้อมูลเพิ่มเติมหาอ่านได้จากเว็บไซต์ของ CERN
http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter/

นักฟิสิกส์ศึกษาอนุภาคในระดับ Subatomic โดยอาศัยเครื่องเร่งอนุภาค ข้อมูลเกี่ยวกับเครื่องเร่งอนุภาคสามารถหาได้จากเว็บไซต์ของ CERN
http://public.web.cern.ch/public/about/how/how.html


ประวัติความเป็นมาของยางพารา

 ยางพาราเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญรองจากฝ้ายในการอุตสาหกรรม หลายคนคงไม่รู้ว่า ณ วันนี้ประเทศไทยเราผลิตยางพาราได้มากเป็นอันดับหนึ่งของโลก จากพื้นที่ประมาณ 12.5 ล้านไร่ ในภาคใต้ ภาคตะวันออก และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ทำให้สามารถผลิตยางในปี 2544 ได้ถึง 2.62 ล้านตัน และส่งเป็นสินค้าออกได้ถึง 2.35 ล้านตัน มีผลให้ประเทศมีรายได้ประมาณ 75,000 ล้านบาท
       
       สถิติการนำยางเป็นสินค้าเข้าแสดงให้เห็นว่า ญี่ปุ่น จีน เป็นประเทศที่นำยางเป็นสินค้าเข้าที่สำคัญ โดยนำไปทำเครื่องใช้ เช่น ผ้ายาง ของเล่น รองเท้า ยางรถยนต์ และยางลบ เป็นต้น ปัจจุบันประเทศในแถบเอเชียอาคเนย์ปลูกยางได้ประมาณ 92% ของยางที่ปลูกทั่วโลก ทั้งๆ ที่ยางมิได้เป็นต้นไม้ท้องถิ่นของทวีปเอเชีย แต่เป็นพืชที่มีกำเนิดในทวีปอเมริกาใต้ที่ได้ถูกนักผจญภัย และนักสำรวจแผ่นดินใหม่ลักลอบนำจากทวีปอเมริกาใต้ไปปลูกในยุโรป และเอเชียในเวลาต่อมา ประวัติศาสตร์ได้จารึกว่าคนอินเดียนในทวีปอเมริกาใต้รู้จักยางพารา (Hevea brasiliensis) มานานหลายพันปีแล้ว แต่คนยุโรปเพิ่งรู้จักยางเมื่อประมาณ 200 ปีก่อนนี้ และรู้จักนำยางมาทำอุปกรณ์กับเครื่องใช้ต่างๆ เมื่อประมาณ 100 ปีมานี้เอง
       
       Hernando Cortez นับเป็นชาวยุโรปคนแรกที่เห็นชาวพื้นเมืองในรัฐเม็กซิโกเล่นลูกบอลยาง การสืบเสาะที่มาของวัสดุที่ใช้ทำลูกบอลชี้บอกให้ Cortez รู้ว่าวัสดุที่ยืดหยุ่นดีนี้เกิดจากของเหลวที่ไหลออกมาจากต้น caoutchoue ของชาว Maya (คำนี้แปลตรงตัวว่า ต้นไม้ที่ร่ำไห้) เวลาเปลือกต้นถูกของมีคมกรีด และนอกจากจะใช้ยางทำบอลแล้ว ชาวอินเดียนเผ่า Maya ยังใช้ยางทำรองเท้า โดยเอาเท้าจุ่มในน้ำยางแล้วยกเท้าออก จากนั้นก็ปล่อยทิ้งให้แห้งแล้วจุ่มเท้าลงไปใหม่อีก ทำซ้ำๆ เช่นนี้จนได้รองเท้าในที่สุด
       
       การยึดครองอาณาจักร Maya ได้ทำให้ทหารล่าอาณานิคมของสเปนรู้เพิ่มเติมว่า เวลาชาวอินเดียนเอาน้ำยางลูบไล้บนหมวกธรรมดา หมวกใบนั้นจะสามารถกันฝนได้
       
       ในพ.ศ. 2313 Joseph Priestley นักเคมีชาวอังกฤษ ได้พบว่ายางสามารถลบรอยดินสอได้ เขาจึงเรียกยางว่า rubber และเมื่อถึงพ.ศ. 2366 Charles Mac Intosh พ่อค้าชาวสกอตที่เมือง Glasgow ได้พบว่าสารละลาย naphtha (C10H8) ที่ได้จากการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมสามารถละลายยางได้ เขาจึงเอาผ้าจุ่มลงในสารละลายที่มีน้ำยางนี้ แล้วนำขึ้นมาผึ่งให้น้ำระเหยไป ทิ้งอนุภาคยางบนเนื้อผ้าเป็นผ้าที่สามารถกันฝนได้ คนอังกฤษจึงเรียกเสื้อกันฝนว่า mackintosh ในปี พ.ศ. 2380 Thomas Hancock ประสบความสำเร็จในการประดิษฐ์เครื่องรีดยางให้เป็นแผ่น แต่ยางก็ยังไม่เป็นที่นิยมใช้ ทั้งนี้เพราะเวลายางได้รับความร้อนมันจะอ่อนตัวเหนียว และเวลาอากาศเย็นมันจะเปราะและมีรอยแตก แต่ในพ.ศ. 2382 นั้นเอง Charles Goodyear ก็ได้พบโดยบังเอิญว่า เขาสามารถทำยางให้คงรูปได้ตลอดเวลา โดยเอากำมะถันผสมลงในยางแล้วเผาให้ร้อนถึง 150 องศาเซลเซียส แล้วใช้ความดันช่วย ยางที่ได้จะแข็งแรงทนทาน ไม่เปราะ และไม่อ่อนตัวอีกเลย ทำให้สามารถใช้ทำอุปกรณ์และเครื่องใช้ต่างๆ ได้ เช่น ยางรถยนต์ และยางล้อจักรยาน เป็นต้น
       
       หลังจากที่คนยุโรปพบประโยชน์ของยางแล้ว คุณค่าของยางก็ได้เพิ่มขึ้นทันที แต่ยางเป็นพืชท้องถิ่นของทวีปอเมริกาใต้ ดังนั้น ชาวยุโรปจึงคิดนำต้นยางจากทวีปอเมริกาใต้ไปปลูกในยุโรปหรือเอเชียบ้าง โดยเฉพาะในประเทศเขตร้อนที่ตกเป็นอาณานิคมของตน เพื่อให้คนที่อยู่ใต้การปกครองสามารถปลูกยางเป็นอาชีพได้ ดังที่ Sir Clement Markham ได้เคยประสบความสำเร็จในการนำต้นควินิน (quinine) จากพื้นที่ในแถบเทือกเขา Andes ของอเมริกาใต้ไปปลูกในอินเดียมาแล้ว เมื่อ 150 ปีก่อนนี้ และเมื่อต้นควินินสามารถเจริญเติบโตได้ดี ต้นยางก็น่าได้รับการสนับสนุนเช่นกัน
       แต่รัฐบาลบราซิลไม่ต้องการสูญเสียต้นไม้ที่ประเสริฐของตน จึงออกกฎหมายห้ามมิให้ใครใดนำเมล็ดยางหรือกล้ายางออกนอกประเทศ แต่ก็ไม่เป็นผล เพราะ A. Farris ได้ลักลอบนำเมล็ดยางไปปลูกที่สวนพฤกษศาสตร์ Kew ในกรุงลอนดอนได้สำเร็จ แต่เพราะสภาพอากาศในสวนไม่อำนวย กล้ายางที่เพาะได้จึงมีชีวิตอยู่ได้ไม่นาน ทั้งนี้เพราะยางมีถิ่นกำเนิดในเขตร้อน ดังนั้น นักพฤกษศาสตร์ชาวอังกฤษจึงตัดสินใจนำเมล็ดยางไปทดลองปลูกในสวนพฤกษศาสตร์แห่งเมือง Calcutta ของอินเดียบ้าง แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จอีก
       
       ในพ.ศ. 2418 ชาวอังกฤษชื่อ Henry Wickham ซึ่งตั้งถิ่นฐานอยู่ที่เมือง Santarem ในอเมริกาใต้ ได้รับการว่าจ้างจากรัฐบาลอังกฤษให้เก็บรวบรวมเมล็ดยางพันธุ์ต่างๆ ที่ขึ้นในแถบลุ่มแม่น้ำ Amazon แล้วลักลอบนำออกนอกประเทศบราซิลให้ได้ Wickham จึงใช้เรือ S.S. Amazonas ขนเมล็ดยางจำนวนมาก และเขียนป้ายติดที่กล่องบรรจุเมล็ดยางว่า นี่คือเมล็ดพืชตัวอย่างสำหรับการปลูกที่สวน Kew ของสมเด็จพระราชินี Victoria และเมื่อเจ้าหน้าที่ตรวจชาวบราซิลเห็นป้ายก็ไม่ได้เฉลียวใจแม้แต่น้อยว่ามันคือเมล็ดยางต้องห้าม จึงอนุญาตให้เรือนำเมล็ดพืชออกนอกประเทศได้ เรือของ Wickham ที่มีเมล็ดยางร่วม 70,000 เมล็ด เดินทางถึงท่าเรือของกรุง London ในวันที่ 14 มิถุนายน พ.ศ. 2419 และเจ้าหน้าที่ได้นำเมล็ดยางไปเพาะที่เรือนกระจกของสวน Kew ในวันรุ่งขึ้นทันที ผลปรากฏว่า มีเมล็ดเพียง 3,000 เมล็ดเท่านั้นที่เติบโตเป็นกล้ายาง และอีก 2 เดือนต่อมา กล้ายาง 1,900 ต้นก็ถูกขนขึ้นเรือเพื่อนำไปปลูกที่ศรีลังกา แต่ขณะเดินทางกล้ายาง 200 ต้นล้มตาย ดังนั้น รัฐบาลอังกฤษจึงได้แจกจ่ายกล้ายาง 1,700 ต้นที่เหลือให้นำไปปลูกที่สิงคโปร์ มาเลเซีย และอินโดนีเซีย จึงเป็นว่าคนเอเชียอาคเนย์เริ่มรู้จักยางเมื่อประมาณ 130 ปีมานี้เอง แต่ยางก็มิได้มีบทบาทมากในการยกฐานะความเป็นอยู่ของคนแถบนี้ เพราะในสมัยนั้น ผู้คนนิยมขุดดีบุก และปลูกกาแฟเป็นงานหลัก Sir Henry Ridley ผู้เป็นผู้อำนวยการศูนย์พฤกษศาสตร์ที่สิงคโปร์ จึงได้เริ่มชักจูงชาวบ้านให้หันมาปลูกยางเป็นอาชีพบ้าง รวมทั้งสอนให้ชาวบ้านรู้จักวิธีกรีดยางโดยไม่ทำให้ต้นยางตาย การปลูกยางจึงได้เริ่มแพร่หลายตั้งแต่นั้นมา
       
       สำหรับการแพร่ของยางสู่ประเทศไทยนั้น ประวัติศาสตร์ได้บันทึกว่า เมื่อครั้งที่เจ้าพระยารัษฎานุประดิษฐ์เดินทางไปมาเลเซีย ท่านได้เห็นสวนยางพารา จึงคิดนำยางมาปลูกในไทยบ้าง แต่รัฐบาลอังกฤษซึ่งยึดครองมาเลเซียขณะนั้นอยู่ไม่อนุญาต ต่อมาในพ.ศ. 2444 พระสถลสถานพิทักษ์ซึ่งได้เดินทางไปดูงานที่อินโดนีเซีย สามารถนำกล้ายางกลับมาได้ จึงนำกล้ายางต้นแรกไปปลูกที่บ้านพัก ที่อำเภอกันตัง จังหวัดตรัง เพราะต้นยางเจริญเติบโตดีมาก การปลูกจึงได้ขยับขยายมากขึ้นๆ จนมีเนื้อที่ถึง 45 ไร่
       
       จากนั้นพระยารัษฎานุประดิษฐ์จึงจัดให้ข้าราชการไปเรียนวิชาปลูกยางเพื่อนำไปถ่ายทอดให้ชาวบ้านรู้จักปลูก รู้จักทำสวนยางบ้าง และได้นำพันธุ์ยางดีๆ ไปแจกจ่ายให้คนใต้รู้จักปลูกยางกันแพร่หลายจนทำให้ท่านได้รับการยกย่องว่าเป็นบิดายางพาราของไทยมาจนทุกวันนี้ครับ
       
       สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ราชบัณฑิตยสถาน

 


Sophie Germain (1)

โดย สุทัศน์ ยกส้าน 24 มกราคม 2549 12:42 น.
Sophie Germain

              หากมีการถามให้ตอบว่า คุณรู้จักนักคณิตศาสตร์ผู้หญิงที่มีชื่อเสียงบ้างหรือไม่ เราหลายคนคงตอบไม่ได้ เพราะนึกชื่อใครก็ไม่ออก บางคนอาจนึกถึงนาง Hypatia แห่งเมือง Alexandria ผู้มีชีวิตในช่วงปี พ.ศ. 913-958 และนางได้ถูกฝูงชนคริสเตียนระดมปาด้วยก้อนหินจนตาย เพราะถูกกล่าวหาว่าเป็นเดียรถีย์ บางคนอาจนึกว่ามีนักคณิตศาสตร์สตรีอีกคนหนึ่งชื่อ Marquis de Chatelet ซึ่งเป็นผู้ที่เข้าใจคณิตศาสตร์ของ Newton ดี จนสามารถแปลตำรา Principia Mathematica เป็นภาษาฝรั่งเศสได้อย่างสมบูรณ์ หรือบางคนก็บอกว่า Maria Gaetana Agnes ผู้เป็นนักคณิตศาสตร์สตรีชาวอิตาเลียนที่มีผลงานด้าน calculus เชิงอนุพันธ์ที่เก่งจนได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์คณิตศาสตร์สตรีคนแรกของโลก
       

       Sophie Germain ก็เป็นสตรีอีกคนหนึ่งที่มีชื่อเสียงไม่ยิ่งหย่อนกว่านักคณิตศาสตร์สตรีทั้ง 3 ท่านที่กล่าวมาแล้ว จุดสนใจคือตลอดชีวิตเธอต้องต่อสู้กับการถูกดูหมิ่นและลบหลู่จากสังคม เพื่อนฝูง เพื่อนร่วมงาน และครอบครัว แต่เพราะเธอมีความสามารถ ความทะเยอทะยาน และความรักวิชาคณิตศาสตร์ที่มากล้น เธอจึงประสบความสำเร็จจนมีชื่อเสียงตราบเท่าทุกวันนี้
       
       Sophie Germain เกิดที่กรุงปารีส เมื่อวันที่ 1 เมษายน พ.ศ. 2319 (ในรัชสมัยพระเจ้าตากสินมหาราช) ซึ่งเป็นเวลาก่อนที่ฝรั่งเศสจะมีการปฏิวัติ 13 ปี และหลังจากที่ Newton ได้ปฏิรูปวิทยาศาสตร์ประมาณ 100 ปี บิดาชื่อ Ambroise Francois และมารดาชื่อ Marie-Madeleine บิดามีอาชีพเป็นพ่อค้าใหม่ที่มีฐานะดี และต่อมาได้เปลี่ยนอาชีพเป็นผู้ว่าธนาคารแห่งฝรั่งเศส Germain เป็นลูกสาวคนกลางของครอบครัวที่มีลูกสาว 3 คน
       
       ในวัยเด็ก Germain เป็นคนขี้อาย และงุ่มง่ามตลอดเวลา เธอมีความรู้สึกว่าครอบครัวเธอหมกมุ่นกับเรื่องเงิน และการเมืองมากเกินไป ดังนั้น เมื่อถูก Bastille แตก การปฏิวัติที่นองเลือด และป่าเถื่อนทำให้เด็กหญิงวัย 13 ขวบเช่นเธอต้องหนีไปหลบซ่อนในห้องสมุดของบิดา และนี่ก็คือที่ที่เธอใช้ในการพัฒนาความสามารถเชิงวิชาการของเธอ เพราะเธอได้อ่านหนังสือภาษาละติน กรีก รวมทั้งตำราคณิตศาสตร์ของ Bezout กับ Montucla จนหมดทุกเล่ม และการชอบคณิตศาสตร์ของเธอได้ทำให้พ่อแม่งุนงง ในขณะเดียวกัน เธอเองก็ไม่เข้าใจว่าบิดามารดาชอบการเมืองได้อย่างไร และเมื่อเธอถูกพ่อแม่รบเร้าให้เลิกเรียนคณิตศาสตร์ โดยบอกว่าคนที่อ่านหนังสือมากๆ จะบ้าในที่สุด และเมื่อถึงเวลานอนก็ดับไฟหมด เพื่อให้เธอนอนเร็วๆ เธอก็แอบขนเทียนไขหลายเล่มเข้าไปในห้องนอนเพื่อจุดสำหรับอ่านหนังสือเวลาพ่อแม่หลับแล้ว และเมื่อถึงหน้าหนาวที่อุณหภูมิลดต่ำจนน้ำหมึกกลายเป็นน้ำแข็ง เธอก็ใช้ผ้าห่มพันรอบตัวเพื่ออ่านหนังสือคณิตศาสตร์ต่อไปภายใต้แสงเทียน และถึงแม้พ่อแม่จะไม่ยินดีที่เธอรักคณิตศาสตร์ แต่คนทั้งสองก็ยอมรับในการตัดสินใจของเธอ โดยให้เงินเลี้ยงดูเธอจนตลอดชีวิต ทั้งนี้เพราะ Germain มิได้แต่งงานกับใคร และอาชีพคณิตศาสตร์ของเธอไม่มีเงินเดือน
       
       Germain ชอบอ่านชีวประวัติของ Archimedes ที่ J. E. Montucla เขียนในหนังสือ History of Mathematics มาก จนกระทั่งเธอคิดว่า Archimedes ก็เหมือนเธอ คือต้องต่อสู้กับกองทัพโรมันที่ยกมาล้อมเมือง Syracuse ส่วนเธอก็ต้องต่อสู้กับสังคมรอบข้างที่ไม่ยอมรับ หรือสนับสนุนให้เธอเรียนคณิตศาสตร์
       
       เมื่ออ่านตำราคณิตศาสตร์ง่ายๆ จนเธอก็เริ่มอ่านตำราแคลคูลัสของ Newton และ Leonard Euler และรู้สึกดื่มด่ำกับความรู้ด้านนี้มาก จนบรรดาญาติๆ เพื่อนฝูงและครูเลิกสนใจเธอ เพราะคิดว่าเสียเวลาเปล่าๆ ที่จะเข้าใจเธอ
       
       ในปี 2338 รัฐบาลฝรั่งเศสได้จัดตั้งมหาวิทยาลัย Ecole Polytechnique แต่เมื่อเธอเป็นผู้หญิง เธอจึงไม่ได้รับอนุญาตให้เข้าเรียน แต่เธอก็ได้พยายามเก็บรวบรวมบันทึกการบรรยายของอาจารย์คณิตศาสตร์ที่โด่งดัง เช่น Joseph Louis Lagrange มาอ่านแล้วเขียนรายงานส่ง Lagrange เพราะนั่นเป็นประเพณีหนึ่งที่ได้กำหนดให้นิสิตหลังจากฟังคำบรรยายแล้ว ต้องเขียนรายงานส่ง เพราะตนเองมิใช่นิสิตลงทะเบียน ดังนั้น Germain จึงเขียนรายงานส่งโดยใช้ชื่อ Le Blanc แทน ซึ่งนิสิตผู้นี้มีชื่อว่า Antoine-Auguste Le Blanc และมีอายุมากกว่า Germain 1 ปี อีกทั้งได้เสียชีวิตไปแล้วในตอนนั้น รายงานที่ลึกซึ้งของ Germain ได้ทำให้ Lagrange รู้สึกประทับใจมาก

 

Sir Isaac Newton

              สังคมฝรั่งเศสในสมัยเมื่อ 200 ปีก่อนนี้ ไม่อนุญาตให้สตรีเรียนวิทยาศาสตร์ จะมีก็แต่ผู้หญิงที่มีฐานันดรศักดิ์สูงเท่านั้น จึงจะมีสิทธิรู้วิทยาศาสตร์ระดับง่ายๆ ได้ ดังนั้น ผู้หญิงไฮโซจึงมีตำราที่เรียบเรียงให้ผู้หญิงเท่านั้นอ่าน เช่น Sir Isaac Newton's Philosophy Explained for the Use of the Ladies เป็นต้น ทั้งนี้เพราะสังคมยุคนั้นคิดว่า ผู้หญิงสนใจแต่เรื่องรักๆ ใคร่ๆ และเวลาอธิบายกฎแรงดึงดูดระหว่างมวลของ Newton ซึ่งแถลงว่าเวลาระยะห่างระหว่างมวลเพิ่ม 2 เท่า แรงดึงดูดจะลดลง 4 เท่า หนังสือก็จะเปรียบเทียบว่าในเรื่องความรักก็เช่นกัน ถ้าไม่เห็นหน้ากัน 2 วัน ความรักก็จะลดลง 4 เท่าของวันที่เห็นครั้งสุดท้าย และนี่คือการอธิบายหลักการของฟิสิกส์ให้สตรีฝรั่งเศสในสมัยนั้นฟัง
       
       Germain ไม่ชอบอ่านหนังสือเน่าๆ เช่นนี้เลย และเมื่อเธอถูก Joseph Jerome Lalande กล่าวดูแคลนว่า เธอไม่มีวันเข้าใจงานดาราศาสตร์ เรื่อง Exposition du systeme du monde ของ Pierre-Simon Laplace ถ้าเธอไม่อ่าน Astronomy for Ladies ก่อน เธอจึงแค้นมากที่ถูกลบหลู่ และได้ถอยหนีสังคมไปซุ่มเรียนรู้คณิตศาสตร์ชั้นสูงๆ ด้วยตนเอง
       
       แต่การเรียนที่ไม่เป็นระบบลักษณะนี้ ทำให้เธอมีความรู้ที่กระท่อนกระแท่นไม่ต่อเนื่อง ดังนั้น เธอจึงมีความต้องการจะเรียนกับนักคณิตศาสตร์เก่งๆ เช่น Joseph Louise Lagrange และ Adrien-Marie Legendre มาก แต่ก็ไม่มีใครรับเธอเป็นศิษย์ เพราะเธอเป็นผู้หญิง ด้วยเหตุนี้ Germain จึงอยู่ในโลกที่โดดเดี่ยว โดยถูกตัดขาดจากวงการคณิตศาสตร์ของผู้ชาย และถูกเมินจากสตรีผู้ดีที่ได้รับการศึกษาสูง เพราะเธอเป็นคนชั้นกลาง ส่วนอีกเหตุผลหนึ่งก็คือ ตามปกติเธอเป็นคนขี้อาย ดังนั้น เธอจึงต้องหาทางติดต่อกับโลกภายนอก เพื่อนำความคิดใหม่ๆ เข้า และถ่ายทอดความรู้ที่เธอมีออก และเธอก็ได้พบว่า การเขียนจดหมายเป็นวิธีที่จะทำให้เธอไม่รู้สึกวังเวง
       
       ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2347 Germain รู้สึกสนใจทฤษฎีจำนวน (umber theory) หลังจากที่ได้อ่านตำรา Disquisitiones Arithmeticae ของ Carl Friedric Gauss แห่งมหาวิทยาลัย Brunswick จนเข้าใจ เธอตื่นเต้นกับความรู้ใหม่มาก จึงเขียนจดหมายถึง Gauss โดยใช้นามแฝงว่า Le Blanc อีก เพราะเธอเกรงว่า Gauss จะดูถูกที่เธอเป็นผู้หญิง แต่สนใจคณิตศาสตร์
       
       ในจดหมายฉบับแรก Germain อ้างทฤษฎีบทสุดท้ายของ Pierre de Fermat ที่แถลงว่า ถ้าเรามีสมการ xn+yn = zn โดยที่ x, y, z และ n เป็นเลขจำนวนเต็มใดๆ และ n มีค่ามากกว่า 2 คือ 3, 4...ขึ้นไป จนถึงอนันต์ เราจะไม่สามารถหาค่าของ x, y, z ได้เลย และ Germain ก็ได้พบว่า ถ้า n=p-1 และ p เป็นจำนวนเฉพาะ (prime number) ที่มีค่าเท่ากับ 8k+7 เช่น ถ้า k = 2, p ก็จะเท่ากับ 23 และ n=22 สมการ x22+y22 = 722 จะไม่มีคำตอบของ x, y, z ที่เป็นเลขจำนวนเต็ม นั่นคือ Germain ได้พิสูจน์ว่า ถ้อยแถลงของ Fermat เป็นจริงกรณี n=22
       
       และในจดหมายฉบับแนะนำตัวนั้น Germain ได้กล่าวอย่างถ่อมตัวว่า ความกระหายที่ข้าพเจ้าอยากจะเรียนรู้คณิตศาสตร์นั้นมาก แต่ความฉลาดของข้าพเจ้ายังน้อย ถึงอย่างไรก็ตาม ข้าพเจ้าก็ต้องขอรบกวนเวลาที่มีค่าของ Gauss บ้าง เพราะข้าพเจ้าคิดว่า ผลงานที่พบนี้น่าสนใจ และ Gauss ก็ได้ตอบจดหมายของ Le Blanc ว่า วิธีที่ได้พิสูจน์มานั้นน่าสนใจมาก แต่มันก็ใช้ได้เฉพาะกรณี n=22 เท่านั้น บทพิสูจน์ของ Germain จึงยังไม่สมบูรณ์ เพราะยังไม่สามารถนำไปใช้กับกรณี n มีค่าอื่นๆ ได้
       
       อนึ่งในการตอบจดหมายของ Germain นั่น Gauss ไม่ได้วิเคราะห์หรือวิจารณ์งานของ Germain มาก เพราะ Gauss สนใจงานที่ตนเองกำลังทำมากกว่า และตลอดเวลาที่ Germain เขียนจดหมายติดต่อ Gauss ประมาณ 10 ฉบับ บางครั้ง Gauss ก็ใช้เวลานานถึง 6 เดือน จึงตอบจดหมาย ยกเว้นฉบับที่ Gauss รู้ว่า Le Blanc คือผู้หญิงที่ชื่อ Sophie Germain เพราะเขาตอบทันที
       
       สาเหตุที่ Gauss รู้ความจริงนี้ ก็มาจากเหตุการณ์ในปี 2349 ที่ Germain ได้ข่าวว่า Napoleon ทำสงครามชนะเยอรมนีที่เมือง Jena และจะบุกเข้ายึดครอง Prussia Germain จึงได้ขอร้องให้เพื่อนของเธอที่ชื่อ Joseph-Marie Pernety ผู้เป็นนายทหารนำข่าวนี้ไปบอกให้ Gauss หนี เพราะเธอคิดว่า ทหารฝรั่งเศสคงฆ่า Gauss แบบเดียวกับ Archimedes และ pernety ก็ได้ ส่งผลทหารไปหา Gauss และพลทหารได้กลับมารายงานว่า Gauss ไม่รู้จัก Sophie Germain Germain จึงเขียนจดหมายถึง Gauss อีกฉบับหนึ่ง แล้วบอก Gauss ว่า เธอคือนาย Le Blanc คนที่เขียนจดหมายติดต่อกับ Gauss หลายฉบับแล้ว และเธอเป็นผู้หญิง Gauss รู้สึกประหลาดใจมาก แต่ก็ดีใจที่ Germain มีความสามารถสูง ทั้งๆ ที่มีอุปสรรคขวางกั้นมากมาย และในตอนท้ายของจดหมาย Gauss ได้กล่าวยกย่อง Germain ว่า มีความสามารถสูงระดับอัจฉริยะ (อ่านต่ออังคารหน้า)
       
       สุทัศน์ ยกส้าน ผู้เชี่ยวชาญพิเศษ สสวท
 

Sophie Germain (จบ)

โดย สุทัศน์ ยกส้าน 1 กุมภาพันธ์ 2549 12:11 น.
Leonhard Euler

              ในปี 2351 Germain วัย 32 ปี ได้เขียนจดหมายถึง Gauss ผู้มีอายุน้อยกว่าอีกครั้งหนึ่ง และได้เล่าผลงานด้านทฤษฎีจำนวนที่นับว่าสำคัญมากของเธอ เพราะเธอสามารถพิสูจน์ได้ว่ากรณีสมการ x5+y5 = z5 ที่มี x, y, Z เป็นเลขจำนวนเต็ม เราจะพบเสมอว่า ไม่ x ก็ y หรือ z เป็นเลขที่ 5 หารได้ลงตัวเสมอ
       
       Gauss ไม่ได้ให้ความเห็นใดๆ ต่อผลงานวิจัยชิ้นนี้ เพราะเขาเองเริ่มสนใจดาราศาสตร์แล้ว และไม่สนใจทฤษฎีจำนวนอีกต่อไป แต่ทฤษฎีของ Germain ทฤษฎีนี้ก็ได้รับการอ้างถึงโดย Legendre ในอีก 15 ปีต่อมา ว่า Germain ได้พบว่าทฤษฎีบทสุดท้ายของ Fermat เป็นจริง กรณี n=5 ในตำรา Theorie des numbres ของเขา
       เท่าที่ผ่านมา Germain ได้อาศัย Gauss ในการแนะนำปัญหาวิจัยเรื่องทฤษฎีจำนวน ถึงแม้จะติดต่อกันนาน แต่คนทั้งสองก็มิเคยพบกัน ดังนั้น เมื่อ Gauss ไม่สนใจทฤษฎีจำนวนอีกต่อไป การติดต่อกันทางจดหมายระหว่างคนทั้งสองจึงสิ้นสุดลง และ Germain ก็ต้องหาปัญหาศึกษาใหม่ รวมทั้งคนชี้แนะใหม่ด้วย
       
       และเธอก็ได้ปัญหา เพราะในปี 2351 Ernst F. F. Chladni นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้พบว่า เวลาเขาเอาเม็ดทรายโรยบนแผ่นโลหะที่มีลักษณะต่างๆ กัน แล้วทำให้แผ่นโลหะนั้นสั่นด้วยความถี่ต่างๆ เขาได้สังเกตเห็นว่า เม็ดทรายจะขยับเคลื่อนจากบริเวณที่สั่นมากไปอยู่ในบริเวณที่สั่นน้อยกว่า และในเวลาเพียง 2-3 วินาที แผ่นโลหะนั้นก็จะมีกองทรายที่เรียงตัวกันเป็นรูปต่างๆ บ้างก็เป็นวงกลม บ้างก็เป็นวงรี หรือเป็นแฉกแบบดาว ฯลฯ ซึ่งการเป็นรูปอะไรนั้น ก็ขึ้นกับความถี่ที่แผ่นโลหะสั่น และขึ้นกับลักษณะของแผ่นโลหะด้วย และเมื่อ Chladni นำการทดลองนี้ไปแสดงที่สมาคม French Academy of Science ที่กรุงปารีสให้นักคณิตศาสตร์และนักฟิกส์ดู การสาธิตนี้ได้ทำให้คนเหล่านั้นงุนงงมาก เพราะไม่สามารถอธิบายได้ว่า เหตุใดกองทรายจึงเป็นเช่นนั้น และได้ขอร้องให้ Chladni นำการทดลองนี้ไปแสดงต่อหน้าพระที่นั่งของ Napoleon ซึ่งก็ได้ทำให้จักรพรรดิทรงประทับใจมาก จึงได้มีพระราชบัญชาให้ Institute de France จัดตั้งรางวัลเป็นเหรียญ และทองคำหนัก 1 กิโลกรัม เพื่อมอบให้แก่คนที่สามารถสร้างทฤษฎีอธิบายการทดลองของ Chladni ได้ และกำหนดให้การประกวดนี้ใช้เวลา 2 ปี
       
       Germain รู้สึกสนใจปัญหานี้ แต่ไม่มีใครเป็นคู่คิด และเมื่อวัฒนธรรมสตรีในสมัยนั้นกำหนดว่า สตรีจะเดินเข้าไปในสถาบันวิชาการใดๆ ไม่ได้ ถ้าไม่ได้รับเชิญ เธอจึงแทบไม่มีโอกาสพบนักฟิสิกส์หรือนักคณิตศาสตร์ผู้ชายเลย การรู้สถานการณ์เช่นนี้คงทำให้เรา ณ วันนี้เข้าใจดีขึ้นว่า การที่เธอจะเปลี่ยนหัวข้อวิจัยจากคณิตศาสตร์มาเป็นฟิสิกส์ทฤษฎี โดยไม่มีใครช่วยเลยนั้น ยากลำบากเพียงใด
       
       ถึงกระนั้น Germain ก็เริ่มศึกษาปัญหา Chladni โดยได้อ่านตำรากลศาสตร์ชื่อ Analyticel Dynamics ของ Lagrange และทฤษฎีการสั่นของลวด 1 มิติที่ Euler ได้เคยวิเคราะห์ไว้ และเธอก็ได้ความคิดว่า เวลาท่อนเหล็กถูกแรงกระทำ แรงนี้จะถูกต่อต้านโดยแรงยืดหย่ถนในท่อนเหล็ก จึงได้ตั้งสมมติฐานว่า แรงยืดหยุ่นนี้เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความโค้งของท่อนเหล็ก (ความโค้ง = 1y/ รัศมีความโค้ง) แต่ท่อนเหล็กเป็นสสาร 1 มิติ ในขณะที่แผ่นโลหะเป็นสสาร 2 มิติ เธอจึงตั้งสมมติฐานว่า ความโค้งที่ต้องใช้ในกรณี 2 มิติ คือความโค้งเฉลี่ยที่ได้จากการเฉลี่ยความโค้งมากที่สุดกับความโค้งน้อยที่สุด
       
       เมื่อทำงานวิจัยเสร็จในปี 2354 Germain เป็นนักวิจัยคนเดียวที่ส่งผลงานเข้าประกวด แต่เธอมิได้รับรางวัลเพราะเธอคำนวณผิด และเพราะเธอมิได้แสดงว่าสมมติฐานที่เธอใช้ในงานวิจัยนั้น เธอใช้หลักการฟิสิกส์ใด ดังนั้น เมื่อกรรมการท่านหนึ่งคือ Lagrange เห็นจุดบกพร่องของ Germain เขาก็ได้ความคิด และแก้ไขความผิดพลาดของ Germain จนพบสมการคณิตศาสตร์ที่ Lagrange อ้างว่า สามารถอธิบายรูปกองทรายที่ Chladni เห็นได้หมด คือ

 

              เมื่อ z คืออัมปลิจูดของการสั่น t คือเวลา k คือค่าคงตัว และ x, y คือตำแหน่งของจุดต่างๆ บนผิวที่กำลังสั่น
       
       Germain ได้พยายามแก้สมการนี้ และส่งผลงานเข้าประกวดอีก โดยเธอได้แสดงให้เห็นว่า สมการของ Lagrange สามารถใช้อธิบายการทดลอง Chladni ได้ ในกรณีง่ายๆ เท่านั้น แต่เมื่อเธอไม่สามารถแสดงให้คณะกรรมการเห็นว่า สมการ Lagrange มาจากไหน เธอก็มิได้รับรางวัลอีก แต่ได้รับประกาศเกียรติคุณแทน
       
       ในช่วงเวลาเดียวกันนั้นเอง ปัญหาวิจัยเรื่องนี้ก็มีนักคณิตศาสตร์หนุ่มชื่อ Simon Denis Poisson เข้ามาสนใจ เพราะ Poisson คนนี้เป็นศิษย์โปรดของ Laplace เขาจึงกลายเป็นคู่แข่งคนสำคัญของ Germain ทั้งนี้เพราะ Poisson เป็นผู้ชาย เขาจึงมีคนหลายคนที่จะช่วยคิด
       
       Poisson เป็นอัจฉริยะนักคณิตศาสตร์คนสำคัญคนหนึ่งของฝรั่งเศสที่ได้เข้าศึกษาใน Ecole Polytechnique ในปี 2341 ขณะมีอายุเพียง 17 ปี และเมื่อสำเร็จการศึกษา อาจารย์ที่ชื่อ Lagrange และ Laplace ก็ได้สนับสนุนให้มหาวิทยาลัยรับ Poisson เป็นศาสตราจารย์คณิตศาสตร์ประจำมหาวิทยาลัยผู้มีหน้าที่ช่วยนักวิทยาศาสตร์เช่น Laplace และ Berthollet สร้างทฤษฎีฟิสิกส์
       
       Poisson ได้พยายามอธิบายการทดลองของ Chladni โดยใช้กฎการเคลื่อนที่ของ Newton และตั้งสมมติฐานว่า แผ่นโลหะที่สั่นนั้นประกอบด้วยโมเลกุลที่มีทั้งแรงดึงดูด และแรงผลักกระทำ และจากสมมติฐานนี้ Poisson ก็สามารถหาสมการสั่นที่ซับซ้อนมากได้ และเมื่อเขาใช้วิธีประมาณอย่างหยาบ สมการของ Poisson ก็ลดรูปเป็นสมการของ Lagrange ทันที
       
       ในปี 2357 Poisson ได้ตีพิมพ์ผลงานนี้ แต่มิได้ส่งผลงานเข้าประกวดเพื่อรับรางวัล ทั้งนี้เพราะเขาเป็นกรรมการท่านหนึ่งของการประกวด พออีก 1 ปีต่อมา Germain ก็เสนองานวิจัยชิ้นใหม่ ซึ่งเธอสามารถแสดงให้ทุกคนเห็นที่มาของสมการ Lagrange และที่เธอไม่รู้แม้แต่น้อยเกี่ยวกับงานของ Poisson คณะกรรมการรางวัลซึ่งประกอบด้วย Legendre, Laplace ใช้กฎเคลื่อนที่ Newton และสมมติว่า แม้วัสดุนั้นประกอบด้วยโมเลกุลที่ส่งแรงดึงดูด และแรงผลักกระทำกัน+จากสมมติฐานนี้ Poisson ก็สร้างสมการการการเคลื่อนที่ที่มีรูปแบบยุ่งมากมาย แต่เมื่อเขาใช้วิธีประมาณหยาบๆ สมการที่ซับซ้อนของเขาก็กลายรูปแบบสมการของ Laplace ทันที
       
       ในปี 2357 Poisson ตีพิมพ์ผลงานนี้ แต่เขาสามารถส่งผลงานเข้าประกวดเพื่อเอารางวัลได้ และหลายคนคิดว่า Poisson พบทฤษฎีที่ใช้อธิบายรูปลักษณ์การสั่นของ Chladni แล้ว ถึงกระนั้นการแข่งขันการประกวดทฤษฎีก็ยังคงอยู่
       
       ใน 1 ปีต่อมา Germain ที่ไม่รู้เห็น งานของ Poisson ได้สมมติว่า แรงยืดหยุ่น ¥ แรงทำมากกว่าที่ ¥ รูปปริมาณการบิดเบี้ยวของผิว แรงที่จุดๆ หนา ¥ ผลบวกของความโค้งทั้งหมดที่จุดๆ นั้นแล้ว Germain ก็พิสูจน์ให้เห็นว่า ผลบวกของความโค้งมีความสัมพันธ์ได้โดยตรงกับผลบวกของความโค้งมากที่สุดกับความโค้งน้อยที่สุดนั้นด้วย
       
       เธอสามารถแสดงที่มาของสมการ L ได้ว่ามาจากการบวก ความโค้งหลักนี่คือที่เธอเสนอผลงานต่างๆ ที่เธอนำเสนอเพื่อรับรางวัล ซึ่งมีคณะกรรมการที่ประกอบด้วย Legendre, Laplace และ Poisson คนทั้ง 3 ไม่รู้สึกสบายใจกับสมมติฐานของเธอเกี่ยวกับแรง ¥ การบิดโค้งนัก ถึงกระนั้น กรรมการตัดสินให้ Germain ได้รับรางวัลเหรียญทอง

 

Karl Friedrich Gauss

              Germani ไม่ได้ไปรับรางวัลด้วยตนเอง เพราะเธอรู้สึกว่า กรรมการไม่ชอบงานของเธอนัก หรือไม่นั้นก็เพราะเธอไม่ต้องการปรากฏเปิดโฉมในสังคม
       
       สำหรับ Germain แล้ว เธอรู้สึกว่ารางวัลให้ความมั่นใจแก่เธอ และสังคมในความสามารถของเธอ แต่สำหรับ Poisson แล้ว เธอเขียนจดหมายสั้นๆ ขอบคุณความคิดของเธอ และพยายามหลบเลี่ยงไม่สนใจเธอเวลาพบหน้ากัน ก่อนนั้นเธอรู้สึกตัวว่าด้อยกว่าคนอื่นๆ ตอนนี้เธอรู้สึกว่า เพื่อนๆ ที่เธอมีไม่ชื่นชมเธอเลย และ Poisson ไม่สบายใจนักเกี่ยวกับสมมติฐานต่างๆ ที่เธอใช้ ถึงกระนั้นคณะกรรมการก็ตัดสินให้เธอได้รับรางวัลเหรียญทอง
       
       Germain มิได้เดินทางไปรับรางวัลด้วยตนเอง เพราะเธอรู้สึกว่าคณะกรรมการไม่ชอบงานวิจัยของเธอนัก และอีกเหตุผลหนึ่งก็คือ เธอเป็นคนขี้อายที่ไม่ชอบการปรากฏตัวในสังคม
       
       การมีคู่แข่งชื่อ Poisson ทำให้ Germain รู้สึกกังวลที่ไม่มีคนชื่นชมความสามารถของเธอมาก แต่เมื่อเธอได้รู้จัก Jean-Baptiste-Joseph Fourier ความกระตือรือร้นที่จะวิจัยคณิตศาสตร์ต่อก็เกิดอีก เพราะคนทั้งสองมีศัตรูคือ Poisson ร่วมกัน การสนิทสนมกับ Fourier ทำให้ Germain หวนคืนสู่สังคมวิชาการอีก โดยได้เข้าไปฟังการบรรยายที่ Academie des Science และเธอก็เป็นสตรีคนแรกที่ได้เข้าไปในสถาบันนั้น ยกเว้นเหล่าภรรยาของสมาชิกสถาบัน
       
       ในปี 2365 Germain ได้หวนกลับไปทำงานวิจัยเรื่องทฤษฎีจำนวนอีก โดยได้ทำงานร่วมกับ Legendre และ Fourier ความมีเสน่ห์ของเธอทำให้เธอมีเพื่อนมากขึ้น
       
       ขณะมีอายุ 48 ปี Germain ได้พบนักคณิตศาสตร์หนุ่มชาวอิตาเลียนคนหนึ่ง และเป็นขุนนางชื่อ Count Libri-Carducci แห่งเมือง Pisa ความกะล่อนและมีเล่ห์เหลี่ยมแพรวพราวทำให้ Libri ได้รับเลือกให้เป็นสมาชิกของ Academy of Sciences และเป็นอาจารย์ของ College de France และเมื่อได้รับแต่งตั้งให้เป็นบรรณารักษ์ห้องสมุดแห่งชาติ Libri ได้ขโมยหนังสือห้องสมุดออกขายจนถูกจับได้ และตำแหน่งต่างๆ ถูกปลดหมด
       
       Germain ได้พบ Libri ที่ปารีส และได้มีสัมพันธ์กันทั้งๆ ที่ Libri มีอายุน้อยกว่าเธอมาก และเมื่อ Germain เสียชีวิตโลกรู้ข้อมูลรายละเอียดต่างๆ เกี่ยวกับชีวิตของ Germain ก็จาก Libri ผู้นี้แหละ
       
       ถึงแม้ Germain จะมีผลงานวิจัยด้านคณิตศาสตร์มากมาย แต่เธอก็ไม่เคยได้รับปริญญาใดๆ ในปี 2373 Gauss ได้เคยขอดุษฎีบัณฑิตกิตติมศักดิ์จากมหาวิทยาลัย Gottingen ในเยอรมนีนี้ให้เธอ แต่มหาวิทยาลัยไม่อนุมัติ
       
       Germain ล้มป่วยด้วยโรคมะเร็งเต้านมเป็นเวลานาน 2 ปี และได้เสียชีวิตเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2374 ขณะมีอายุ 55 ปี และเจ้าหน้าที่เขียนในมรณบัตรของเธอว่า เธอเป็นสตรีที่ไม่มีอาชีพ
       
       ก่อนที่เธอจะเสียชีวิต เธอได้เขียนบทความวิชาการหลายเรื่องเพื่อลงพิมพ์ในวารสาร General Connderations on Science and Letters โดยได้พยายามอธิบายขั้นตอนการทำงานวิชาการของสมองคน และเมื่อเธอจากไป
       
       เธอได้มอบมรดกทั้งหมดให้หลานชายซึ่งเป็นลูกของพี่สาวเธอเป็นผู้จัดการ ในกรุงปารีส มีการตั้งชื่อถนน และโรงเรียนตามชื่อของเธอ ส่วนบ้านที่เธออยู่บนถนน de Savoie ในช่วงสุดท้ายของชีวิตนั้น ก็คือเป็นสถานที่สำคัญของชาติ แต่เรื่องที่น่าประหลาดใจคือ เมื่อหอ Eiffel สร้างเสร็จได้มีการจารึกชื่อของปราชญ์ฝรั่งเศส 72 คน บนโครงเหล็กของหอ โดยไม่มีชื่อของ Germain ทั้งๆ ที่โครงเหล็กนั้นต้องอาศัยทฤษฎีการยืดหยุ่นของ Germain
       
       ชีวิตของ Germain ผู้เป็นสตรีที่ฉลาดที่สุดคนหนึ่งของฝรั่งเศส จึงเป็นชีวิตตัวอย่าง ทั้งๆ ที่เธอต้องเรียนหนังสือด้วยตนเอง ต้องต่อสู้กับความอคติทางสังคมในสมัยนั้น ที่ไม่เปิดโอกาสให้เธอแสดงออกมาก แต่เธอก็ประสบความสำเร็จในที่สุด
       
       ในหนังสือชื่อ Women in Mathematics ที่ Lynn M. Osen แต่ง และจัดพิมพ์โดย The Massachusetts Institute of Technology ในปี 2517 นั้น มีประวัติของนักคณิตศาสตร์อีกหลายคนที่น่าสนใจ เช่น Caroline Herschel, Mary Fairfax Sumerville และ Emmy Noether ครับ
       
       สุทัศน์ ยกส้าน ผู้เชี่ยวชาญพิเศษ สสวท
 

PM  กุมภาพันธ์  2006

PM  กุมภาพันธ์  2006

PM  กุมภาพันธ์  2006

PM  กุมภาพันธ์  2006

 

PM  พฤศจิกายน 2005

PM  กุมภาพันธ์  2006

PM  พฤศจิกายน 2005

 อ. ทองดี แย้มสรวล ครูเครือข่าย สสวท. ใช้สื่อไฮเทคสอนฟิสิกส์ แปรทฤษฎียากให้เข้าใจง่าย  

การเรียนรู้วิชาฟิสิกส์ เวลาที่นักเรียนพยายามทำความเข้าใจทฤษฎีเพื่อให้ เห็นเป็นรูปธรรมนั้น อาจต้องใช้สื่อการสอนหลายๆ ประเภท และจินตนาการตามคำอธิบายประกอบ ซึ่งหากเป็นสมัยก่อน นอกเหนือจากการทดลองง่ายๆ เท่าที่พอจะหาอุปกรณ์กันได้แล้ว ก็อาศัยแผนภาพ หรือแบบจำลองต่างๆ ในการอธิบายปรากฏการณ์หรือทฤษฎีทางฟิสิกส์

         ในยุคที่เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร  ก้าวไกลอย่างนี้ คอมพิวเตอร์สามารถสร้างสถานการณ์จำลองขึ้นมาให้นักเรียนเห็นเป็นรูปธรรม อาจจะดีกว่าสื่อประเภทอื่น ตรงที่สามารถดาวน์โหลด สำเนา แจกจ่าย หรือใช้ง่าย สะดวก และช่วยแปรทฤษฎีที่ยากให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น
        จากการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนวิชาฟิสิกส์ เรื่องการเคลื่อนที่แบบต่างๆ ของนักเรียนชั้น ม. 6 สอนโดยอาจารย์ทองดี แย้มสรวล ครูฟิสิกส์ โรงเรียนคณะราษฎร์บำรุงปทุมธานี อำเภอเมือง จังหวัดปทุม ธานี ครูในโครงการเครือข่ายครูวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี ของสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) พบว่านักเรียนยังสรุปแนวคิดหลักการทางฟิสิกส์ได้ไม่ดีพอประกอบกับในปัจจุบันมีความก้าวหน้าทางด้านคอมพิวเตอร์และเครือข่ายอินเทอร์เน็ต ทำให้สามารถค้นหาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่แสดงสถานการณ์จำลองทางฟิสิกส์ได้มากมาย และเป็นแนวทางหนึ่งที่ให้นักเรียนได้เรียนรู้จากการทดลองและศึกษาสถานการณ์จำลองทางฟิสิกส์ประกอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ
        เมื่อเป็นเช่นนั้น อาจารย์ทองดีจึงได้ทดลองนำสถานการณ์จำลอง (Simulation) ทางฟิสิกส์มาใช้ในการเรียนรู้ของนักเรียนชั้น ม.6 เรื่องการเคลื่อนที่ แบบต่างๆ ได้แก่ การเคลื่อนที่แบบโพรเจกไตล์  การเคลื่อนที่แบบวงกลม และการเคลื่อนที่แบบ ซิมเปิลฮาร์มอนิก ใช้เวลาเรียน 24 คาบ คาบละ 50 นาที  พบว่า คะแนนเฉลี่ยและเจตคติของนักเรียน ดีขึ้น  นักเรียนทั้งกลุ่มเก่ง ปานกลาง และกลุ่มอ่อนต่างก็พอใจในการนำสถานการณ์จำลองมาใช้ในการเรียนรู้เรื่องฟิสิกส์
        การจัดเตรียมสถานการณ์จำลองทางฟิสิกส์ สามารถ ทำได้โดยการค้นหาโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่แสดง  สถานการณ์จำลองทางฟิสิกส์ที่ต้องการ จากการใช้เครื่องมือค้นหาทางอินเทอร์เน็ต เช่น  การค้นหาผ่านเว็บไซต์ Google หรือ Yahoo เป็นต้น  เมื่อพบโปรแกรมที่ต้องการแล้วสามารถบันทึกข้อมูลลงคอมพิวเตอร์ หรือแผ่นบันทึกข้อมูลเพื่อใช้ในการสอนต่อไป แต่ก่อนที่จะนำโปรแกรมที่ได้ไปใช้งานครูผู้สอนจะต้องพิจารณาก่อนว่าสถานการณ์ทางจำลองฟิสิกส์ที่เลือกมานั้น สามารถนำไปใช้ได้ตรงตามวัตถุประสงค์การเรียนรู้ที่ต้องการหรือไม่ พร้อมกับจัดทำแผนการสอน โดยใช้สื่อการสอนที่เป็นสถานการณ์จำลองทางฟิสิกส์ที่ได้เตรียมไว้  อุปกรณ์ที่ใช้ในชั้นเรียนก็จะประกอบไปด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ที่สามารถใช้โปรแกรมประเภท Browser เช่น Internet Explorer หรือ Netscape Communicator  เป็นต้น เครื่องฉายภาพ (LCD Projector) เป็นตัวนำสัญญาณจากคอมพิวเตอร์ฉายสู่จอภาพขนาดใหญ่ และโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่แสดงสถานการณ์จำลองทางฟิสิกส์ที่เตรียมไว้ให้สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้
        ในยุคที่ข้อมูลข่าวสารสะดวกรวดเร็ว โรงเรียนมีคอมพิวเตอร์ใช้ สามารถใช้อินเทอร์เน็ตได้  ครูควรที่จะมีความฉลาดเลือกสื่อการสอนจากสิ่งที่มีอยู่แล้วในอินเทอร์เน็ต มีความพยายามค้นหาสื่อและโปรแกรมใหม่ๆ  มีไอเดียที่จะนำมาปรับประยุกต์ใช้ในการเรียนการสอน ฉลาดใช้ให้ตรงตามหลักสูตร และวัตถุประสงค์การเรียนรู้มากที่สุด  เพราะเป็นสื่อที่ไม่ต้องควักงบประมาณของโรงเรียนไปซื้อหา   และเจ้าของลิขสิทธิ์ก็ไม่ขัดข้องที่ครูจะนำมาใช้สอน หรือเผยแพร่เฉพาะในโรงเรียน
        เด็กนักเรียนเองก็จะได้ประโยชน์ตรงที่ได้ทำกิจกรรมการเรียนการสอนที่ไม่ซ้ำซาก น่าเบื่อ ได้ทดลอง ทดสอบทฤษฎีต่างๆ อย่างเป็นรูปธรรมมากขึ้น เป็นสื่อการเรียนการสอนที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งที่ครูไทยน่าจะลองนำไปใช้กัน

                                               โดย... วัฒนา เฉียงเหนือ

 

  หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

ฟิสิกส์ 1(ภาคกลศาสตร์) 

 ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

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

สุดยอดสิ่งประดิษฐ์

   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  

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

   การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

   การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์   

 

กลับเข้าหน้าแรก

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

ภาพประจำสัปดาห์