10สุดยอดนักฟิสิกส์โลก(12)

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 ไฮเซน-เบิร์ก 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


อันดับ 8 (2) : เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ (ต่อ)

สมการกลศาสตร์ควอนตัม หรือ กลศาสตร์เมทริกซ์ ของ เวิร์นเนอร์ ไฮ-เซนเบิร์ก นำเอาวิธีการของพีชคณิตเมทริกซ์ (Matrix Algebra) แสดงตำแหน่งหรือคุณสมบัติของระบบ ดังเช่น อิเล็กตรอน ในอะตอม ด้วยปริมาณหรือ ตัวเลขแสดงเป็นแถวในแนวตั้ง (Column) และแนวนอน (Row) ของ Matrix ซึ่งเมื่อแก้สมการ ก็ได้คำตอบเป็นคุณสมบัติของหน่วยที่กำลังศึกษาในระบบ ซึ่งกล่าวง่าย ๆ ก็คือ สมการของอนุภาคในระบบนั่นเอง

กลศาสตร์เมทริกซ์ของไฮเซนเบิร์ก เป็นที่ยอมรับอย่างรวดเร็วในวงการฟิสิกส์ และดังนั้น เมื่อเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ เสนอสมการคลื่นของเขา ก็จึงเกิดเป็นการแข่งขันเพื่อการยอมรับด้วย

ต่อมาไม่นาน ก็มีการพิสูจน์ให้เห็นว่า จริงๆ แล้ว สมการคลื่นของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ กับสมการเมทริกซ์ ของเวิร์นเนอร์ ไฮเซนเบิร์ก เป็นสมการเดียวกัน ให้ผลออกมาเหมือนกัน แต่แสดงออกมาโดยวิธีการ และรูปฟอร์มละเอียดต่างกัน โดยที่รูปฟอร์มของสมการหลัก จริงๆ แล้วก็เหมือนกัน มีผลให้สมการคลื่นกับสมการเมทริกซ์ไม่ต้องแข่งขันกัน แต่มีความสะดวก ความเหมาะสมและการใช้ประโยชน์ต่างกัน

โดยภายรวมแล้ว สมการคลื่นของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ใช้ได้ง่ายกว่า ให้ผลเป็นรูปธรรมกว่า เข้าใจง่ายกว่า แต่มีขีดจำกัดในการใช้สำหรับระบบที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคจำนวนมาก ส่วนสมการเมทริกซ์ใช้ได้ยากกว่า ให้ความหมายเป็นนามธรรมกว่า แสดงให้เกิดเป็นภาพได้ยากกว่า แต่ดีกว่าสมการคลื่นสำหรับกรณีที่เกี่ยวข้องกับระบบประกอบด้วยหน่วยย่อยเป็นจำนวนมาก

ข้อดีของกลศาสตร์คลื่นของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ข้อหนึ่งที่ชัดเจน คือ ช่วยตอบปัญหาค้างคาใจนักฟิสิกส์ในเรื่องเกี่ยวกับการโคจรอยู่ในวงโคจรรอบนิวเคลียสของอิเล็กตรอน

โดยปกติ เป็นที่ทราบกันในวงการฟิสิกส์ว่า อนุภาคมีประจุไฟฟ้า ดังเช่น อิเล็กตรอน เมื่อเคลื่อนที่อย่างมีความเร่ง จะต้องปล่อยพลังงานออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

เนื่องจากอิเล็กตรอนที่กำลังโคจรรอบนิวเคลียส ก็เป็นอนุภาคมีประจุไฟฟ้า และการเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ก็เป็นการเคลื่อนที่อย่างมีความเร่ง เพราะอิเล็กตรอน จะเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ตลอดเวลา ดังนั้น โดยธรรมชาติของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนในอะตอม ก็น่าจะต้องปล่อยพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา และถ้าเป็นเช่นนั้น อิเล็กตรอนก็จะต้องสูญเสียพลังงาน ตกลงสู่ใจกลางอะตอม หรือนิวเคลียสในที่สุด แต่ในสภาพที่เป็นจริง ดูเหมือนว่า อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสอยู่ได้ โดยไม่สูญเสียพลังงาน ยกเว้นเสียแต่เมื่อกระโดดจากวิถีโคจรหนึ่ง ไปยังอีกวิถีโคจรหนึ่ง อิเล็กตรอนจึงต้องเสียหรือได้พลังงาน ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ก่อนหน้าสมการคลื่นหรือกลศาสตร์คลื่นของ เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ วงการฟิสิกส์ยอมหรือใช้เงื่อนไขพิเศษ สำหรับการโคจรอยู่ในวิถีโคจรรอบนิวเคลียสของอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ ว่า อิเล็กตรอนจะสามารถเคลื่อนที่อยู่ในวิถีโคจรพิเศษ เป็นบางวิถีโคจรเท่านั้น (ตามเงื่อนไขกำหนดโดย Quantum Number หรืออย่างง่ายที่สุดก็โดยโมเมนตัมเชิงมุม) จึงจะอยู่ได้โดยที่ไม่สูญเสียพลังงานไปจากการเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสอย่างมีความเร่ง แต่ไม่มีคำอธิบายที่เป็นรูปธรรมและอย่างที่จะรับได้

สำหรับสมการคลื่นของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ สามารถให้คำอธิบายได้ว่า ๊ ทำไม ๊อิเล็กตรอนจึงสามารถโคจรรอบนิวเคลียสอยู่ได้ โดยไม่สูญเสียพลังงานไปกับการปล่อยพลังงานในรูปของโฟตอน หรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา

คำอธิบายเป็นดังนี้ ตามสมการคลื่นของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ใช้คุณสมบัติความเป็นคลื่นของอิเล็กตรอน โดยกำหนดให้อิเล็กตรอนมีสภาพเป็นคลื่น เป็น เมฆอิเล็กตรอน (Electron Cloud) ที่อยู่ในสภาพเป็นคลื่นนิ่ง หรือ Standing Wave อยู่โดยรอบนิวเคลียส อิเล็กตรอน จึงมิได้มีสภาพเป็นอนุภาคเคลื่อนที่รอบนิวเคลียส ซึ่งจะต้องมีความเร่งและต้องสูญเสียพลังงาน อิเล็กตรอนในเมฆอิเล็กตรอน รอบนิวเคลียสที่ขณะเวลาหนึ่งๆ จะมีสภาพเป็นคลื่นนิ่งอยู่โดยรอบนิวเคลียส มิใช่อนุภาคอิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่อย่างมีความเร่งรอบนิวเคลียส อิเล็กตรอนจึงไม่ต้องปล่อยพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา

ในช่วงบั้นปลายชีวิตของเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ เขาสนใจในเรื่องของฟิสิกส์กับปรัชญามากขึ้น เขาสนใจผลกระทบและความหมายจากความซับซ้อนของทฤษฎีควอนตัม ต่อปรัชญา ต่อความหมายของชีวิต ดังหนังสือเรื่อง What Is Life ? ของเขา ซึ่งมีบทเช่น The Heredity Mechanism (บทที่ 2) Is Life Based On The Laws Of Physics?(บทที่ 7)


 

ที่มา - 22 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