ลำดับตอนที่ #418
คืนค่าการตั้งค่าทั้งหมด
คุณแน่ใจว่าต้องการคืนค่าการตั้งค่าทั้งหมด ?
ลำดับตอนที่ #418 : 113 ปี ฟิสิกส์ควอนตัม ที่ทำให้โลกเป็นอย่างทุกวันนี้
ฟิสิส์วอนัมถือำเนิาวามพยายามที่ะอธิบายธรรมาิออะอม ึ่เป็นสิ่ที่ไม่เยอยู่ในวามสนใอนทั่วไป แ่ถ้าปราศาวิานี้ วาม้าวหน้า่าๆ ทาเทโนโลยี เมี ีววิทยา แพทย์ วิศวรรมศาสร์ อิเล็โทรนิส์ ฯลฯ ็ะไม่อุบัิ เพราะฟิสิส์วอนัมไ้ทำให้โล้าวเ้าสู่ยุอมพิวเอร์ และยุสารสนเทศ ึ่มีบทบาทมาในารทำให้อารยธรรมอโลเปลี่ยนแปล ัที่ปราอยู่ในทุวันนี้ และะยิ่เปลี่ยนแปลมาึ้นไปอีในอนา ฟิสิส์ปัุบันประอบ้วยวิาหลัสอวิา ือ ฟิสิส์วอนัมับทฤษีสัมพัทธภาพ ึ่หมายวามถึทฤษีสัมพัทธภาพทั้พิเศษับทั่วไปอันเิาินนาารอบุลเพียนเียวือ Albert Einstein ผู้เห็นวามสัมพันธ์ระหว่าเราิแบบ Riemann ใน 4 มิิออวาศและเวลาับแรโน้มถ่ว ส่วนฟิสิส์วอนัมเิาารรวมพลัอนัฟิสิส์ระับอัริยะหลายท่านในาริสร้าและพันาลอระยะเวลาที่ผ่านมาร่วม 113 ปี ถึระนั้นระบวนารสร้าวิานี้็ยัไม่เสร็ เพราะนัฟิสิส์ยัไม่เ้าใวามหมายเิายภาพอเทนิิศาสร์ที่ใ้ และารสัเราะห์ฟิสิส์วอนัมับทฤษีสัมพัทธภาพทั่วไป ็ยัไม่ไ้สมารอสรรพสิ่ที่สามารถอธิบายและทำนายปราาร์ทุรูปแบบที่สามารถเิึ้นไ้ ที่เป็นไปไ้ และที่เป็นไปไม่ไ้ ใน่วเวลา 20 ปีแรที่ฟิสิส์วอนัมถือำเนิ (ปี .ศ. 1900-1920) รอบวามิเรื่อวอนัมอ Planck ไ้ทำให้นัฟิสิส์ทุนสับสนมา เพราะเป็นวามิที่ัแย้ับทฤษีลศาสร์อ Newton และทฤษีแม่เหล็ไฟฟ้าอ Maxwell ที่ไ้ใ้ันมาอย่าไ้ผลเป็นเวลานานว่า 200 ปี แ่ภายในเวลาเพีย 3 ปี ือ ั้แ่ ปี 1925-1927 ฟิสิส์วอนัม็ไ้ถือำเนิอย่าเป็นทาารเมื่อ Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger และ Max Born ประสบวามสำเร็ในารวาราานอวิานี้อย่าเป็นรูปธรรม วันที่ 14 ธันวาม .ศ. 1900 เป็นวันที่ Max Planck ให้ำเนิวามิเรื่อ วอนัม เป็นรั้แร เมื่อพยายามสร้าทฤษีารแผ่รัสีอวัถุร้อน โย Planck ไ้ั้สมมิานว่า พลัานอระบบัวแว่ (oscillator) ที่สั่นไปๆ มาๆ เมื่อพลัานอัวแว่มีารเปลี่ยนแปล พลัานที่เปลี่ยนมิใ่ว่าะมี่าอะไรหรือ่าเท่าไร็ไ้ แ่้อมี่าเป็นหน่วย และ Planck เรียหน่วยอพลัานนี้ว่า วอนัม ึ่มี่าเท่าับ hυ เมื่อ h ือ ่าัวอ Planck และ υ ือ วามถี่อรัสี แม้สมารอ Planck ะให้ผลที่สอล้อับารทลออย่าีเลิศ แ่ารอธิบายว่าพลัานมี่าเป็นหน่วยนั้น เป็นอะไรที่ัแย้ับวามเื่อและวามรู้อนัฟิสิส์ทุนในสมัยนั้นอย่าสิ้นเิ (แม้แ่ Planck เอ็รู้สึไม่สบายในัที่ไ้เสนอวามินี้ ันั้นึมิไ้ำเนินารใๆ เพิ่มเิมเป็นาร่อยอ) นระทั่ถึ .ศ. 1905 อันเป็นปีมหัศรรย์อ Einstein ึ่ไ้นำแนวิอ Planck มาอธิบายปราาร์ photoelectric ที่เิเวลาโลหะไ้รับแสแล้วมีระแสไฟฟ้าไหล โย Einstein ไ้อธิบายว่า เวลาายแสไประทบโลหะ แสะถูส่ไปในรูปอ้อนพลัาน (ือเป็นอนุภา) ให้อิเล็รอน แล้วอิเล็รอน็ะเลื่อนที่ ทำให้เิระแสไฟฟ้า สมาร photoelectric อ Einstein สามารถอธิบายปราาร์ photoelectric ไ้อย่าไม่มีที่ิ แ่ารอธิบายอ Einstein เ่นนี้็สวนระแสวามิอนัฟิสิส์ทุนในสมัยนั้น ึ่เื่อว่าแสเป็นลื่นแม่เหล็ไฟฟ้า เพราะลอเวลาที่ผ่านมามีารทลอที่ยืนยันประเ็นนี้มามาย ันั้น แนวิอ Einstein เี่ยวับเรื่อนี้ึไม่มีใรสนใ ่อน .ศ. 1900 ประมา 10 ปี ือ ใน่ว .ศ. 1890-1900 นัฟิสิส์เริ่มสนใสเปรัมแสที่อะอมและโมเลุล่าๆ ปล่อยออมาเวลาไ้รับวามร้อน และสนใศึษาสมบัิ่าๆ อสสาร เ่น วามหนื วามยืหยุ่น ารนำไฟฟ้า ารนำวามร้อน ารยายัว ันีหัเห ฯลฯ และไ้วั่าเหล่านี้ แ่ไม่มีใรรู้ที่มาอัวเลที่วัไ้ หรืออธิบายไ้ว่า สมบัิเหล่านี้ึ้นับสมบัิออะอมในสสารนั้นอย่าไร สำหรับเส้นสเปรัมที่เห็นและวัวามยาวลื่นอแ่ละเส้นนั้น ็ไม่มีใรสามารถอธิบายไ้ว่า สเปรัมมาาไหน และเหุใึมีวามยาวลื่นเ่นนั้น าราธาุ (Periodic Table) ที่นัเมีใ้็ไม่มีพื้นานเิทฤษีเลย และเหุใอ Dulong – Petit ในอแ็ ึเป็นริและใ้ไ้ที่อุหภูมิปิ แ่ใ้ไม่ไ้เวลาอุหภูมิล่ำ เหล่านี้ือัวอย่าอำถามที่ไม่มีำอบ นระทั่ฟิสิส์วอนัมไ้รับารพันาึ้นมาถึระับที่นัฟิสิส์รู้โรสร้าออะอมอย่าละเอีย ทุนึเ้าใที่มาอเส้นสเปรัม และที่มาอาราธาุ ฯลฯ ปัุบันนี้ ฟิสิส์วอนัมไ้ทำให้นัวิทยาศาสร์ายภาพเ้าใสมบัิอโมเลุลออแ็ อเหลว ัวนำ สารึ่ัวนำ อีทั้สามารถอธิบายปราาร์ประหลา เ่น สภาพนำยวยิ่ อเหลวยวยิ่ าวนิวรอน ฯลฯ ไ้ นวามรู้เหล่านี้ไ้ถูนำไปพันาวิศวรรมศาสร์ เทโนโลยี อิเล็โทรนิส์ เลเอร์ อมพิวเอร์ แพทยศาสร์ และฟิสิส์เอ วอนัมฟิสิส์ประอบ้วยลศาสร์วอนัม (Quantum Mechanics) ึ่เป็นทฤษีวอนัมอสสาร ที่อธิบายธรรมาิในระับอะอมและนิวเลียส ับทฤษีสนามเิวอนัม (Quantum Field Theory) ึ่เป็นทฤษีวอนัมที่อธิบายอันริริยา่าๆ ในธรรมาิ ลศาสร์วอนัม ในวามพยายามะสร้าทฤษีารแผ่รัสีอวัถุร้อน ารทลอไ้แสให้เห็นว่า วัถุยิ่ร้อน แสที่เปล่ะยิ่มีวามเ้มมา แล้ววัถุะ่อยๆ เปลี่ยนาสีแไปเป็นสีเหลือ แล้วเปลี่ยนเป็นสีฟ้า เมื่ออุหภูมิยิ่เพิ่มสูึ้นๆ แม้นัฟิสิส์ะใ้ทฤษีแม่เหล็ไฟฟ้าอ Maxwell และทฤษีอุหพลศาสร์อ Kelvin ็ไม่สามารถอธิบายารเปลี่ยนแปลที่สัเเห็นไ้ นระทั่ Planck ั้สมมิานวอนัมึ้นมา สูรารแผ่รัสีอ Planck ไ้แสวามสัมพันธ์ระหว่า วามเ้มแส (I) ับวามยาวลื่นแส (λ) และอุหภูมิ (T) อวัถุ ึ่ให้ผลสอล้อับารทลออย่าน่าอัศรรย์ ส่วนวามรู้เี่ยวับอะอมนั้น ใน้นริส์ศวรรษที่ 20 นัฟิสิส์ไ้พบว่า อะอมประอบ้วยอิเล็รอนที่มีประุลบ และโปรอนที่มีประุบว โยอิเล็รอนะโรเป็นวลมไปรอบโปรอน ึ่ามทฤษีลศาสร์อ Newton อิเล็รอน้อมีวามเร่เ้าสู่ศูนย์ลา และถ้าประุมีวามเร่ ทฤษีแม่เหล็ไฟฟ้าอ Maxwell ็แถลว่า ประุะแผ่รัสี นั่นือ ประุะสูเสียพลัานลอเวลา ึ่นั่น็หมายวามว่า ในที่สุอิเล็รอนะลไปรวมับโปรอน และธรรมาิะไม่มีอะอมอี่อไป ปัหาเสถียรภาพออะอมึเป็นอีปัหาหนึ่ที่ำลัแสให้นัฟิสิส์ทุนรู้ว่า ฟิสิส์ยุเ่าไม่สามารถใ้อธิบายระบบที่มีนาเล็ระับอะอมไ้ |
|||||
ทันทีที่ไ้อ่านทฤษีโรสร้าอะอมอไฮโรเนอ Bohr Rayleigh ไ้เียนหมายแสวามยินีถึ Bohr และบอว่ามีประเ็นอีมามายที่ Rayleigh อ่านแล้วยัไม่เ้าใ และิว่านที่ะเ้าใเรื่อนี้ไ้ สมออเาะ้อไม่ยึิับวามิเ่าๆ Bohr ระหนัีเี่ยวับ้อบพร่อ่าๆ ในแบบำลออะอมอเา และเพื่อให้ทฤษีอะอมมีวามสมบูร์ที่สุ Bohr ไ้ปลุระมนัฟิสิส์รุ่นใหม่ให้มา่วยันสร้าวิาลศาสร์วอนัม ึ่้อใ้เวลานานถึ 12 ปี ึสำเร็ในระับหนึ่ ในวิทยานิพนธ์ปริาเออ Louis de Broglie ที่เสนอใน .ศ. 1923 เาไ้เียนว่า ในเมื่อแสสามารถประพฤิเสมือนเป็นลื่นไ้ (ามารทลออ Young) และอนุภา็ไ้ (ามำอธิบายอ Einstein) ันั้น อนุภา็้อสามารถแสสมบัิออนุภาเอ (ามลศาสร์ Newton) และอลื่นไ้้วย นั่นือ de Broglie ิว่า สรรพสิ่ในเอภพน่าะแสสมบัิไ้ทั้สอลัษะ (ลื่นและอนุภา) ามวามสัมพันธ์ λ = h / p เมื่อ λ ือ วามยาวลื่น p ือ โมเมนัม และ h ือ ่าัวอ Planck สมารที่แสวามสัมพันธ์ระหว่าลื่นับอนุภายัแสให้เห็นอีว่า ถ้าโมเมนัม (p) มี่ามา วามยาวลื่น (λ) ะมี่าน้อย ในทารัน้าม ถ้าโมเมนัมมี่าน้อย วามยาวลื่น็ะมี่ามา วามสัมพันธ์อ de Broglie นี้ไ้รับารยืนยันว่าถู้อโยารทลออ C.J. Davidson และอ G.P. Thomson านั้น ือ ั้แ่เือนมราม 1925 ถึมราม 1928 ลศาสร์วอนัมไ้ถือำเนิอย่าเป็นทาาร เมื่อ Wolfgang Pauli เสนอหลัารห้าม้อนัน ึ่วาราานและอธิบายที่มาอาราธาุ และ Werner Heisenberg, Max Born และ Pascual Jordan เสนอลศาสร์เมทริ์ (Matrix Mechanics) ึ่เป็นรูปแบบหนึ่อลศาสร์วอนัมที่ใ้เมทริ์ในารำนว โยไม่พิาราวโร และวามเร็วออิเล็รอนในอะอม เพราะไม่มีนัทลอนใสามารถวัปริมาัล่าวไ้ แ่ใ้สมาิอเมทริ์ในารบอารเปลี่ยนแปลสถานะออิเล็รอนแทน เมื่อลศาสร์วอนัมไ้รับารวาราานอย่ามั่นในปี .ศ. 1928 แล้ว เหุาร์ที่เิามมา ือ ฟิสิส์้าวเ้าสู่ยุื่นวอนัม (เหมือนยุื่นทอในยุบุเบิอเมริา) เพราะ ในปี .ศ. 1927 Heisenberg ใ้สมาร Schrödinger ศึษาอะอมฮีเลียม ที่มีอิเล็รอนสออิเล็รอน John Slater, Douglas Hartree และ Vladimir Fock เสนอวิธีารำนวโรสร้าออะอมที่มีอิเล็รอนหลายอิเล็รอน Fritz London และ Walter Heitler เสนอทฤษีอโมเลุลไฮโรเน ึ่ประอบ้วย อะอมไฮโรเน 2 อะอม Linus Pauling นำลศาสร์วอนัมไปอธิบายารเิปิิริยาเมี ือ สร้าวิาเมีเิทฤษี Arnold Sommerfeld และ Wolfgang Pauli สร้าทฤษีออิเล็รอนในโลหะ Felix Bloch สร้าทฤษีแถบพลัาน (Energy Band Theory) ในอแ็ Werner Heisenberg อธิบายปราาร์ Ferromagnetism George Gamow อธิบายปราาร์ัมมันรัสีที่มีารปล่อยอนุภาแอลฟา ว่าเิาารทะลุทะลวผ่านำแพศัย์ออนุภาแอลฟา Hans Bethe วาพื้นานอวิาฟิสิส์นิวเลียร์ และอธิบายารปล่อยพลัานในาวฤษ์ เ่น วอาทิย์ วามัแย้ และวามสับสนที่เิึ้นในวามพยายามะเ้าใลศาสร์วอนัม ในะที่ลศาสร์วอนัมไ้ถูนำไปอธิบายปราาร์่าๆ อย่าไ้ผลีมา นัฟิสิส์็ำลัุนับวามหมายอำ่ายๆ ที่เยใ้ันเ่น ำว่า ำแหน่ โมเมนัม ฯลฯ หรือำที่ิึ้นมาใหม่เ่น ัวำเนินาร (operator) และฟั์ันลื่น (wave function) ฯลฯ เพราะในลศาสร์วอนัม นัฟิสิส์เื่อว่าพฤิรรมและสมบัิ่าๆ ออนุภาสามารถำนวไ้าฟั์ันลื่น ึ่หาไ้าารแ้สมาร Schrödinger อีทอหนึ่ เ่น ถ้ารู้ฟั์ันลื่นออิเล็รอน ็ะรู้โอาสารพบอิเล้รอนนั้น โยารยำลัสออนาฟั์ันลื่น และเมื่อฟั์ันลื่นึ้นับระยะทาและเวลา ันั้นำแหน่ออิเล็รอนึึ้นับระยะทาและเวลา ือมิไ้อยู่ ที่หนึ่ที่ใแ่เพียที่เียว แ่ระายออไปทั่วบริเว นั่นือ เวลาหนึ่อิเล็รอนสามารถอยู่ไ้ทุหนแห่ในระบบ ส่วนโมเมนัมออิเล็รอน็มิไ้ำนวาารเอามวลออิเล็รอนูับวามเร็วเหมือนในลศาสร์แบบบับอี่อไป แ่ำนวาารหาวามันอฟั์ันลื่น ถ้าวามันมี่ามา โมเมนัม็ยิ่มี่ามา ถ้าวามันอฟั์ันลื่นมี่าน้อย โมเมนัม็ะมี่าน้อย้วย และเมื่อฟั์ันลื่นมี่าอวามันที่ระยะทา่าๆ ไม่เท่าัน ันั้น โมเมนัมออิเล็รอน็ะมี่า่าๆ ัน้วย นั่นือ ระบบมีารระายอ่าโมเมนัม ันั้น ในฟิสิส์ยุเ่า เราสามารถวัำแหน่ และรู้่าอโมเมนัม ไ้อย่าแม่นยำ แ่ในฟิสิส์วอนัม เวลาวัำแหน่ะไ้่าหลาย่า และเวลาวัโมเมนัม็ะไ้หลาย่า เ่นัน ันั้น ปริมา ำแหน่ และโมเมนัมะมีวามไม่แน่นอน ้วยเหุนี้ หลัวามไม่แน่นอนอ Heisenberg ึแถลว่า ถ้าะรู้ำแหน่ออนุภาอย่าแน่ั ฟั์ันลื่นะ้อลัษะแหลมเหมือนเ็ม ือ เป็นยอแหลม และไม่แผ่ระายเลย แ่ฟั์ันที่เป็นยอแหลมนี้ะมีวามันมา นั่นือ โมเมนัมะมี่ามา ึ่มีผลทำให้ารระายและวามไม่แน่นอนอโมเมนัมมี่ามา แ่ถ้าโมเมนัมออนุภามีารระายน้อย นั่นือ วามันอฟั์ันลื่นมี่าน้อย ฟั์ันะมีารระายออไปทั่วบริเว และนั่น็หมายวามว่า ารรู้ำแหน่ออนุภาอย่าแน่นอนเป็นเรื่อที่ทำไ้ยา สำหรับื่อ ฟั์ันลื่นนั้น ็เป็นเรื่อที่ทำให้นทั่วไปสับสน เพราะในลศาสร์ลาสสิ ลื่น้อารัวลาในารเลื่อนที่ เ่น ลื่นน้ำ้อารน้ำ และลื่นเสีย้อารอาาศในารส่ผ่านพลัาน แ่ฟั์ันลื่นในลศาสร์วอนัมไม่้อารัวลาใๆ ในารส่ผ่าน และไม่ไ้เิาารรบวนัวลา้วย สมบัิอีประารหนึ่ที่ทำให้ฟิสิส์วอนัมแ่าาฟิสิส์ลาสสิ นั่นือ สมบัิ้านสมมาร (symmetry) |
|||||
โยที่ Ψ (1, 2) ือ ฟั์ันลื่นออนุภา 1 ับอนุภา 2 และ Ψ (2, 1) ือ ฟั์ันลื่นออนุภา 2 ับอนุภา 1 เมื่อมีารสลับที่อ 1 ับ 2 วอนัมฟิสิส์ไ้แสให้เห็นว่า ในรีอนุภาที่มี spin angular momentum เป็นำนวนเ็มเท่าอ * ฟั์ันลื่นะไม่เปลี่ยนเรื่อหมาย ือ Ψ (2, 1) = +Ψ (1, 2) แ่ในรีที่อนุภามี spin angular momentum เท่าับ 1/2*, 3/2* (* = h/ 2π) เราะไ้ Ψ (1, 2) = -Ψ (2, 1) สำหรับสาเหุที่ทำให้อนุภาแ่าันเ่นนี้ สามารถอธิบายไ้โยใ้ทฤษีสนามวอนัม สำหรับประเ็นที่ Einstein สสัยว่า ฟั์ันลื่นมี้อมูลสมบูร์หรือไม่ หรือยัมีัวแปรอื่นๆ แอบแฝอยู่อี ึ่อา่วยให้ำทำนายอลศาสร์วอนัม มี่าแม่นรไม่เป็นแบบโอาส ในปี 1965 John Bell ไ้พิสูน์ว่า ถ้าัวแปรแอบแฝ (hidden variable) ในลศาสร์วอนัมมีริ ผลารทลอะไ้่าที่่ำว่า่าๆ หนึ่เสมอ ารทลอในเวลา่อมาไ้แสให้เห็นว่า hidden variable ไม่มี และลศาสร์วอนัมมีวามสมบูร์ในัวอมันแล้ว สมบัิที่น่าประหลาใอีประารหนึ่อลศาสร์วอนัม ือ เรื่อวามพัวพัน (entanglement) ึ่แสให้เห็นว่า ในระบบที่มีอนุภา 2 อนุภา ึ่อยู่ใล้ัน และมีอันรริยาัน ในเวลา่อมาถ้าอนุภาทั้สอถูแยาัน แม้ะอยู่ันนละ้าอเอภพ ถ้ามีารวัสมบัิออนุภาัวแร ้อมูลที่ไ้ะทำให้รู้้อมูลออนุภาัวที่สอในทันทีทันใ โยไม่ำเป็น้อวัสมบัิออนุภาัวที่สอเลย และำว่าทันทีทันใในที่นี้หมายถึสัาารรรับรู้มีวามเร็วสูยิ่ว่าวามเร็วแส สมบัิวามพัวพันนี้ำลัถูนัฟิสิส์นำไปใ้ในารสร้าอมพวิเอร์วอนัม Quantum Field Theory (QFT) หรือทฤษีสนามวอนัมนั้น ถือเป็นารปิวัิที่ยิ่ให่รั้ที่สออฟิสิส์วอนัม แ่ทฤษีนี้แ่าาลศาสร์วอนัม ในประเ็นที่ว่า นัฟิสิส์ใ้เวลาไม่นานในารสร้าลศาสร์วอนัม แ่ทฤษีสนามวอนัมมีประวัิวามเป็นมาที่ยาวนาน นแม้ปัุบันารสร้า็ยัไม่ลุล่ว ถึระนั้นทฤษีสนามวอนัม็ยัเป็นทฤษีฟิสิส์ที่แม่นยำที่สุ เพราะำพยาร์่าๆ อทฤษีสอล้อับผลารทลอถึทศนิยมำแหน่ที่ 12 ปัหาที่ให้ำเนิทฤษีสนามวอนัม ือ ปัหาที่ว่าเวลาอิเล็รอนระโนาสถานะระุ้นสู่สถานะพื้นาน อะอมสามารถปล่อยแสออมาไ้อย่าไร ในปี 1916 Einstein เรียระบวนารนี้ว่า ารปล่อยแสที่เิึ้นเอามธรรมาิ (spontaneous emission) แ่ Einstein ไม่แสวิธีำนวหาอัราารสลายัวอสถานะแ่อย่าใ เพราะอิเล็รอนในอะอมมีวามเร็วสูมา ันั้นทฤษีสัมพัทธพิเศษึ้อถูนำมาใ้ในปี 1926 Dirac ไ้พันาทฤษีวอนัมอสนามแม่เหล็ไฟฟ้า หรือทฤษีวอนัมอแสเป็นรั้แร ึ่ทฤษีนี้ไม่เพียแ่ะใ้ไ้ในรีสนามแม่เหล็ไฟฟ้าเท่านั้น แ่ยัปรับใ้ไ้ับสนามนิวเลียร์ และในอนาอาถูนำไปใ้ในรีอสนามโน้มถ่ว้วย ทฤษีวอนัมอสนามอ Dirac มีวามยุ่ยาและับ้อนในารำนวมา และในบารีให้ำอบที่มี่ามาถึอนัน์ ึ่เป็นเรื่อที่เป็นไปไม่ไ้ ันั้นในปี 1946 Richard Feynman, Julian Schwinger และ Sir-Itiro Tomonaga ึพันาทฤษีวอนัมสนามึ้นใหม่ และเรียทฤษีใหม่ว่า QED ที่มาาำว่า quantum electrodynamics ึ่ไ้รวมลศาสร์วอนัมับทฤษีสัมพัทธภาพพิเศษ โยสามารถำัปริมาอนัน์ออาารำนวไ้ ้วยารใ้ระบวนารที่เรียว่า renormalization ที่ให้ำอบในลัษะอนุรม โยเทอมในอนุรมยิ่อยู่้าหลัยิ่ำนวยา แม้ะมี่าน้อย็าม ทฤษี QED สามารถอธิบายอันรริยาระหว่าอิเล็รอนับสนามแม่เหล็ไฟฟ้าไ้อย่าละเอีย และให้ผลรับารทลอนิที่ผิพลาไม่เิน 2 ส่วน ในหนึ่ล้าน ล้านส่วน ในทฤษีนี้สุาาศมิไ้ว่าเปล่า แ่มีสนามแม่เหล็ไฟฟ้านาเล็ที่แปรปรวนลอเวลา (vacuum fluctuation) และสนามนี้เอ ที่เป็น้นเหุให้อิเล็รอนปล่อยแสออมาามธรรมาิแล้ว และทำให้พลัานออิเล็รอนเปลี่ยนไปเล็น้อย้วย (Lamb’s shift) และเมื่อ่าที่ำนวไ้สอล้อับผลารทลอ นั่นแสว่า vacuum fluctuation มีริ ทฤษีวอนัมสนามยัสามารถอธิบายไ้อีว่า เหุใ อนุภาในธรรมาิึมี 2 นิ ือ fermion และ boson เหุใอิเล็รอนเมื่อปะทะับโพิรอนึไ้รัสีแมมา เหุใโฟอนทุอนุภาึมีสมบัิเหมือนัน (เพราะมันถูสร้าโยสนามแม่เหล็ไฟฟ้าเียวัน) ทฤษี QED ึสามารถอธิบายไม่เพียแ่พฤิรรมออิเล็รอนเท่านั้น แ่ยัอธิบายรอบลุมสมบัิออนุภา muon, tau meson ฯลฯ และปิอนุภาออนุภาเหล่านี้้วย เพราะว่า QED อธิบายไ้เพาะลุ่มอนุภา lepton ที่มีอันรริยานิวเลียร์แบบอ่อนและอันรริยาแม่เหล็ไฟฟ้า ึไม่สามารถอธิบายอนุภาประเภท hadron ึ่ไ้แ่ โปรอน นิวรอน และเมอน ฯลฯ ันั้นในรีออนุภา hadron นัฟิสิส์ึ้อใ้ทฤษีใหม่ื่อ quantum chromodynamics (QCD) ึ่ล่าวถึอันรริยาระหว่า quark ใน hadron ในรี QED อันรริยาระทำระหว่าอนุภาที่มีประุเิาารแลเปลี่ยน photon ใน QCD อันรริยาระทำระหว่า quark เิาารแลเปลี่ยน gluon แม้ทฤษีทั้สอะมีอะไรๆ หลายอย่าที่ล้ายัน แ่วามแ่าที่สำัือ quark และ gluon ไม่อยู่ในสภาพอิสระ แ่ photon อิเล็รอน muon ฯลฯ สามารถอยู่ในสภาพอิสระไ้ เมื่อเป็นเ่นนี้ ทฤษี QED และ QCD ึเป็นเสาหลัสอเสาอทฤษี Standard Model ึ่ไ้รับารพิสูน์ว่าถู้ออย่าีเลิศ แ่นัฟิสิส์็ยัไม่พอใ เพราะไ้พบว่า ทฤษี Standard Model ไม่สามารถทำนายสมบัิเ่น ประุ มวล และสปินออนุภา่าๆ ไ้ และนัฟิสิส์้อวั่าเหล่านี้าารทลอ ึ่ถ้าเป็นทฤษีที่วิเศษริๆ ่าเหล่านี้้อหาไ้าทฤษี วันนี้นัฟิสิส์ส่วนหนึ่ำลัพยายามสัเราะห์ฟิสิส์วอนัมับทฤษีแรโน้มถ่ว หลัาที่ไ้ประสบวามสำเร็ในารสร้าทฤษี QED และ QCD แล้ว แ่ยัทำไ้ไม่สำเร็ บนโลแรโน้มถ่วมี่าน้อยมาเมื่อเปรียบเทียบับแรไฟฟ้า แ่ในรีอหลุมำ ึ่แรโน้มถ่วมี่ามหาศาล เรายัไม่มีทฤษีวอนัมอหลุมำ ่อนปี 1900 เราเ้าใโลายภาพแบบเผินๆ แล้วฟิสิส์วอนัม็ไ้ทำให้เรามีทฤษีอสสารและสนาม ึ่ไ้เปลี่ยนโมอโลไปมา ในอนาฟิสิส์วอนัม็ยัเป็นเสาหลัอโลวิทยาศาสร์่อไป แ่เรา็อามีทฤษี String ที่อาเ้ามาแทนที่ทฤษีวอนัม เพราะไ้มีารำนวพบว่า ถ้าแทนอนุภาที่เป็นุ้วยวัถุที่เป็นเส้น (string) นาเล็ยิ่ว่าเล็ และเือนี้สบัไปมาไ้ มิิอเอภพะเพิ่มเป็น 10 มิิ แล้วทฤษีแรโน้มถ่วะสามารถรวมับฟิสิส์วอนัมไ้ แ่ถ้าเรารวมทฤษีทั้สอไม่ไ้ ฟรือผลารทลอัแย้ับผลทาทฤษี นั่นแสว่า ินนาารเรื่อ String อเราผิ และเป็นไปไม่ไ้ ึ่เราะ้อใ้ินนาาริใหม่ และทำใหม่รับ อ่านเพิ่มเิมา More Things in Heaven and Earth: A Celebration of Physics at the Millennium. โย B. Bederson ัพิมพ์โย Springer – Verlag, New York ปี 1999 Credit http://www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9560000130370 |
เก็บเข้าคอลเล็กชัน
ความคิดเห็น