ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ โรงเรียนบ้านห้วยท่าช้าง สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษาประถมศึกษาราชบุรี เขต 1
วันที่ 23 เมษายน 2021 1:33 AM
b-school01
logo-b โรงเรียนบ้านห้วยท่าช้าง
หน้าหลัก » นานาสาระ » แนวคิด ทฤษฎีสัมพัทธภาพของนักวิทยาศาสตร์

แนวคิด ทฤษฎีสัมพัทธภาพของนักวิทยาศาสตร์

อัพเดทวันที่ 29 มีนาคม 2021 เข้าดู 5 ครั้ง

แนวคิด

แนวคิด ทฤษฎีสัมพัทธภาพของนักวิทยาศาสตร์ กล่าวกันว่า 65ล้านปีก่อน ไดโนเสาร์ซึ่งครองโลกมาหลายร้อยล้านปี ได้นำไปสู่การสูญพันธุ์อย่างไม่คาดคิด ดาวเคราะห์น้อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 10กิโลเมตร พุ่งเข้าชนโลก โดยไล่ฝุ่น และก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกไป ในปริมาณมาก ซึ่งจะช่วยลดปริมาณแสงแดดจากดวงอาทิตย์บนโลก เป็นผลให้ห่วงโซ่อาหารส่วนใหญ่บนโลกพังทลาย และพืชไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้ตามปกติ ในอีก 2ล้านปีข้างหน้า ไดโนเสาร์กินพืช และไดโนเสาร์กินเนื้อสูญพันธุ์ เนื่องจากขาดอาหาร และไดโนเสาร์นกก็สิ้นสุดลงเช่นกัน

ไม่เพียงแต่ไดโนเสาร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงสิ่งมีชีวิตอื่นๆ อีกมากมาย แนวคิด ในเวลานั้นประมาณ95% ของสิ่งมีชีวิตทางชีววิทยาบนโลก สูญพันธุ์ไปแล้ว นับเป็นสัตว์ที่มีการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ เป็นอันดับสองในบรรดาการสูญพันธุ์ครั้งรุนแรงทั้ง 5ชนิดและยังเป็นการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดด้วย

ถ้าเราแทนที่ดาวเคราะห์น้อยด้วยเข็มล่ะ หากเข็มพุ่งชนโลกด้วยความเร็วแสง โลกจะกระตุ้นให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งที่หกหรือไม่ อะไรคือผลที่ตามมาของเข็มที่กระทบพื้นโลกด้วยความเร็วแสง เพื่อให้เข้าใจถึงปัญหานี้ เราจะต้องคิดออกแนวคิด พลังงานจลน์ การที่ดาวเคราะห์น้อยพุ่งชนโลก ทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ ส่วนใหญ่เป็นเพราะพลังงานจลน์ของดาวเคราะห์น้อยมีมาก และพลังงานจลน์จะถูกปลดปล่อยออกมาในช่วงเวลาที่เกิดผลกระทบ

เนื่องจากความเร็วของดาวเคราะห์น้อย ต่ำกว่าความเร็วแสงมาก เราจึงสามารถใช้ทฤษฎีบทพลังงานจลน์โดยตรง เพื่อคำนวณพลังงานของมัน นักวิทยาศาสตร์คาดว่า พลังงานจลน์ของดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งชนโลก คุณรู้หรือไม่ว่า ระเบิดที่ทรงพลังที่สุดที่สร้างขึ้นโดยมนุษยชาติคือ ซาร์ไฮโดรเจนบอมบ์ หากพลังงาน ที่ปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์น้อย มีค่ามากกว่า 2ล้านเท่าของระเบิด ไฮโดรเจนซาร์ ก็เป็นระเบิดปรมาณูลูกแรก ที่สหรัฐฯ ทิ้งลงบนญี่ปุ่น สงครามโลกครั้งที่2 พลังงานที่ลิตเติ้ลบอย ปลดปล่อยออกมาคือ 1.376พันล้านครั้ง

ในทำนองเดียวกัน เรายังสามารถคำนวณ พลังงานจลน์ของเข็ม เมื่อมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง ให้เราคำนวณมวลของเข็มเป็น 1กรัม จากนั้นพลังงานจลน์ที่สอดคล้องกับเข็ม ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง ในจำนวนนี้มีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์น้อยที่พุ่งชนโลกถึง10 และอาจเทียบเท่ากับ พลังของระเบิดปรมาณูเด็กน้อย นั่นหมายความว่า หลังจากเข็มพุ่งชนโลก แผ่นดินก็เหมือนถูกระเบิดด้วย คำตอบคือไม่ชัดเจน หากเข็มที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงกระทบพื้นโลก โลกก็จะต้องหายไป แต่ในขณะเดียวกัน อาคารฟิสิกส์ที่สร้างโดยมนุษย์ ก็จะพังทลายลงเช่นกัน ทำไมมันร้ายแรงขนาดนี้

ฟิสิกส์สมัยใหม่ นี่เป็นเรื่องเกี่ยวกับไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นผู้หยิบยกทฤษฎี สัมพัทธภาพที่มีชื่อเสียง ในช่วงต้นศตวรรษที่20 ก่อนหน้านั้นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ กระแสหลักคือ ทฤษฎีกลศาสตร์ของนิวตัน และทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ของแมกซ์เวลล์ หลังจากนั้นทฤษฎีสัมพัทธภาพ และกลศาสตร์ควอนตัม ก็กลายเป็นกระดูกสันหลังของฟิสิกส์สมัยใหม่

ถ้าความเร็วของวัตถุ เข้าใกล้ความเร็วแสง ทฤษฎีพลวัตของนิวตัน จะใช้ไม่ได้ และข้อผิดพลาดจะมีขนาดใหญ่มาก ในเวลานี้ความเป็นสากล ของทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ สะท้อนออกมาด้วยความเร็วสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อมันอยู่ใกล้ความเร็วแสง ทฤษฎีสัมพัทธภาพ มีความแม่นยำมากกว่ากลศาสตร์ของนิวตัน ดังนั้น หากเข็มเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว ใกล้เคียงกับความเร็วแสง ควรใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ในการคำนวณพลังงานจลน์

ทฤษฎีสัมพัทธภาพบอกเราว่า ยิ่งความเร็วของวัตถุเร็วเท่าไหร่ มวลก็ยิ่งมาก ดังนั้นมวลของเข็มที่เคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสง จึงไม่เท่ากับ 1กรัมอีกต่อไป แต่ขึ้นอยู่กับว่า วัตถุนั้นเข้าใกล้ความเร็ว ตราบใดที่มันใกล้ความเร็วแสงมวลของเข็มจะมาก และพลังงานจลน์ก็จะมากเช่นกัน มันไม่เพียงแต่จะเป็นพลังของระเบิดปรมาณู เมื่อพุ่งชนโลกเท่านั้น แต่ควรทำลายโลกโดยตรง

แนวคิดนี้ ใช้ในนวนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง ร่างที่สามในนวนิยายอารยธรรม นักร้องใช้อนุภาคแสง ซึ่งเป็นอนุภาคที่ใกล้เคียงกับความเร็วแสง พุ่งชนกาแล็กซี่ และกาแลคซีทั้งหมดถูกทำลาย เข็มนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงหรือไม่
พื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพคือ หลักการของความเร็วคงที่ของแสง และหลักการของทฤษฎีสัมพัทธภาพด้วย การหาที่มาอย่างง่ายเราจะได้ผลลัพธ์ ความเร็วที่เร็วที่สุดของสสารข้อมูล และการถ่ายโอนพลังงานคือ ความเร็วของแสงอย่างไรก็ตาม ถ้าถึงความเร็วแสงหมายถึง มวลที่เหลือของสสารเป็นศูนย์ แต่มวลคงที่ของเข็มไม่ได้เป็นศูนย์

ดังนั้นตามทฤษฎีสัมพัทธภาพ จึงเป็นไปไม่ได้ที่เข็มจะไปถึงความเร็วแสง ถ้ามันไปถึงความเร็วแสงทฤษฎีสัมพัทธภาพก็ผิด และรากฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่จะน้อยกว่า แต่นี่ไม่ใช่เรื่องที่ร้ายแรงที่สุด ที่สามารถทำลายรากฐานของฟิสิกส์สมัยใหม่ได้ กลศาสตร์ควอนตัมอธิบายได้จริงว่า ทำไมวัตถุที่มีมวลเหลือ จึงไม่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงได้ ส่วนใหญ่เป็นเพราะมีอนุภาคจำนวนมาก ที่ประกอบกันเป็นทุกสิ่งทุกอย่าง และสนามฮิกส์อยู่ทั่วจักรวาล สนามฮิกส์สามารถชะลออนุภาคที่มวล ส่วนที่เหลือไม่ได้เป็นศูนย์ และวัตถุที่มีมวลเหลือเป็นศูนย์ จะไม่ได้รับผลกระทบจากสนามฮิกส์

อ่านบทความต่อไป คลิ๊ก !!!  เซรั่ม ลดริ้วรอยต่อต้านริ้วรอยของผิวช่วยฟื้นฟูความยืดหยุ่น

นานาสาระ ล่าสุด