วิทยาศาสตร์สำหรับสรรพสิ่ง (ตอน 2)
ลุถึงทศวรรษของปี 1860 James Clerk Maxwell หนุ่มชาวสก็อตได้เสนอทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ ทั้งแม่เหล็ก ไฟฟ้า และแสงได้เบ็ดเสร็จ โดยอาศัยคณิตศาสตร์เรื่อง สมการอนุพันธ์ย่อย และเวกเตอร์มาช่วยในการสังเคราะห์ ผลที่เกิดตามมาคือ แสงที่ตาเห็นเป็นคลื่นชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยสนามแม่เหล็ก และสนามไฟฟ้า และมีความเร็วคงตัวในสุญญากาศ ซึ่งค่านี้ขึ้นกับสมบัติเชิงไฟฟ้าและสมบัติเชิงแม่เหล็กของสุญญากาศ
แต่ทฤษฎีของ Maxwell ก็สร้างปัญหา เมื่อถูกนำมาใช้อธิบายว่า แสงแสดงสมบัติคลื่น เพราะคลื่นทุกชนิดต้องการตัวกลางในการเคลื่อนที่ผ่าน เช่น คลื่นน้ำต้องการน้ำ และคลื่นเสียงต้องการอากาศ แล้วคลื่นแสงต้องการตัวกลางชนิดใดในการเคลื่อนที่จากดวงอาทิตย์ และดาวฤกษ์สู่โลก
เมื่อ Maxwell ต้องตอบคำถามนี้ เขาจึงได้เสนอทาง “ออก” ว่า ในสุญญากาศมีสารชื่อ ether ซึ่งทำหน้าที่ประคับประคองคลื่นแสงให้เคลื่อนที่ผ่านไปได้ คำตอบนี้จึงชักนำให้นักฟิสิกส์พยายามค้นหา ether เพื่อพิสูจน์ว่า มีจริงในธรรมชาติ โดยได้พยายามวัดสมบัติต่างๆ เช่น ความหนาแน่น ดรรชนีหักเห ความร้อนจำเพาะ ฯลฯ ของ ether แต่ปรากฏว่าไร้ผล เพราะนักทดลองได้พบว่า ether มีสมบัติที่ไม่แตกต่างจากสุญญากาศ นี่จึงเป็นวิกฤตการณ์ทางปัญญาที่รุนแรงมากในวงการฟิสิกส์ในขณะนั้น
ทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพ Louis Pasteur ในฝรั่งเศส ได้แสดงให้เห็นว่า กระบวนการหมักเกิดขึ้นโดยแบคทีเรีย และในเยอรมนี Heinrich Hertz แห่งมหาวิทยาลัย Karlsruhe ได้ประสบความสำเร็จในการสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือคลื่นที่มีทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นองค์ประกอบ) ในเวลาต่อมา Guglielmo Marconi ชาวอิตาลีก็ประสบความสำเร็จในการส่งคลื่นวิทยุข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกได้เป็นครั้งแรก ทั้งๆ ที่ไม่มีใครเชื่อว่าคลื่นวิทยุจะสามารถเดินทางจากยุโรปข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกถึงอเมริกาได้ เพราะโลกของเรากลม ดังนั้น เวลาส่งคลื่นวิทยุจากยุโรป คลื่นก็น่าจะทะลุตรงออกสู่อวกาศ ทำให้สถานีรับคลื่นในอเมริกาไม่สามารถรับคลื่นนั้นได้ แต่โชคดีที่บรรยากาศโลกมีชั้นที่เรียกว่า ionosphere หรือ Heaviside layer ซึ่งสามารถสะท้อนคลื่นวิทยุได้ การคมนาคมสื่อสารข้ามทวีป และทั่วโลกโดยใช้คลื่นวิทยุจึงเกิดขึ้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา
ถึงปี 1895 W.K. Röntgen แห่งมหาวิทยาลัย Würtzburg ในเยอรมนี ได้ทดลองพบว่า เวลาปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านหลอดทดลองที่ภายในหลอดเกือบเป็นสุญญากาศ จะมีรังสีลึกลับเกิดขึ้น ซึ่งรังสีนี้สามารถทะลุเนื้อหนังของมนุษย์ได้ แต่ไม่สามารถทะลุกระดูกได้ การไม่รู้ธรรมชาติที่แท้จริงของรังสี ทำให้ Röntgen เรียกมันว่า รังสีเอ็กซ์ และแม้นักวิทยาศาสตร์จะไม่มีข้อมูลวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับที่มา หรือคุณและโทษของรังสี แต่วงการวิทยาศาสตร์และแพทย์ก็ได้นำรังสีเอ็กซ์ไปใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างของสสาร และวินิจฉัยอาการบาดเจ็บของคนไข้ในกรณีที่กระดูกหัก หรือช่วยแพทย์ผ่าตัดเวลากระสุนฝังในร่างกาย เป็นต้น
อีกหนึ่งปีต่อมา Antoine Becquerel นักเคมีแห่งมหาวิทยาลัย Sorbonne ที่ปารีสได้พบปรากฏการณ์กัมมันตรังสี เมื่อได้พบว่า ยูเรเนียมปล่อยรังสีลึกลับซึ่งประกอบด้วยอนุภาคประจุบวก และประจุลบกับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา (อนุภาคแอลฟา เบตา และรังสีแกมมา ตามลำดับ) จากนั้นแพทย์ก็นำกัมมันตรังสีไปใช้ในการวินิจฉัย ฆ่าเชื้อโรค และสร้างไอโซโทปเพื่อรักษาโรคของคนไข้
ลุถึงปี 1897 J.J. Thomson แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge ในอังกฤษได้พบอนุภาคประจุลบที่เรียกอิเล็กตรอน ว่าเป็นองค์ประกอบหนึ่งของทุกอะตอมในธรรมชาติ
ดังนั้น เมื่อเริ่มคริสต์ศตวรรษที่ 19 จากที่นักวิทยาศาสตร์เริ่มรู้ว่าธรรมชาติมีอะตอม และธาตุต่างชนิดมีอะตอมที่แตกต่างกัน จนถึงปลายคริสต์ศตวรรษเดียวกัน อะตอมก็เริ่มมีรูปร่างคือมีองค์ประกอบหนึ่งเป็นอิเล็กตรอน แต่ภายในนิวเคลียสของอะตอมจะมีอะไรอีกบ้าง โดยองค์ประกอบนั้นๆ มีการจัดเรียงตัวอย่างไร ปัญหานี้จึงเป็นปริศนาที่ต้องหาคำตอบต่อไป ส่วนปริศนาอื่นๆ ที่ยังไม่มีคำตอบก็ได้แก่เรื่อง ether ว่ามีจริงหรือไม่มี รวมถึงคำถามว่า เหตุใดมวลทุกชนิดจึงต้องดึงดูดกัน ดังนั้นเราจึงเห็นได้ว่าการศึกษาวิทยาศาสตร์ในช่วงเวลานี้ เป็นไปในลักษณะของการตั้งคำถามว่า “ทำไม” และ “เพราะเหตุใด” แทนที่จะบรรยายสั้นๆ ว่าเหตุการณ์ต่างๆ เกิดขึ้นได้อย่างไร และนี่ก็คือเหตุผลที่ทำให้คณิตศาสตร์เข้ามามีบทบาทมากในการศึกษาวิทยาศาสตร์ โดยเฉพาะในฟิสิกส์ เพราะได้ทำให้ฟิสิกส์เป็นศาสตร์ที่ทรงพลัง คือสามารถทำนายหรือล่วงรู้เหตุการณ์ในอนาคตได้อย่างแม่นยำ และเที่ยงตรง เช่น นักฟิสิกส์ในสมัยนั้นเชื่อว่าถ้ารู้แรงทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุ ก็สามารถใช้สมการการเคลื่อนที่ของ Newton คำนวณอนาคตของดาวหาง ความรุนแรงของคลื่นแผ่นดินไหว และลักษณะการไหลของน้ำ หรือบรรยากาศได้อย่างถูกต้อง ความรู้เหล่านี้จึงมีผลทำให้โลกมีเทคโนโลยีการสร้างเครื่องบิน เรือเดินทะเล การพยากรณ์สภาพดินฟ้าอากาศ การทำนายเหตุการณ์แผ่นดินไหว หรือการเกิดสึนามิ ฯลฯ อันเป็นเรื่องที่สังคมเชื่อถือและไว้วางใจได้ระดับหนึ่ง ความสำเร็จเหล่านี้ทำให้นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่คะนองใจ เพราะคิดว่า ใครที่รู้สมการการเคลื่อนที่ ที่สามารถใช้กับระบบได้ งานพยากรณ์และงานควบคุมต่างๆ ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตก็มิได้เป็นเรื่องยากที่จะควบคุมและบังคับอีกต่อไป เพราะคำถามฟิสิกส์ก็คือโจทย์คณิตศาสตร์ดีๆ นี่เอง และถ้าปัจจุบันนักฟิสิกส์ยังไม่สามารถหาคำตอบได้ เพราะโจทย์นั้นยุ่งยากและซับซ้อนมาก ในอนาคตเมื่อนักฟิสิกส์มีความสามารถสูงขึ้น ผลเฉลยก็จะต้องตามมาอย่างไม่มีทางหลีกเลี่ยง
วงการคณิตศาสตร์ก็มีปัญหาสำคัญที่จะต้องขบคิดเช่นกัน ในที่ประชุมคณิตศาสตร์นานาชาติประจำปี 1900 David Hilbert นักคณิตศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวเยอรมัน ได้สรุปรวบรวมโจทย์คณิตศาสตร์ที่สำคัญและยากมาก จนยังไม่มีใครสามารถแก้โจทย์ได้จำนวน 23 โจทย์ ได้แก่ ทฤษฎีบทสุดท้ายของ Fermat ซึ่งแถลงว่า สมการ xn + yn = zn เมื่อ x, y, z เป็นจำนวนเต็มบวกใดๆ และ n เป็นจำนวนเต็มบวกที่มีค่าเท่ากับหรือมากกว่า 3 นั่นคือ n=3, 4, 5…….. ทฤษฎีบทสุดท้ายของ Fermat แถลงว่า สมการนี้ไม่มีคำตอบของ x, y, z ที่เป็นจำนวนเต็ม
เช่น ในกรณี n=7 อันเป็นกรณีสมการ x7 + y7 = z7 ทฤษฎีบทของ Fermat ระบุว่า เราจะหาคำตอบของ x, y และ z ที่เป็นจำนวนเต็มไม่ได้ ประเด็นที่น่าคิดคือ ทฤษฎีบทนี้ต้องใช้เวลาถึง 387 ปีจึงมีนักคณิตศาสตร์ชื่อ Andrew Wiles ที่สามารถพิสูจน์ได้ในปี 1995
หรือในกรณีการคาดการณ์ Goldbach ซึ่งแถลงว่าจำนวนเต็มที่เป็นเลขคู่ใดๆ จะประกอบด้วยผลบวกของจำนวนเฉพาะ 2 จำนวนเสมอ (จำนวนเฉพาะคือ เลขที่ตัวมันเองกับเลข 1 เท่านั้นที่หารมันได้ลงตัว) เช่น 6 = 1+5, 12 = 5+7… นี่ก็เป็นการคาดการณ์ที่ยังไม่มีนักคณิตศาสตร์คนใดสามารถพิสูจน์ได้จวบจนปัจจุบัน
วงการฟิสิกส์มีโจทย์ข้อหนึ่งที่ต้องขบคิดมากเช่นกัน นั่นคือ เรื่อง ether เพราะได้มีการพบว่า เวลา Albert Michelson และ Edward Morley ใช้อุปกรณ์แทรกสอด แบบ Michelson หา ether โดยการแยกคลื่นแสงหนึ่งคลื่นออกเป็นสองคลื่น และให้คลื่นทั้งสองเคลื่อนที่ไปในสองทิศทางที่ตั้งฉากกัน เมื่อคลื่นทั้งสองสะท้อนจากกระจกราบที่ปลายทางแล้วกลับมารวมกันอีกครั้งหนึ่ง ตามปกติถ้าระยะทางที่แสงทั้งสองลำเดินทางมีค่าต่างกัน นักทดลองก็จะเห็นริ้วการแทรกสอด และถ้ามี ether จริง เวลาโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ether ที่มีในอวกาศจะทำให้ความเร็วของแสงในสองทิศทางที่ตั้งฉากกันแตกต่างกัน แต่ปรากฏว่า เมื่อคนทั้งสองหมุนอุปกรณ์แทรกสอด ริ้วการแทรกสอดมิได้เลื่อนตำแหน่งเลยแม้แต่น้อย นั่นแสดงว่า ธรรมชาติไม่มี ether การทดลองนี้จึงทำให้บรรดานักฟิสิกส์ที่ยังเคลือบแคลงและสงสัยในความถูกต้องของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของ Maxwell หาทางออกใหม่ เช่น Hendrik Lorentz กับ George Fitgerald ก็ได้เสนอคำตอบสำหรับเรื่องนี้ว่า กรณีวัตถุที่เคลื่อนที่ ความยาวของวัตถุจะหดตัวในแนวการเคลื่อนที่ แต่คนทั้งสองมิสามารถอธิบายได้ว่า เหตุใดวัตถุจึงหดตัว และอะไรทำให้วัตถุหดตัว
อีก 5 ปีต่อมาคือในปี 1905 Albert Einstein ซึ่งขณะนั้นทำงานเป็นเสมียนสำนักงานจดสิทธิบัตรอยู่ที่ Bern ในสวิสเซอร์แลนด์ จึงได้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษให้เป็นทางออกที่สมบูรณ์สำหรับปัญหา ether นี้
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein ได้ขยายขอบเขตการใช้ได้ของทฤษฎีการเคลื่อนที่ของ Newton ให้ครอบคลุมกรณีที่วัตถุมีความเร็วสูงถึงระดับใกล้ความเร็วแสง เพราะทฤษฎีกลศาสตร์ของ Newton เท่าที่ผ่านมา (ก่อนปี 1905) ล้วนใช้อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุที่มีความเร็วต่ำมาก เมื่อเทียบกับความเร็วแสง ซึ่งทฤษฎี Newton แถลงว่า เมื่อวัตถุถูกแรงกระทำ ความเร่งที่เกิดขึ้นจะทำให้วัตถุมีความเร็วมากขึ้นๆ หากเวลาผ่านไปนานนับล้านปี ความเร็วของวัตถุจะมีค่ามากกว่าความเร็วแสงซึ่งเป็นไปไม่ได้ เพื่อขจัดความเหลวไหลนี้ Einstein จึงตั้งสมมติฐานในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษให้ ไม่มีอะไรเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสง กรณีวัตถุมีความเร็วมาก Einstein ได้แสดงว่า เมื่อเวลาผ่านไปความเร็วที่เพิ่มของวัตถุจะยิ่งน้อย เพราะพลังงานที่เกิดขึ้นในเวลานั้นได้เปลี่ยนไปเป็นมวล ทำให้มวลของวัตถุเพิ่ม นั่นคือ Einstein ได้แสดงให้เห็นว่าพลังงานและมวลสามารถเปลี่ยนแปลงไปมากันได้ และสาเหตุที่เป็นเช่นนี้ เพราะคนทุกคนที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสม่ำเสมอจะวัดความเร็วแสงได้เท่ากัน ไม่ว่าเขาจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าใด และในทิศทางใด ความเร็วสัมบูรณ์ของแสงนี้ทำให้แนวคิดเรื่องระยะทาง เวลา และมวลที่ใครๆ ก่อนยุค Einstein คิดว่า มีค่าคงตัวสำหรับคนทุกคนจึงผิดอย่างมหันต์ เพราะในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ปริมาณเหล่านี้เป็นปริมาณสัมพัทธ์ นั่นคือ ระยะทาง เวลา และมวลขึ้นกับความเร็วของผู้สังเกต
ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein จึงสรุปฟันธงว่า ธรรมชาติไม่มี ether และเอกภพมี 4 มิติ คือ 3 มิติของระยะทาง (กว้าง ยาว สูง) และ I มิติของเวลา โดยมิติทั้ง 4 นี้ขึ้นกับกันและกันจนไม่สามารถแยกจากกันได้
ตลอดเวลาที่ผ่านมากว่า 100 ปีนี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein ได้รับการพิสูจน์โดยการทดลองว่าถูกต้องและสมบูรณ์ทุกประการ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องการตรวจสอบสูตร เช่น E = mc2 ก็ไม่มีข้อขัดแย้งแม้แต่น้อย ทฤษฎีนี้จึงเป็นเสาหลักหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ปัจจุบัน เพราะใช้ได้กับทุกการเคลื่อนที่ที่มีความเร็วสม่ำเสมอ
ในด้านฟิสิกส์ของความร้อนก็มีปัญหามากมายที่ต้องการคำอธิบาย เพราะในปลายคริสตศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ได้พบจากการทดลองว่า วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นต่างๆ ออกมา และถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้น สเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะขยับเลื่อนไปสู่คลื่นที่มีความถี่มากขึ้น (คือ ความยาวคลื่นน้อยลง) เช่น เหล็กยิ่งร้อน จะเปลี่ยนจากสีแดงเป็นสีน้ำเงิน นี่เป็นเหตุการณ์ที่ไม่มีทฤษฎีฟิสิกส์ใดๆ ในสมัยนั้นสามารถอธิบายได้ว่า ความเข้มของรังสีที่วัตถุร้อนเปล่งออกมานั้นขึ้นกับความถี่ของรังสี และอุณหภูมิของวัตถุอย่างไร
ในปี 1900 Max Planck แห่งมหาวิทยาลัย Berlin ในเยอรมนีจึงเสนอสมมติฐานเป็นทางออกว่า รังสีที่วัตถุร้อนเปล่งออกมาจะปรากฎในลักษณะก้อนพลังงาน (เหมือนเม็ดทราย) และ Planck เรียกก้อนพลังงานนี้ว่า quantum ซึ่งสามารถคำนวณค่าพลังงานของมันได้จากสมการ E=hv เมื่อ E คือพลังงานของ quantum, v คือ ความถี่ของคลื่น และ hคือค่าคงตัวของ Planck
องค์ความรู้ที่ Planck เสนอแนะนี้คือ พลังงานในธรรมชาติไม่สามารถมีค่าอะไรก็ได้อีกต่อไป แต่จะมีค่าเป็นจำนวนเต็มเท่าของ hvคล้ายๆ เป็นนัยว่า พลังงานก็มี “อะตอม” จากนั้น Einstein ก็ได้นำแนวคิดนี้ไปอธิบายปรากฎการณ์ photoelectric ที่เกิด เวลาโลหะบางชนิดได้รับแสงแล้วมีกระแสไฟฟ้าไหล ปัจจุบันหลักการนี้ถูกนำไปใช้อธิบายการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช การทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ และการทำงานของกล้องดิจิตัล เป็นต้น
การทดลองของ Ernest Rutherford ชาวนิวซีแลนด์ในปี 1910 ที่ได้ยิงกระสุน ซึ่งเป็นอนุภาคแอลฟาจากธาตุกัมมันตรังสีเรเดียมผ่านแผ่นทองคำเปลว และเห็นอนุภาคแอลฟาบางตัวกระดอนกลับ ทำให้ Rutherford พบว่า อะตอมมีนิวเคลียสอยู่ที่แกนกลาง และมีอิเล็กตรอนโครจรโดยรอบ โดยที่นิวเคลียสมีประจุบวก ในขณะที่อิเล็กตรอนมีประจุลบ ดังนั้น อะตอมจึงมีสถานะไฟฟ้าเป็นกลาง นอกจากนี้นิวเคลียสก็มีมวลมากเป็นพันเท่าของอิเล็กตรอน อีกทั้งขนาดของนิวเคลียสก็เล็กกว่าอะตอมประมาณแสนเท่า ดังนั้น ถ้านิวเคลียสมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร อิเล็กตรอนจะอยู่ห่างออกไปประมาณ 100 กิโลเมตร ขนาดที่เล็กมากเช่นนี้ทำให้มนุษย์ไม่สามารถเห็นอะตอมได้ด้วยตาเปล่า แต่สามารถเห็นได้โดยใช้รังสีเอ็กซ์ หรือรังสีแกมมา
ถึงปี 1913 Niels Bohr ได้เสนอทฤษฎีอะตอมไฮโดรเจนโดยการนำทฤษฎี quantum ของ Planck และแบบจำลองอะตอมของ Rutherford มาปรับใช้ในอะตอมเป็นครั้งแรก โดย Bohr ได้อธิบายว่า เวลาอิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากวงโคจรหนึ่งไปสู่อีกวงหนึ่ง จะมีการแลกเปลี่ยนพลังงานในรูปของก้อนพลังงาน quantum เสมอ ซึ่งจะปรากฎออกมาในรูปของแสง เพราะอิเล็กตรอนในวงโคจรต่างกัน มีพลังงานไม่เท่ากัน ดังนั้นแสงที่เปล่งออกมา จะมีความยาวคลื่นต่างๆ กัน ปรากฎเป็นเส้นสเปกตรัม (spectral line) มากมาย และเมื่อสเปกตรัมของธาตุที่แตกต่างกันจะไม่เหมือนกัน ดังนั้นการวิเคราะห์สเปกตรัมแสงจากดาวฤกษ์จะทำให้นักดาราศาสตร์รู้ว่า บนดาวฤกษ์ดวงนั้นมีธาตุอะไรบ้าง รวมทั้งช่วยตำรวจให้รู้ว่า ฆาตกรฆ่าเหยื่อโดยใช้สารพิษอะไร เป็นต้น
แบบจำลองอะตอมของ Bohr ทำให้ทุกคนเห็นภาพของอะตอมว่ามีลักษณะคล้ายระบบสุริยะ คือมีนิวเคลียสอยู่ตรงกลาง และมีอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อยู่ในวงโคจรต่างๆ กันเหมือนเหล่าดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ และเวลาอิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรจากวงนอกลงสู่วงใน พลังงานที่แตกต่างกันระหว่างอิเล็กตรอนในวงโคจรทั้งสองจะปรากฎออกมาในรูปของแสง
การอธิบายของ Bohr เช่นนี้เป็นการล้มล้างกฎฟิสิกส์ทุกกฎที่นักฟิสิกส์เคยใช้กันมาอย่างสิ้นเชิง เพราะ Bohr อธิบายว่า อิเล็กตรอนสามารถอยู่ได้เฉพาะในบางสถานที่รอบอะตอม แต่มิสามารถอยู่ได้ทุกหนแห่ง และเวลาอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบนิวเคลียส ทฤษฎีกลศาสตร์ของ Newton ระบุว่าอิเล็กตรอนจะต้องมีความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง และจะแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) ออกมา แต่ Bohr กำหนดว่า เวลาอิเล็กตรอนอยู่ในวงโคจร ทั้งๆ ที่มีความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลาง มันก็ไม่แผ่รังสีเลย อิเล็กตรอนจึงสามารถอยู่ในวงโคจรได้ชั่วนิจนิรันดร์ นั่นคือ อะตอมจะคงสภาพเสถียรตลอดไป แม้ทฤษฎีอะตอมไฮโดรเจนของ Bohr จะอธิบายการทดลองได้ดีสักปานใด แต่เมื่อมีการนำทฤษฎีนี้ไปใช้กับอะตอมของธาตุอื่นๆ ที่มีอิเล็กตรอนจำนวนมากกว่าหนึ่งอิเล็กตรอนขึ้นไป ผลปรากฎว่า ความสามารถในการอธิบายได้ลดลง เพราะอะตอมมีความซับซ้อนมากขึ้น
…โปรดติดตามตอน 3 (ตอนจบ) ในวันศุกร์หน้า...
เกี่ยวกับผู้เขียน
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ สุทัศน์ ยกส้าน ได้ทุกวันศุกร์
*******************************
