10สุดยอดนักฟิสิกส์โลก(11)

หลุยส์ เดอ บรอยล์

 

ชัยวัฒน์ คุประตกุล

kshaiwat@hotmail.com

คุยกันก่อน : 10 สุดยอดนักฟิสิกส์โลกตลอดกาล ตามผลสำรวจของ Physics World เริ่มต้นจากอันดับสูงสุด คือ อันดับ 1 : อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ตามด้วย อันดับ 2 : ไอแซก นิวตัน อันดับ 3 : เจมส์ คลาร์กแมกซ์เวลล์ อันดับ 4 : นีลส์ บอร์ อันดับ 5 : เวิร์นเนอร์ ไฮเซนเบิร์ก อันดับ 6 : กาลิเลโอ อันดับ 7 : ริชาร์ด ไฟน์แมน อันดับ 8 มี 2 คน คือ พอล ดิแรก และ เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ใน " 10 สุดยอดนักฟิสิกส์โลก " ตอนที่แล้ว กำลังกล่าวถึงผลงานของ เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ อยู่


อันดับ 8 ( 2 ) : เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ( ต่อ )

หัวใจสำคัญนำไปสู่สมการคลื่นของชโรดิงเจอร์ คือ ความเป็นคลื่นของอนุภาค ซึ่งก็เป็นพัฒนาการความคิดต่อจากความเป็นอนุภาคของคลื่น

เมื่อปี ค.ศ. 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เสนอ ทฤษฎีปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก หรือ Photoelectric Effect ซึ่งหลักการใหญ่ คือ ความเป็นอนุภาคของคลื่นแสง กล่าวคือ คลื่นแสง ซึ่งมีความถี่และความยาวคลื่นเป็นคุณสมบัติพื้นฐาน ถ้าจะเป็นอนุภาคได้ ก็ต้องหามวล และ โมเมนตัม ของอนุภาค ( ของแสง ) ได้

ปี ค.ศ. 1923 หลุยส์ เดอ บรอยล์ ต่อยอดความคิดเรื่องอนุภาคของคลื่นว่า ในเมื่อคลื่นต่าง ๆ มีความเป็นอนุภาคอยู่ด้วย ในทางกลับกันล่ะ อนุภาคต่าง ๆ ก็น่าจะมีความเป็นคลื่นอยู่ด้วย หลุยส์ เดอ บรอยส์ จึงเสนอทฤษฎีความเป็นคลื่นของอนุภาคของเขา รู้จักเรียกกันต่อ ๆ มา เป็น คลื่นของอนุภาค หรือ คลื่นอนุภาค ( Matter Wave ) หรือ เรียกตามชื่อของเจ้าของความคิด เป็น คลื่นเดอบรอยล์ ( De Broglie Wave ) แต่คลื่นอนุภาคจะมีความยาวคลื่นเท่าใด ? จะหาได้อย่างไร ?

หลุยส์ เดอ บรอยล์ เสนอเป็นทฤษฎีคลื่นอนุภาคของเขาว่า คลื่นอนุภาค จะมีความยาวคลื่น ( l ) ที่ขึ้นอยู่กับ โมเมนตัม ( p ) ของอนุภาค โดยมีค่าคงที่ของพลังค์ หรือ Planck Constant ( h ) เป็นตัวเชื่อม ดังนี้

ความยาวคลื่น ( l ) = ค่าคงที่พลางค์ ( h ) / โมเมนตัม ( p )

ทฤษฎีคลื่นอนุภาคของหลุยส์ เดอ บรอยล์ ได้รับความสนใจในวงการฟิสิกส์อย่างกว้างขวาง ทั้งยอมรับและไม่ยอมรับในระยะแรก ๆ เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ เป็นคนหนึ่งที่ชอบและยอมรับ และทำให้เขาคิดต่อไปว่า ถ้าอนุภาคเป็นคลื่นได้ สมการที่ใช้กับคลื่นโดยทั่ว ๆ ไป น่าจะใช้กับอนุภาคได้ด้วย ซึ่งจะเปิดเวทีใหม่ ให้นักฟิสิกส์ได้มีเครื่องมือเจาะศึกษาอนุภาคในส่วนที่ทำไม่ได้ โดยอาศัยสมการเกี่ยวกับอนุภาค ดังเช่น สมการของนิวตันโดยตรง

ปี ค.ศ. 1926 เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ จึงเสนอสมการคลื่นของอนุภาค (ของเขา) ขึ้นมา เป็นสมการคลื่นในรูปของ Partial differential equation ที่วงการฟิสิกส์ใช้สำหรับการศึกษาเรื่องคลื่นโดยทั่วไป

จริง ๆ แล้ว ในปี ค.ศ. 1926 นั้น หลุยส์ เดอ บรอยล์ ก็เสนอทฤษฎีสมการคลื่นของอนุภาคของเขาเองด้วย ซึ่งก็เป็นสมการเดียวกันกับของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์

แต่เพราะเหตุใด สมการคลื่นของหลุยส์ เดอ บรอยล์ จึงไม่เป็นที่รู้จักและใช้กันต่อ ๆ มา ?

คำตอบ คือ สมการคลื่นอนุภาคของทั้งสองคน ในรูปแบบแรก เป็นสมการคลื่นที่ถึงแม้จะถูกต้อง แต่ไม่สามารถจะนำไปใช้แก้สมการการเคลื่อนที่ของอนุภาค อย่างที่จะเป็นประโยชน์ได้จริง ๆ

จากจุดนี้ เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ เป็นคนที่ยังเดินหน้าต่อ พัฒนาสมการคลื่นอนุภาคต่อ โดยนำเอาความคิดทางคณิตศาสตร์ของ วิลเลียม โรแวน ฮามิลตัน (William Rowan Hamilton) นักคณิตศาสตร์อังกฤษ เมื่อกลางศตวรรษที่ 19 มาใช้ จนกระทั่งได้สมการคลื่นในรูปแบบที่คุ้นเคยรู้จักกันในปัจจุบัน คือ HA = EA ซึ่งสามารถใช้แก้สมการสำหรับอนุภาค ดังเช่น อิเล็กตรอน ในอะตอมได้จริง ๆ และที่มาของ Hamiltonian ( H ) ก็คือชื่อของ วิลเลียม โรแวน ฮามิลตัน นั่นเอง

สำหรับวงการฟิสิกส์ปัจจุบัน จริง ๆ แล้ว สมการคลื่นอนุภาคของชโรดิงเจอร์ ในรูปแบบของ HA = EA เป็นสมการกรณีเฉพาะที่ไม่ขึ้นต่อเวลา เรียกเต็มตัวเป็น Time Independent Schrodinger Equation เพราะสมการที่ใช้ทั่วไปจริง ๆ ทุกกรณี คือ Time Dependent Schrodinger Equation ซึ่งจะมีส่วนของการเปลี่ยนแปลงขึ้นต่อเวลามาเกี่ยวข้องด้วย

สมการคลื่นอนุภาคของชโรดิงเจอร์ นอกจากต้องแข่งกับสมการคลื่นอนุภาคของ หลุย เดอ บรอยล์ แล้ว ยังต้องแข่งกับสมการกลศาสตร์ควอนตัม ที่พัฒนาขึ้นมาโดย เวิร์นเนอร์ ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg) เมื่อปี ค.ศ. 1925 สำหรับอนุภาคโดยตรงอีกด้วย เป็นการแข่งขันเพื่อการยอมรับระหว่างกลศาสตร์คลื่น (Wave Mechanics) ของ ชโรดิงเจอร์ กับ กลศาสตร์แมทริกซ์ (Matrix Mechanics) ของไฮเซนเบิร์ก


 

ที่มา - 15 พฤศจิกายน 2543
 

         

  

สารบัญหน้าที่  

 

1. ใครคือสุดยอดนักฟิสิกส์

2. อริสโตเติล

3. อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein)

4. เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ (James Clerk Maxwell)   นีลส์ บอร์ (Niels Bohr)

5. เวิร์นเนอร์ ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg)

6. กาลิเลโอ กาลิเลอี

7. ริชาร์ด ไฟน์แมน (Richard Feynman)

8. พอล ดิแรก

9. พอล ดิแรก (ต่อ)

10. เออร์วิน ชโรดิงเจอร์

11. เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ( ต่อ )

12.เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ (ต่อ)

13. เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford)


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


แบบฝึกหัดกลาง   แบบฝึกหัดโลหะวิทยา    แบบทดสอบ   ความรู้รอบตัวทั่วไป

อะไรเอ่ย ?   ทดสอบความรู้รอบตัว   (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 19.หน้ากากการเรียน


 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. นิวเคลียร์  15. หน้ากากการเรียน

 


 การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

 

 1. จลศาสตร์ ( kinematic)  2. จลพลศาสตร์ (kinetics)   3. งานและโมเมนตัม    4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง  

5.  ของไหลกับความร้อน     6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า    7. แม่เหล็กไฟฟ้า    8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง    

9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพกับนิวเคลียร์  10. หน้ากากการเรียน

 

กลับเข้าหน้าแรก

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

บทความพิเศษ