ตอนที่ 27 : Quantum Mechanics

  • เนื้อหานิยายตอนนี้เปิดให้อ่าน
  • View : 30
    จำนวนคนให้กำลังใจ : 0 ครั้ง
    20 ก.ค. 58

กลศาสตร์ควอนตัม (อังกฤษquantum mechanics)โดยสังเขป               


               เป็นทฤษฎีที่เอาไว้อธิบายของ "เล็กๆ"  เล็กที่ว่าคือระดับอะตอมลงไป เป็นการศึกษาพฤติกรรมแปลกๆของสิ่งเล็กๆอย่างความไม่แน่นอน ทวิภาคคลื่น-อนุภาค ความไม่ต่อเนื่องของปริมาณต่างๆ


               ปัจจุบันถือเป็นหนึ่งในทฤษฎีเสาหลักของวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ และเป็นทฤษฎีที่เปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตมนุษย์ยุคปัจจุบันมากที่สุด


               ควอนตัมทำให้เราเข้าใจพฤติกรรมอิเล็กตรอน นำมาซึ่งการควบคุมและใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ

ผลผลิตโดยตรงคือทรานซิสเตอร์ ซึ่งก่อให้เกิดการปฏิวัติอิเล็กทรอนิกส์

คอมพิวเตอร์ทุกเครื่อง สมาร์ทโฟนทุกเครื่อง แทปเล็ตทุกอัน โลกดิจิตอลยุคนี้จะไม่เกิดขึ้นมาเลยถ้าไม่มีควอนตัม

ทฤษฎีนี้เองยังวางรากฐานให้เคมีทฤษฎีทั้งหมด ตารางธาตุ พันธะเคมี ปฏิกิริยาเคมี ซึ่งส่งผลให้ศาสตร์ด้านวัสดุศาสตร์ เคมีภัณฑ์สมัยใหม่ การผลิตและสังเคราะห์ยา พัฒนาไปมาก

เครื่องไม้เครื่องมืออีกหลายอย่างเช่นเครื่องสแกน MRI ทางการแพทย์ เซนเซอร์ความไวสูงหลายชนิด โซลาเซลล์ ก็มีที่มาจากมัน


               ศาสตร์สำคัญในอนาคตที่กำลังมาถึงอย่างเอนแทงเกิลเมนต์* นาโนเทคโนโลยี ฯลฯ ก็มีจุดกำเนิดมาจากควอนตัมเช่นกัน 


               *ควอนตัม เอนแทงเกิลเมนต์(วิกิพีเดีย)

                ครั้งหนึ่งเคยถูกมองเป็นเรื่องซับซ้อนและลึกลับเกินกว่าจะเป็นจริงได้ มาปัจจุบันกำลังกลายเป็นเรื่องที่ตื่นเต้นมาก และมีแนวโน้มจะเป็นหนึ่งในหลักการสำคัญของเทคโนโลยีแห่งศตวรรษที่ 21 อนุภาคที่พัวพันกัน กำลังจะถูกใช้ในการสร้างระบบการสื่อสารที่เป็นความลับ อาจเป็นพื้นฐานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมความเร็วสูงพิเศษ และแม้แต่เครื่อง "Teleportation" ในสไตล์ของภาพยนตร์ชุดสตาร์เทรค นักทฤษฎีในปัจจุบันคิดว่า เอนแทงเกิลเมนต์อาจเป็นปรากฏการณ์ค่อนข้างทั่วไปในธรรมชาติ ความคิดที่นำมาสู่ความเป็นไปได้ว่า เรากำลังอาศัยอยู่ในใยคอสมิกจริงๆ ที่เชื่อมโยงถึงกันและกัน ข้ามมิติของตำแหน่งและเวลา 


Wikipedia


กลศาสตร์ควอนตัม (อังกฤษquantum mechanics) เป็นสาขาหนึ่งในทฤษฎีรากฐานของฟิสิกส์ ที่มีความสามารถในการอธิบายผลการทดลองต่างๆ และถูกใช้แทนที่กลศาสตร์นิวตัน (หรือกลศาสตร์ดั้งเดิม) และ กลศาสตร์ไฟฟ้าของแม็กซ์เวลล์ (หรือทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า) ซึ่งกลศาสตร์ดั้งเดิมเหล่านี้ไม่สามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์ในวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าอะตอม แต่กลศาสตร์ควอนตัมนั้นสามารถคำนวณได้แม่นยำมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขนาดของวัตถุที่สนใจนั้นเล็กถึงขนาดอะตอม จึงกล่าวได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมนั้นเป็นรากฐานเบื้องต้นของฟิสิกส์ที่มีความสำคัญมากกว่ากลศาสตร์นิวตันและกลศาสตร์ไฟฟ้าของแม็กซ์เวลล์ หรือใกล้เคียงกับความจริงมากกว่านั่นเอง

กลศาสตร์ควอนตัมเริ่มในปี พ.ศ. 2443 เมื่อ มักซ์ พลังค์ ตีพิมพ์ทฤษฎีที่อธิบายถึงการปล่อยสเปกตรัมออกจากวัตถุดำ ซึ่ง 18 ปีต่อมา เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

ข้อแตกต่างของกลศาสตร์ดั้งเดิมและกลศาสตร์ควอนตัม กลายเป็นเรื่องประหลาด จนกระทั่งในปี พ.ศ. 2469 แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก และ แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ สามารถอธิบายทฤษฎีดังกล่าวทางคณิตศาสตร์ได้

สำหรับความเกี่ยวเนื่องกับทฤษฎีทางฟิสิกส์อื่นๆ นั้น หากรวมสัมพัทธภาพพิเศษลงในกลศาสตร์ควอนตัม จะเรียกว่า พลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม หรือทฤษฎีสนามควอนตัม

ในปัจจุบัน ถือได้ว่า กลศาสตร์ควอนตัม และ สัมพัทธภาพทั่วไป เป็นเสาหลักของฟิสิกส์ยุคใหม่ ซึ่งยังไม่มีผู้ใดสามารถรวมสองทฤษฎีนี้เข้าด้วยกันได้ แต่ทฤษฎีสตริงอาจเป็นคำตอบสำหรับปัญหานี้

สูตรการแผ่รังสีของวัตถุดำ

เมื่อวัตถุถูกทำให้ร้อน มันจะปล่อยรังสีความร้อน ในรูปแบบของการแผ่รังสีแม่เหล็กย่านอินฟราเรด (ใต้แดง) เมื่อวัตถุกลายเป็นวัตถุแดงร้อน (red-hot) เราจะสามารถเห็นความยาวคลื่นสีแดงได้ แต่รังสีความร้อนส่วนใหญ่ที่แผ่ออกมายังคงเป็นอินฟราเรด จนกระทั่งวัตถุร้อนเท่ากับพื้นผิวของดวงอาทิตย์ (ประมาณ 6000 °C ที่ที่แสงส่วนใหญ่เป็นสีขาว)

สูตรการแผ่รังสีของวัตถุดำ เป็นผลงานแรกๆ ของทฤษฎีควอนตัม ในกลางคืน วันอาทิตย์ที่ 7 ตุลาคม พ.ศ. 2443 โดยพลังก์ มันมาจากรายงานของรูเบนส์ (Rubens) จากการค้นพบล่าสุดในการค้นหาอินฟราเรด คืนนั้นเองพลังก์เขียนสูตรลงบนโปสการ์ด รูเบนส์ ได้รับโปสการ์ดนั้นในเช้าวันถัดมา


E = nhf\!

เมื่อ

  • n = เลขควอนตัม
  • E = พลังงาน
  • f = ความถี่ single mode ที่แผ่รังสี

20 ความคิดเห็น