สารบัญ
หน้าที่ 1 - ทฤษฎีสนามรวม หรือ Unified field theory
ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ
ภาควิชาฟิสิกส์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม
ขณะที่นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่กำลังตื่นเต้นกับควอนตัมฟิสิกส์ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เลือกที่จะแยกตัวออกจากกระแสหลักของวงการ และทุ่มเทช่วงเวลาสามสิบปีสุดท้ายของชีวิต เพื่อค้นหาทฤษฏีพื้นฐานที่จะสามารถอธิบายแรงพื้นฐานธรรมชาติสองชนิดได้ภายในทฤษฏีเดียว ไอน์สไตน์เรียกทฤษฎีนี้ว่า ทฤษฎีสนามรวม หรือ Unified field theory ในยุคสมัยของไอน์สไตน์นั้นถึงแม้ว่าจะมีการค้นพบธาตุกัมมันตรังสีแล้ว แต่ความเข้าใจเรื่องแรงนิวเคลียร์ยังต้องรออีกหลายปีหลังจากนั้น นักฟิสิกส์รู้จักแรงในธรรมชาติเพียงสองชนิดคือ แรงโน้มถ่วง และ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า ในความพยายามที่จะรวมแรงทั้งสองเข้าด้วยกันไอน์สไตน์มองเห็นความไม่สอดคล้องกันระหว่างภาพของกาลอวกาศ (Space-Time) ที่มีลักษณะต่อเนื่องในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งใช้อธิบายแรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสาร กับ ทฤษฏีควอมตัมที่ใช้อธิบายอนุภาคเล็กๆ ในความคิดของไอน์สไตน์กลศาสตร์ควอนตัมอธิบายธรรมชาติผ่านหลักความน่าจะเป็น ให้ภาพธรรมชาติที่มัวๆไม่ชัดเจน ไอน์สไตน์ปฏิเสธทฤษฎีควอนตัมและพยายามอธิบายแรงแม่เหล็กไฟฟ้า โดยอาศัยคุณสมบัติทางเรขาคณิตของกาล-อวกาศ เหมือนอย่างที่เขาทำสำเร็จมาแล้วกับแรงโน้มถ่วงในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
นักฟิสิกส์ในยุคหลังไอน์สไตน์กลับมีความคิดในทางตรงกันข้ามว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ต่างหากที่มีข้อจำกัดโดยเฉพาะเมื่อนำไปพิจารณาอนุภาคขนาดเล็กๆ พวกเขาเชื่อว่าในระดับขนาดที่เล็กมากๆ กาล-อวกาศไม่ได้มีลักษณะต่อเนื่องเหมือนอย่างที่อธิบายในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แต่จะมีลักษณะคล้ายกับรูปภาพในหน้ากระดาษหนังสือพิมพ์ ที่เมื่อมองไกลๆจะเห็นเป็นภาพที่ต่อเนื่องเป็นเนื้อเดียวกัน แต่เมื่อเข้ามาพิจารณาในระยะใกล้ๆหรือเมื่อส่องดูด้วยแว่นขยายก็จะพบว่าแท้ที่จริงแล้วรูปนั้นไม่ได้เป็นภาพที่ต่อเนื่องเป็นเนื้อเดียวกัน แต่เกิดจากจุดเล็กๆหลายๆจุดที่วางเรียงอยู่ใกล้ๆกัน ซึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่สามารถที่จะใช้อธิบายธรรมชาติในลักษณะนี้ได้ ข้อจำกัดของทฤษฎีสัมพัทธภาพนี้เองมีส่วนทำให้ไอน์สไตน์ล้มเหลวในการพัฒนาทฤษฎีสนามรวม
 |
ควอนตัมโฟม : ความไม่ต่อเนื่องของกาล-อวกาศ
ในระดับขนาดที่เล็กมากๆ กาล-อวกาศไม่ได้มีลักษณะเรียบและต่อเนื่อง แต่จะมีลักษณะคล้ายกับรูปภาพ
ในหน้ากระดาษหนังสือพิมพ์ ที่เมื่อมองไกลๆ จะเห็นเป็นภาพที่ต่อเนื่อง เป็นเนื้อเดียวกัน
แต่เมื่อเข้ามาพิจารณาในระยะใกล้ๆ หรือเมื่อส่องดูด้วยแว่นขยาย ที่ขยายขึ้นมาเรื่อยๆดังในภาพ
ก็จะพบว่าแท้ที่จริงแล้ว เกิดจากจุดเล็กๆหลายๆจุดที่เรียงอยู่ใกล้ๆกัน |
ถึงแม้ว่าทฤษฎีสนามรวมของไอน์สไตน์จะล้มเหลว แต่ความฝันของเขากลับยังคงอยู่ เวลาผ่านไปกว่าห้าสิบปีแนวความคิดเรื่องการรวมแรงพื้นฐานของธรรมชาติให้สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีเดียวได้กลายเป็นหนึ่งในกระแสหลักของฟิสิกส์ตั้งแต่ปลายศตวรรษที่แล้ว
นักฟิสิกส์จำนวนไม่น้อยพยายามคิดค้นทฤษฎีที่สามารถที่จะอธิบายแรงทั้งหมดในธรรมชาติ
หรืออย่างน้อยสามารถอธิบายธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงที่ระดับสเกลเล็กๆได้ หนึ่งในทฤษฎีที่ว่านี้คือ
ทฤษฎีเส้นเชือก หรือ String theory ซึ่งนักฟิสิกส์หลายท่านเชื่อว่าจะเป็นทฤษฎีที่สามารถทำให้ความฝันของไอน์สไตน์เป็นจริงขึ้นมาได้
*หมายเหตุ
งานเขียนชิ้นนี้ ได้รับการคุ้มครองสิทธิตามพระราชบัญญัติคุ้มครองสิทธิทางปัญญา โดยลิขสิทธิเป็นของผู้เขียน ที่ให้เกียรตินำเผยแพร่ผ่าน วิชาการ.คอม เรามีความยินดีและอนุญาตให้ทำซ้ำหรือเผยแพร่ต่อเพื่อประโยชน์ทางการศึกษาเท่านั้น กรุณาให้เกียรติผู้เขียน โดยอ้างชื่อผู้เขียนและ วิชาการ.คอม (www.vcharkarn.com) ทุกครั้งที่ทำการเผยแพร่ต่อ ห้ามนำส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อในสื่อที่เอื้อประโยชน์ทางธุรกิจก่อนได้รับอนุญาต ขอขอบคุณที่ร่วมกันช่วยสร้างให้สังคมไทยเป็นสังคมแห่งปัญญา
จำนวน 15 ความเห็น, หน้า่ | -1-
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 1 12 ม.ค. 2549 (11:17) ความฝันที่ใกล้จะเป็นจริงของไอน์สไตล์
kk00713@thaimail.com (IP:61.19.127.34,192.168.1.185,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 12 ม.ค. 2549 (19:07) ไม่เข้าใจว่าทำไมถึงดูหน้าต่อไปของบทความไม่ได้
rommyisme (IP:58.147.118.19,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 3 23 ม.ค. 2549 (15:56) ไมค่อยเข้าใจอะไรเลยซิ แต่ก็ไม่เป็นไรหรอกนะ ก็ขอขอบคุณด้วยแล้วกันนะจะ
gxmath@thaimail.com (IP:202.129.48.180,192.168.2.15,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 25 ม.ค. 2549 (19:11) คณิตศาสตร์ที่ใช้ในทฤษฎีเส้นเชือกนี่มันมีอะไรบ้างครับ เคยอ่านเจอในหนังสือ Beyon ไอสไตน์ ของ ดร.มิชิโอะ คากุ แต่ไม่ได้กล่าวถึงรายละเอียดเลย เช่น ความสมมาตร LE Group แล้วอะไรคือความสมมาตรแบบE(8)xE(8) อยากรู้ครับ
ควาย (IP:58.147.21.199,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 25 ม.ค. 2549 (20:20) เราอยากบอกว่า ถึงแม้ทฤษฎีสัมพันธภาพจะเข้าได้ดีกับกฏเกี่ยวกับไฟฟ้าและแม่เหล็กแต่ไม่เข้ากับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันกฏนี้กว่าวว่าถ้าเราเปลี่ยนสถาพการกระจายของสสารที่บริเวณหนึ่งของอวกาศการเปลี่ยนแปลงของสนามความดน้มถ่วงจะรู้สึกได้ในทันที
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 25 ม.ค. 2549 (20:23) อ้อแล้วที่คุณควายบอกว่าหนังสือBeyonไอสไตน์ ของ ดร.มิชิโอะ คากุ แต่ไม่ได้กล่าวถึงรายละเอียดเลย นั้นอยากให้ไปอ่านของ Stephen Hawkingจะดีกว่านะ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 26 ม.ค. 2549 (06:38) ขอบคุณคุณpaopaoครับที่แนะนำแหล่งข้อมูล
ควาย (IP:58.147.83.157,,)
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 25 ก.พ. 2549 (08:31) เเละ อยากกล่าวว่าเเม้โลกจะเจริญก้าวหน้าเเค่ไหนเเต่ เชื่อเถอะว่ามีอะไรให้ค้นพบอีกเเน่นอน
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 25 มิ.ย. 2549 (12:43) ขอบคุณมากครับ สำหรับบทความดี ๆ ให้ความรู้กับคนไทยครับ
เป็นกำลังใจให้นะครับ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 11 19 ส.ค. 2549 (13:49) สิ่งที่ดีแล้ว ย่อมมีสิ่งที่ดีกว่า แค่สิ่งที่ดีที่สุด ไม่เคยมี และจะไม่มีตลอดกาล
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 12 21 ก.ย. 2549 (10:00) ข้อความเดิม "...นอกจากนี้นักจักรวาลวิทยายังพบว่าองค์ประกอบส่วนใหญ่ของเอกภพในปัจจุบันไม่ได้ประกอบขึ้นจาก ควาร์ก หรือ อนุภาคชนิดใดที่นักฟิสิกส์รู้จัก แต่มันประกอบไปด้วย สสารมืด หรือ Dark matter ซึ่งมีส่วนสำคัญทำให้เกิดโครงสร้างและวิวัฒนาการของกาแล็กซีและ พลังงานมืด หรือ Dark Energy ซึ่งเป็นพลังงานลึกลับที่ผลักให้เอกภพขยายตัวออกด้วยความเร่ง เป็นที่น่าสนใจว่า ทฤษฎีอย่าง String Theory จะช่วยเราตอบปัญหาเหล่านี้ได้หรือไม่?..."
ปรัชญาของจักรวาลมีอยู่ว่า "ในสุดช่วยสอนนอกสุด" หากเรานำมาประกอบกับเนื้อหาในบทความนี้ทั้งหมด มันก็จะทำให้การศึกษาฟิสิกส์ในระดับควอนตัมและระดับเอกภพมาลงตัวอยู่ด้วยกันได้
เมื่อก่อนเราศึกษาอะตอม เราพบว่าความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคในอะตอม คล้าย ๆ กับระบบสุริยจักรวาลของเรา วันนี้เราเจาะทะลุอะตอมลงไปถึงควาร์กแล้ว
เรารู้ว่าควาร์กมีการเกาะเกี่ยวกันตั้งสามสี ส่วนสตริงไม่ต้องพูดถึง มันยาวออกไปเป็นเส้น มีรูปลักษณ์ที่แปรเปลี่ยนได้นานา
มันจะเป็นรูปลักษณ์ของเอกภพที่เรากำลังมองหาอยู่หรือเปล่า?
มันเป็นสังคม มันไม่ใช่ของเดี่ยว
เอกภพของเราเป็นสังคม...เหมือนสังคมมนุษย์ มนุษย์เราอยู่ใกล้ ๆ กัน อยู่รวม ๆ กัน พอมาอยู่ใกล้กันอยู่รวมกันแล้วก็ชอบเป็นโรคติดต่อ บางทีไม่ได้ติดต่อด้วยเชื้อโรค แต่ติดต่ออย่างการเอาอย่างกัน เห่อตามกัน ที่เรียกว่า 'แฟชั่น'
เอกภพเป็นแฟชั่น เป็นโรคติดต่อ ความสัมพันธ์ของเอกภพจึงเป็นสิ่งที่เราควรจะขนานนามได้ว่า "สนาม"
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 13 21 ก.ย. 2549 (11:10) สสารมืด หรือ Dark matter ซึ่งมีส่วนสำคัญทำให้เกิดโครงสร้างและวิวัฒนาการของกาแล็กซีและ
พลังงานมืด หรือ Dark Energy ซึ่งเป็นพลังงานลึกลับที่ผลักให้เอกภพขยายตัวออกด้วยความเร่ง
จริง ๆ แล้วคุณมืดทั้งสองนี้ สมควรจะถูกเรียกว่าคุณสว่าง เป็นสสารสว่างและพลังงานสว่าง อยู่ในที่ที่เรียกว่า ซูเปอร์สเปซ หรือไฮเปอร์สเปซ (Superspace or Hyperspace) เป็นบริเวณที่สว่างไสวไปด้วยรังสีต่าง ๆ มากมาย
สสารมืดจากเอกภพเราจะเดินทางไปอยู่ที่นั่นได้ จะต้องเปลี่ยนแปลงจากสถานะโลด ไปอยู่ในสถานะงีบ อันเป็นสถานะที่อะตอมทุกอะตอมอยู่ในชั้นพลังงานควอนตัมเท่ากับศูนย์ ในตอนนี้เอง ที่สสารจะเปล่งรังสีออกมา และกลายร่างเป็นสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกกันว่า หลุมดำ Black Hole แล้วมันจะไม่ไปเพียงหนึ่งเดียว แต่จะเดินทางไปพร้อมกับเพื่อน ๆ ซึ่งจะติดโรคขี้เมื่อยตามไปด้วยอีกเป็นจำนวนมาก
ในขณะที่เดินทางไปนั้น พวกเขาก็จะค่อย ๆ แผ่รังสีออกมาทีละน้อยทีละน้อย ที่เราเห็นเป็นบริเวณสว่างนั่นคือรังสีที่พวกเขาแผ่ออกมา จากการคายพลังงานเมื่อเปลี่ยนสถานะ ส่วนใจกลางที่เป็นบริเวณมืดนั่นคือส่วนที่พวกเขาผลุบเข้าไปอยู่ในซูเปอร์สเปซ หรือไฮเปอร์สเปซเป็นที่เรียบร้อยแล้ว
พวกเขาจะออกมาอีกไหม ? ออกมาได้ (สตีเฟน ฮอว์คิง เสียพนันให้เพื่อนเป็นเอนไซโครปิเดียชุดใหญ่ ก็เพราะคิดผิดในเรื่องนี้แหละ !)
สสารสว่างหรือพลังงานสว่าง จะกลับออกมาสู่เอกภพเราได้ โดยกรรมวิธีง่าย ๆ ก็คือ ย้อนกลับกระบวนการที่เกิดตอนขาไปนั่นเอง
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 14 26 ก.ย. 2549 (23:30) ทฤษฎีทางฟิสิกส์เกี่ยวกับอนุภาคนั้น ทุกวันนี้มาจากการ deduce หรือจากการสังเกตอนุภาคจริงๆครับ ไม่ต้องถึงระดับ quark ก็ได้ แต่อะตอม และ อิเลคตรอน เคยมีใครเห็นบ้างไหมครับ?
อีกคำถามนึง ในแต่ละ galaxy นั้นจะใช้กฎทางฟิสิกส์เดียวกันหรือไม่ครับ?
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 15 17 พ.ย. 2549 (16:42) ขอบคุณค่ะ
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 16 2 ธ.ค. 2549 (00:38) ชอบเรื่องพวกนี้มั่กๆ
แต่ปัญญาอ่อน(ตกเลข)
"ฮ่า"
DarkEnergy-BigChill (IP:222.123.64.184)
