เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford)

ภาพจากเว็บ  www.nobelprize.org

                    คำว่า อะตอม (Atom) มีมานานกว่าสองพันปีแล้ว แต่ภาพโครงสร้างอะตอมที่ถูกต้องในส่วนเป็นโครงสร้างภาพรวม คือ ประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน คล้ายระบบสุริยะ เพิ่งเกิดเมื่อต้นศตวรรษที่ยี่สิบ โดย เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด

ชื่อของรังสีหรืออนุภาคที่เป็นกัมมันตรังสีพื้นฐานที่สุด มีอยู่ 3 ชนิด คือ แอลฟา บีตา และแกมมา อนุภาคพื้นฐานชนิดหนึ่งที่เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของอะตอมในจักรวาล คือ โปรตอน ชื่อทั้งหมดเหล่านี้ คือแอลฟา บีตา แกมมา และโปรตอน ล้วนได้รับการตั้งชื่อโดย เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด

ผู้ที่ทำให้ความฝันของนักอัลเคมี (Alchemist) ในอดีต เป็นจริงขึ้นมา โดยการเปลี่ยนอะตอมของธาตุไนโตรเจน เป็นธาตุอะตอมได้สำเร็จ คือ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด

เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด สุดยอดนักฟิสิกส์โลกตลอดกาล อันดับที่สิบ เป็นชาวอังกฤษ เกิดที่นิวซีแลนด์ (บรรพบุรุษเป็นชาวสก็อต) เมื่อปี ค.ศ. 1871 ถึงแก่กรรม ปี ค.ศ. 1937 เป็นนักฟิสิกส์ที่เก่งทั้งเชิงทฤษฎี และการทดลอง เป็นลูกศิษย์ของนักฟิสิกส์มีชื่อ ผู้ให้กำเนิดทฤษฎีโครงสร้างอะตอมอย่างเป็นรูปธรรมยุคใหม่ (ถึงแม้จะผิด) คือ เจ.เจ.ทอมสัน (J.J. Thomson) และก็เป็นผู้ที่ดัดแปลง๊.ปรับปรุงทฤษฎีโครงสร้างอะตอมของ เจ.เจ.ทอมสัน จะกระทั่งเป็นต้นแบบโครงสร้างอะตอมที่คนส่วนใหญ่เข้าใจกันในปัจจุบัน ซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอน คล้ายระบบสุริยะ

เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เติบโตเป็นวัยรุ่นที่นิวซีแลนด์ อาชีพทางฟิสิกส์ของเขาเริ่มต้นในปี ค.ศ.1895 เมื่อเขาได้รับทุนจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ หลังจากที่สำเร็จปริญญาเอกฟิสิกส์ เขาได้มีโอกาสทำการวิจัยหลังปริญญาเอกอยู่กับ เจ.เจ.ทอมสัน ไปทำงานที่แคนาดา อยู่พักหนึ่ง กลับไปนิวซีแลนด์ แต่งงาน แล้วก็กลับไปปักหลักอาชีพทางฟิสิกส์อย่างถาวรในประเทศอังกฤษ

งานวิจัยสำคัญในช่วงตั้งแต่ระยะแรกๆ ที่ปักหลักทำงานเจาะศึกษาวิจัยทางฟิสิกส์อย่างจริงจัง ของ เออร์เนสต์ รัท-เทอร์ฟอร์ด คือ งานศึกษาวิจัยเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสี ซึ่งในระยะแรกๆ นั้น ยังไม่รู้จักกันเลยว่า จริงๆ แล้ว คืออะไร นอกเหนือไปจากธรรมชาติความเป็นกัมมันตภาพรังสีของบางสิ่งบางอย่าง กล่าวคือ สารบางชนิด มีคุณสมบัติแปลกๆ ซึ่งก็คือกัมมันตภาพรังสีในปัจจุบัน

                เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด พบว่า สารกัมมันตรังสี ปล่อยกัมมันตภาพรังสีออกมาหลายชนิด

ชนิดหนึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกเขาตั้งชื่อเรียกว่า รังสีแอลฟา

ชนิดหนึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เขาตั้งชื่อเรียกว่า รังสีบีตา

รังสีแอลฟา รังสีบีตา ล้วนมีผลเมื่ออยู่ในสนามแม่เหล็ก แต่ในยุคสมัยนั้น ได้มีการค้นพบกัมมันตภาพรังสี ซึ่งสนามแม่เหล็กไม่สามารถไปมีอิทธิพลส่งผลต่อกัมมันตภาพรังสีชนิดนั้นได้ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นผู้ตั้งชื่อเรียกกัมมันตภาพรังสีนี้ว่า แกมมา

เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ได้รับรางวัลโนเบล ในปี ค.ศ.1908 สำหรับผลงานเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสี เขาพบว่า รังสีแอลฟา จริงๆ แล้ว คือ อะตอมของธาตุฮีเลียม ที่สูญเสียอิเล็กตรอนไป

จากการศึกษาอัตราการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีชนิดต่าง ๆ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เสนอทฤษฎีว่า ธาตุทุกชนิด มีอัตราการสลายตัวครึ่งหนึ่ง ตามช่วงเวลาเฉพาะตัวที่แน่นอน เช่น ธาตุคาร์บอน-14 จะสลายตัวไปเป็นปริมาณเหลืออยู่ครึ่งหนึ่ง ทุก 5,600 ปี เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นผู้ตั้งชื่อ คำว่า Half Life (ค่าครึ่งชีวิต) สำหรับช่วงเวลาที่ธาตุกัมมันตรังสีแต่ละชนิด จะสลายตัว เหลือปริมาณครึ่งหนึ่งเสมอ

สำหรับการคิดเสนอภาพจำลองโครงสร้างอะตอมของธาตุต่าง ๆ เป็นระบบสุริยะ มีนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง (เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์) มีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส (เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ต่าง ๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์) เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เกิดความคิดขึ้นมา จากการทดลองยิงกระสุนรังสีแอลฟา ใส่แผ่นทองบาง ๆ พบว่า รังสีแอลฟา ซึ่งก็คือ อะตอมฮีเลียม มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ส่วนใหญ่เดินทางทะลุผ่านแผ่นทอง แต่มีอยู่จำนวนหนึ่ง เบนไปจากทิศทางเดิม หรือสะท้อนถอยกลับออกมาจากแผ่นทอง เขาจึงเกิดความคิดภาพของอะตอม เป็นแบบระบบสุริยะที่รู้จักกันดีถึงปัจจุบัน

เมื่อเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ถึงแก่กรรม ! ร่างของเขาได้รับเกียรติฝังอยู่ในโบสถ์เวสมินสเตอร์ ใกล้ที่ฝังร่างของไอแซก นิวตัน

 

ข้อมูลจาก  Physics World

โฆษณา

เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ (Erwin Schrodinger)

ภาพจากเว็บ  www.spaceandmotion.com

                    สำหรับนักศึกษาฟิสิกส์ สมการที่ทุกคนต้องรู้จักดี เพราะต้องใช้เป็นประจำมีอยู่ 2 สมการ คือสมการว่าด้วยการเคลื่อนที่ของนิวตัน (ข้อสอง) และสมการคลื่นของชโรดิงเจอร์ (Schroding Wave Equation) ซึ่งมักจะเรียกกันสั้นๆ เป็น สมการชโรดิงเจอร์ (Schrodinger Equation)

สมการของนิวตันและสมการคลื่นของชโรดิงเจอร์ เป็นเครื่องมือที่นักศึกษาฟิสิกส์ทั่วโลก ต้องใช้ในการศึกษาสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุหรืออนุภาคที่มีแรงมาเกี่ยวข้องด้วย แต่ต่างกันตรงที่สมการของนิวตัน (ที่รู้จักกันดีในรูปของ F=ma) เป็นสมการที่ใช้สำหรับการเคลื่อนที่ของวัตถุขนาดใหญ่ และเกี่ยวข้องกับความเร็วไม่สูงมาก (เมื่อเปรียบเทียบกับความเร็วแสง) ซึ่งมักจะเรียกรวมๆ เป็นปัญหาการเคลื่อนที่ของวัตถุในระดับของฟิสิกส์ยุคเก่า หรือ Classical Physics

ส่วนสมการคลื่นของชโรดิงเจอร์ เป็นสมการที่ใช้สำหรับการแก้ปัญหาเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุในระดับควอนตัม หรือ Quantum Mechanics เช่น ระดับอิเล็กตรอนในอะตอม หรือการเคลื่อนที่ของอนุภาคองค์ประกอบพื้นฐานของวัตถุในจักรวาล

สมการคลื่นของชโรดิงเจอร์ มีรูปฟอร์ม ซึ่งใช้กันโดยทั่วไปมากที่สุด เป็นแบบง่ายๆ (พอๆ กับสมการของนิวตัน) คือ HA=EA แต่มีชื่อและความหมายซึ่งค่อนข้างแปลกและเข้าใจยากสำหรับผู้ที่ไม่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์โดยตรง เช่น Hamiltonian (H), Wave Function หรือ Eigenfunction (A) และ Eigenvalue (E) แต่ในการแปลความหมายอย่างให้เป็นรูปธรรม สมการคลื่นของชโรดิงเจอร์ สามารถให้ความหมายได้อย่างที่เข้าใจไม่ยากนัก เช่น Hamiltonian เป็นส่วนเกี่ยวกับพลังงานรวม ต้นกำเนิดของการเคลื่อนที่ของอนุภาค หรือพลังงานแหล่งกำเนิดของสนามพลังงาน หรือ Energy Field (เช่น พลังงานจลน์ + พลังงานศักย์ของอิเล็กตรอนในอะตอม) Wave Function หรือ ฟังก์ชันคลื่น (A) เป็นส่วนเกี่ยวกับตำแหน่งของอนุภาค (เช่น ของอิเล็กตรอนในอะตอม) และ Eigenvalue (E) เป็นส่วนเกี่ยวกับพลังงานของอนุภาคที่มีฟังก์ชันคลื่น A (เช่น พลังงานของอเล็กตรอนที่ระดับของฟังก์ชันคลื่น A)

เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ เป็นชาวออสเตรีย เกิดเมื่อวันที่ 12 เดือนสิงหาคม ค.ศ.1887 ที่กรุงเวียนนา ถึงแก่กรรมเมื่อวันที่ 4 เดือน มกราคม ค.ศ.1961 ที่บ้านเกิด คือกรุงเวียนนา) มีชีวิตที่ค่อนข้างจะโลดโผน เคยออกสนามรบแนวหน้าระหว่างสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง ลี้ภัยจากนาซีเยอรมันในระหว่างการขึ้นสู่อำนาจของฮิตเลอร์ ทั้งที่ตนเองไม่ใช่ยิว แต่มีจุดยืนแสดงออกชัดเจนต่อต้านนาซีเยอรมัน โดยความช่วยเหลือของนายกรัฐมนตรีของประเทศไอร์แลนด์ คือ อีมอน เดอ วาเลอรา (Eamon De Valera) ทว่าในบั้นปลายของชีวิต เมื่อสงครามโลกครั้งที่สองสงบลง ก็เดินทางกลับไปทำหน้าที่นักฟิสิกส์คนสำคัญของออสเตรียในประเทศออสเตรีย จนกระทั่งถึงลมหายใจสุดท้าย

เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ ได้รับรางวัลโนเบลประจำ ปี ค.ศ.1933 (ร่วมกับ พอล ดิแรก) สำหรับผลงานเกี่ยวกับทฤษฎีอะตอมและกลศาสตร์ควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การพัฒนาสมการคลื่นของกลศาสตร์ควอนตัมหรือสมการคลื่นของชโรดิงเจอร์นั่นเอง

ที่มาของความคิดนำเออร์วิน ชโรดิงเจอร์ สู่การนำเสนอสมการคลื่นของเขา เริ่มต้นตั้งแต่จุดกำเนิดของทฤษฎีควอนตัม โดยบิดาแห่งฟิสิกส์ควอนตัม คือ มักซ์ พลางค์ (Max Planck) เมื่อปี ค.ศ.1900 ตามด้วยความคิดในวงการฟิสิกส์ควอนตัมต่อมาเรื่อง ความเป็นคลื่นและอนุภาคของทุกสิ่งทุกอย่างที่มักจะเข้าใจกันว่าเป็นคลื่นหรืออนุภาคเพียงอย่างเดียว และสำคัญที่สุดคือการนำเสนอความคิดเรื่องคลื่นอนุภาค หรือ Particle Wave โดยนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ หลุยส์ เดอ บรอยล์ (Louis De Broglie) เมื่อปี ค.ศ.1923 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 และทำให้เขาคิดต่อไปว่าถ้าอนุภาคเป็นคลื่นได้ 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 Equationเพราะสมการที่ใช้ทั่วไปจริง ๆ ทุกกรณี คือ Time Dependent Schrodinger Equation ซึ่งจะมีส่วนของการเปลี่ยนแปลงขึ้นต่อเวลามาเกี่ยวข้องด้วย

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

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 โดยไม่สูญเสีย

พลังงาน 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)

ข้อมูลจาก  Physics World

พอล ดิแรก (Paul Dirac)

 ภาพจากเว็บ  nl.wikipedia.org

                     ในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบันความจริงในธรรมชาติอย่างหนึ่ง คือ อนุภาคทุกชนิด ล้วนมีปฏิอนุภาค หรือ Antiparticleเป็นสิ่งคู่กัน อิเล็กตรอนมีแอนติอิเล็กตรอน หรือโปสิตรอน โปรตอนมีแอนติโปรตอน นิวตรอน มีแอนตินิวตรอน ควาร์ก มีแอนติควาร์ก  ผู้ให้กำเนิดความคิดเรื่องปฏิอนุภาค คือ พอล ดิแรก

ปัญหาใหญ่ที่สุด ท้าทายนักฟิสิกส์ในปัจจุบัน คือ การรวมแรงพื้นฐาน 4 แรงเข้าด้วยกัน ซึ่งก็คือ  การรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพ เข้ากับทฤษฎีควอนตัมนั่นเอง แต่เรื่องนี้จริงๆ แล้ว ต้องแยกพิจารณาเป็น 2 ส่วน คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ในส่วนเป็นภาคพิเศษกับภาคทั่วไป เพราะมิใช่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั้งสองภาค ซึ่งยังรวมเข้ากับทฤษฎีควอนตัมไม่ได้ หากเป็นเพียงทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป เพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษ ถูกรวมเข้ากับทฤษฎีควอนตัมได้แล้ว ตั้งแต่เมื่อปี ค.ศ.1928 โดยพอล ดิแรก และสมการซึ่งรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษ เข้ากับสมการกลศาสตร์ควอนตัมได้สำเร็จนี้ ก็รู้จักเรียกกันเป็น สมการดิแรกหรือ Dirac Equation จนกระทั่งทุกวันนี้

พอล ดิแรก เป็นชาวอังกฤษ เกิดที่บริสตอล ,กลอสเตอร์ไชร์ ประเทศอังกฤษ เมื่อวันที่ 8 สิงหาคม ค.ศ .1902 ถึงแก่กรรม วันที่ 20 ตุลาคม ค.ศ.1984 ที่ฟลอริดา สหรัฐอเมริกา สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีวิศวกรรมศาสตร์ไฟฟ้า เกียรตินิยมอันดับหนึ่ง จากมหาวิทยาลัยบริสตอล ในปี ค.ศ. 1921 แต่เบนเข็มไปศึกษาต่อทางด้านคณิต- ศาสตร์และฟิสิกส์ทฤษฎี ได้รับปริญญาตรีคณิตศาสตร์เกียรตินิยมอันดับหนึ่งใน ปี ค.ศ.1923 และสำเร็จการศึกษาปริญญาเอกฟิสิกส์ทฤษฎี จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในปี ค.ศ. 1926ในช่วงระยะที่ พอล ดิแรก กำลังเป็นนักศึกษาอยู่ ความเคลื่อนไหวที่สำคัญของวงการฟิสิกส์ คือพัฒนาการของทฤษฎีควอนตัม และทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ทั้งภาคพิเศษและภาคทั่วไปพอล ดิแรก สนใจทฤษฎีควอนตัม สนใจคุณสมบัติความเป็นคลื่นและอนุภาคของอนุภาคดังเช่นอิเล็กตรอน และก็สนใจทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ทั้งสองภาคอย่างแน่นอน เขายังไม่สามารถรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปเข้ากับสมการกลศาสตร์ควอนตัมได้ (เพราะจนกระทั่งถึงปัจจุบันนี้ ก็ยังไม่มีนักฟิสิกส์คนใดทำได้)

แต่เขาก็สร้างสมการที่เป็นผลจากการรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษเข้ากับสมการกลศาสตร์ควอนตัมได้ ซึ่งก็คือ สมการดิแรก และจาก สมการที่รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษเข้ากับสมการกลศาสตร์ควอนตัมของดิแรกนี้เอง เป็นที่มาของปฏิอนุภาคจากสมการดังกล่าว พอล ดิแรก พบว่าอิเล็กตรอนในสมการดูเหมือนจะมีได้ถึงสองชนิด คือ ชนิดมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ และชนิดมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ทั้งนี้ เพราะจากการแก้สมการ มีคำตอบ หรือ Solution ที่เป็นไปได้อย่างทัดเทียมกัน 2 คำตอบ ที่คำตอบหนึ่ง เป็นของอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ อีกคำตอบหนึ่งเป็นของอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกพอล ดิแรก ประกาศในปี ค.ศ.1931 ว่าอิเล็กตรอนมีสองชนิด คือ ชนิดมีประจุไฟฟ้าลบ ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี และชนิดใหม่มีประจุไฟฟ้าบวกหนึ่งปีต่อมา อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าบวก ก็ถูกค้นพบจริงจากการทดลอง ผู้ค้นพบปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอน หรือ โปสิตรอน คือ คาร์ล เดวิด แอน เดอร์สัน (Carl David Anderson) ในปี ค.ศ.1932 จากการศึกษารังสีคอสมิกในคลาวด์ แชมเบอร์ (Cloud Chamber) ซึ่งเขาพัฒนาขึ้นมาจากคลาวด์ แชมเบอร์ รุ่นก่อนๆ ด้วยการเพิ่มแผ่นตะกั่วแบ่งห้องในคลาวด์ แชมเบอร์ ทำให้เขาสามารถศึกษาคุณสมบัติของอนุภาคในคลาวด์ แชมเบอร์ ได้ดีขึ้น

คาร์ล เดวิด แอนเดอร์สัน พบรอยทางของอนุภาคจากภาพถ่ายในคลาวด์ แชมเบอร์ มีคุณสมบัติทั่วไป คือมวลเท่าของอิเล็กตรอนปกติ แต่มีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ดังอนุภาคที่ พอล ดิแรก ได้พยากรณ์เอาไว้ และเขาเสนอชื่อเรียกอิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกนี้ ว่าโปสิตรอน ซึ่งก็เป็นที่ยอมรับใช้กันอย่างรวดเร็วต่อมา

จริงๆ แล้ว คาร์ล แอนเดอร์สัน ได้เสนอชื่อเรียกอนุภาคอิเล็กตรอนที่คุ้นเคยกันดี ซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นลบว่าเนกาตรอน (Negatron) แต่ไม่เป็นที่นิยมเรียกกัน ชื่อ เนกาตรอน จึงเลือนหายไป

ผลงานการค้นพบปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอน ทำให้คาร์ล แอนเดอร์สัน ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปีค.ศ.1939 ร่วมกับ วิกเตอร์ ฟรานซิส เฮสส์ (Victor Francis Hess) ผู้ค้นพบรังสีคอสมิก ซึ่งเป็นการค้นพบนำทาง คาร์ล แอนเดอร์สัน สู่การค้นพบโปสิ-ตรอนนั่นเอง

หลังการค้นพบปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอนคือ โปสิตรอน นักฟิสิกส์หลายคนก็พยายามค้นหาปฏิอนุภาคของอนุภาคชนิดอื่นๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโปรตอน แต่ก็ต้องใช้เวลานานหลังการค้นพบโปสิตรอนถึง 23 ปี  จึงมีการค้นพบปฏิอนุภาคของโปรตอนในปี ค.ศ.1955 โดย เอมิลิโอ เซเกรย์ (Emilio Segre) และ โอเวน แชมเบอร์เลน (Owen Chamberlain) ผลงานซึ่งทำให้นักฟิสิกส์ผู้ค้นพบแอนติโปรตอน ทั้งสองคนได้รับรางวัลโนเบล  สาขาฟิสิกส์ ประจำปีค.ศ.1959 ร่วมกันต่อๆ มา ก็มีการค้นพบปฏิอนุภาคของอนุภาคอื่นๆ

นอกเหนือไปจากอิเล็กตรอน และโปรตอน นำไปสู่การยอมรับในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบันว่าอนุภาคทุกชนิดมีปฏิอนุภาคเป็นคู่ๆ กันอยู่

ผลงานเชิงทฤษฎีของพอล ดิแรก ในเรื่องของปฏิอนุภาค ทำให้นักฟิสิกส์คนอื่นๆ สร้างผลงานระดับรางวัลโนเบลจากการค้นพบปฏิอนุภาคจริงๆ สำหรับ พอล ดิแรก เอง ก็ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิ-สิกส์ ประจำปี ค.ศ.1933 (ขณะนั้นเขามีอายุเพียง 31 ปี) จากผลงานเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับปฏิอนุภาคของอิเล็กตรอน หลังการค้นพบโปสิตรอนจริงหนึ่งปี แต่ พอล ดิแรก มิได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานเกี่ยวกับปฏิอนุภาคเท่านั้น ผลงานที่ทำให้เขาได้รับราง วัลโนเบล คือ ผลงานเกี่ยวกับการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในส่วนเกี่ยวกับกลศาสตร์คลื่น หรือ Wave Mechanics ด้วย

พอล ดิแรก มิใช่นักฟิสิกส์คนเดียวที่มีส่วนช่วยการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม นักฟิสิกส์ดังเช่น เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ เป็นนักฟิสิกส์อีกคนหนึ่ง ซึ่งมีบทบาทเด่นเป็นพิเศษในการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม ดังนั้นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปี ค.ศ.1933 จึงมีสองคน โดยอีกคนหนึ่ง คือ เออร์วิน ชโรดิงเจอร์ นั่นเอง

พอล ดิแรก ได้รับการแต่งตั้งเป็น Lucasian Professor of Mathematics ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในปี ค.ศ.1932 (ขณะมีอายุเพียง 30 ปี) ตำแหน่งนี้เป็นตำแหน่งที่มีเกียรติอย่างสูงส่งในวงการวิทยาศาสตร์ เพราะเป็นตำแหน่งที่ ไอแซก นิวตัน เคยได้รับมาก่อนเป็นคนแรก พอล ดิแรก เป็นคนที่สอง และคนที่สาม คือ นักฟิสิกส์ที่ได้รับการยกย่องในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน เป็นผู้เหมาะสมที่สุดสำหรับตำแหน่งทายาทของไอน์สไตน์ คือ สตีเฟน ฮอว์คิง (Stephen Hawking)

สตีเฟน ฮอว์คิง ได้กล่าวยกย่อง คาร์ล แอนเดอร์สัน ในพิธีเปิดแผ่นจารึกเกียรติประวัติของพอล ดิแรก ที่โบสถ์เวสต์มินสเตอร์ในกรุงลอนดอน เมื่อปี ค.ศ.1995 ว่า “ดิแรกได้ทำมากกว่าคนอื่นๆ ทั้งหมดในศตวรรษ (ที่ยี่สิบ) นี้ ยกเว้นเพียงไอน์สไตน์คนเดียว สำหรับความก้าวหน้าของฟิสิกส์ และเปลี่ยนภาพจักรวาลของเรา”

 

ข้อมูลจาก  Physics World

วัตถุประสงค์การจัดตั้งอาเซียน

ภาพจากเว็บ  aseanwatch.org

                    เมื่อวันที่ 8สิงหาคม 2510ณ วังสราญรมย์ (ที่ตั้งของกระทรวงการต่างประเทศไทย ในขณะนั้น) รัฐมนตรีว่าการกระทรวงการต่างประเทศของ 5ประเทศในภูมิภาคเอเชียตะวันออก-เฉียงใต้ ได้แก่ อินโดนีเซีย มาเลเซีย ฟิลิปปินส์ สิงคโปร์ และไทย ได้ลงนามใน “ปฏิญญากรุงเทพฯ” (Bangkok Declaration) เพื่อจัดตั้งสมาคมความร่วมมือในระดับภูมิภาคของประเทศต่างๆ ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ ภายใต้ชื่อ “สมาคมประชาชาติแห่งเอเชียตะวันออกเฉียงใต้“ หรือ “อาเซียน” (ASEAN) ซึ่งเป็นตัวย่อของ Association of SouthEast Asian Nations ชื่อทางการ ในภาษาอังกฤษของอาเซียน ทั้งนี้ ก่อนหน้าที่การลงนามในปฏิญญากรุงเทพฯ รัฐมนตรี-ต่างประเทศของทั้ง 5ประเทศได้หารือกันเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการจัดตั้งสมาคมอาเซียนและยกร่างปฏิญญากรุงเทพฯ ที่แหลมแท่น จังหวัดชลบุรี

ปฏิญญากรุงเทพฯ ได้ระบุวัตถุประสงค์สำคัญ 7ประการของการจัดตั้งอาเซียน ได้แก่
(1)ส่งเสริมความร่วมมือและความช่วยเหลือซึ่งกันและกันในทางเศรษฐกิจ สังคม วัฒนธรรม เทคโนโลยี วิทยาศาสตร์ และการบริหาร
(2)ส่งเสริมสันติภาพและความมั่นคงส่วนภูมิภาค
(3)เสริมสร้างความเจริญรุ่งเรืองทางเศรษฐกิจพัฒนาการทางวัฒนธรรมในภูมิภาค
(4)ส่งเสริมให้ประชาชนในอาเซียนมีความเป็นอยู่และคุณภาพชีวิตที่ดี
(5)ให้ความช่วยเหลือซึ่งกันและกัน ในรูปของการฝึกอบรมและการวิจัย และส่งเสริมการศึกษาด้านเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
(6)เพิ่มประสิทธิภาพของการเกษตรและอุตสาหกรรม การขยายการค้า ตลอดจนการปรับปรุงการขนส่งและการคมนาคม
และ(7)เสริมสร้างความร่วมมืออาเซียนกับประเทศภายนอก องค์การ ความร่วมมือแห่งภูมิภาคอื่นๆ และองค์การระหว่างประเทศ

นับตั้งแต่วันก่อตั้ง อาเซียนได้พยายามแสดงบทบาทในการธำรงรักษาและส่งเสริมสันติภาพ เสถียรภาพ ความมั่นคงและความเจริญร่วมกันในภูมิภาค ตลอดจนมีวิวัฒนาการ อย่างต่อเนื่องในการสร้างความไว้เนื้อเชื่อใจระหว่างประเทศสมาชิก ตลอดจนพัฒนาการในเรื่องความร่วมมือทางเศรษฐกิจและสังคม จนเป็นที่ประจักษ์แก่นานาประเทศ และนำไปสู่การขยายสมาชิกภาพ โดยบรูไนดารุสซาลาม เข้าเป็นสมาชิกลำดับที่ 6เมื่อปี 2527เวียดนาม เข้าเป็นสมาชิกลำดับที่ 7ในปี 2538ลาวและพม่า เข้าเป็นสมาชิกพร้อมกันเมื่อปี 2540และกัมพูชาเข้าเป็นสมาชิกล่าสุดเมื่อปี 2542ทำให้ในปัจจุบันอาเซียนมีสมาชิกรวมทั้งหมด 10ประเทศ

ข้อมูลจาก  กระทรวงต่างประเทศ http://www.mfa.go.th