บทความ
 เครื่องมือกล (Machine tools)
 Laws of Nature
 อวกาศ
 พลังงาน
 อิเล็กทรอนิกส์
 ทฤษฏีสัมพัทธภาพ
 ไครโอเจนิกส์
 เฮลิคอปเตอร์
 เกียร์อัตโนมัติ
 โทรศัพท์มือถือ
 ยาง
 รถไฟความเร็วสูง
 คลัตช์ และกระปุกเกียร์ธรรมดา
 เจ็ทแพ็ค
 แผ่นดินไหว
 คู่มือ ต้องรอด
 โรงไฟฟ้าพลังน้ำ
 ดาวเทียม
 เชื่อมโลหะใต้น้ำ
 กังหันลมผลิตไฟฟ้า
 เครื่องยนต์ดีเซล
 เครื่องยนต์เบนซิน
 คัมภีร์สงครามซุนวู ฉบับเข้าใจง่าย
 โลหะ
 ฟิสิกส์
 ปัญหาพระยามิลินท์
 ยานยนต์สมัยใหม่
 แมคาทรอนิกส์
 เครื่องกล 6 แกน
 เครื่องยนต์เจ็ท
 หุ่นยนต์
 สินค้า ผลงาน
 เขียนแบบ
 ออกแบบ คำนวณ
 วางโครงการ
 งานโลหะ
 อุปกรณ์
 เครื่องกล
วันนี้ 307
เมื่อวาน 1,739
สัปดาห์นี้ 307
สัปดาห์ก่อน 10,470
เดือนนี้ 40,395
เดือนก่อน 63,931
ทั้งหมด 1,393,933
  Your IP :35.168.111.191

18. ความน่าพิศวง ของทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษ

 

      เนื่องจากทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษ จะวัดค่าของเวลาที่มีความแตกต่างกันของผู้สังเกตการณ์ในแต่ละคน โดยที่แต่ละคนคอยดูเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นอยู่ในกรอบอ้างอิงของตนเอง

 

      เราจึงอาจไม่เห็นปรากฏการณ์ในเรื่องของ ความขัดแย้ง หรือพาราดอกซ์ (Paradoxes) ที่เกิดขึ้นจนกระทั่งสามารถสังเกตเห็นได้ชัดเจน

 

 

รูปวาดศิลปะในเรื่องความขัดแย้ง

ที่มา :  https://www.3ammagazine.com

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

 

หากสนใจหนังสือ ความรู้เพิ่มเติม

คลิก

 

 

รูปศิลปะที่เกี่ยวข้องกับเรื่องความขัดแย้ง

ที่มา :  https://cdn-images-1.medium.com

 

 

      ในที่นี้เรามาดูในเรื่องความขัดแย้งที่เกี่ยวกับเรื่องสัมพัทธภาพกัน ส่วนใหญ่แล้วความขัดแย้งมันสามารถแสดงให้เห็นว่า มันมีคำตอบที่เป็นตรรกะที่เป็นเหตุเป็นผลจนทำให้ผู้อ่านเห็นด้วย กับผลลัพธ์ที่มันเกิดขึ้น

 

      แต่เมื่อนำไปใช้กับทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษ สิ่งที่ได้คาดการณ์ไว้ และผลที่สังเกตออกมาได้ เรื่องความขัดแย้งที่ออกมาความจริงแล้วมีอยู่หลายอย่างด้วยกัน

 

      แต่การขัดแย้งที่สุดคลาสสิก ที่เราอาจเคยอ่านผ่าน หรือดูภาพยนตร์ผ่านมาแล้ว นั่นคือ เกี่ยวกับ คู่ฝาแฝด ที่เรียกว่า ปฏิทรรศน์ฝาแฝด หรือทวิน พาราดอกซ์ (Twin paradox) (ซึ่งจะได้กล่าวถึงรายละเอียดในตอนหลัง ๆ)

 

 

รูปตัวอย่างปฏิทรรศน์ฝาแฝด

ที่มา :  https://qph.fs.quoracdn.net

 

      เรามาดูตัวละครสมมติ เราสมมติว่ามีฝาแฝดสองคนชื่อ อะบี (Abhi: บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) และแชท (Chat: อยู่บนพื้นโลก) เป็นฝาแฝดกัน เมื่อทั้งคู่อยู่บนพื้นโลก ก็จะมีกรอบอ้างอิงเหมือนกัน

 

 

รูปความขัดแย้งฝาแฝด

ที่มา :  https://image.slidesharecdn.com

 

      แต่เมื่อใด ที่อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ที่ขึ้นไปอยู่ในยานอวกาศ และแชท (อยู่บนพื้นโลก) ที่อาศัยอยู่บนพื้นโลก คนหนึ่งต้องเดินทางไปด้วยยานอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง ซึ่งก่อนไปฝาแฝดแต่ละคนจะได้นาฬิกาที่เหมือนกัน และทั้งคู่ได้ตั้งเวลาของนาฬิกาให้ตรงกันเสียก่อน

 

      หลังจากที่ตั้งเวลาตรงกันแล้ว อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ได้เดินทางไปในยานที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 60 % ของความเร็วแสง (ประมาณ  299,792,458 เมตรต่อวินาที ´60/100 = 179,875,475 เมตรต่อวินาที)

 

      ในขณะที่อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) เดินทางไป ฝาแฝดทั้งสองจะเกิดความสัมพัทธกันของเวลาที่เป็นผลที่เกิดขึ้น (การหดตัว และการขยายตัวของเวลา) เพราะทั้งสองคนอยู่คนละกรอบอ้างอิง และคนหนึ่งก็เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สูงมาก ๆ

 

      เพื่อความเรียบง่าย แล้วให้เข้าใจง่าย เราจะสมมติว่า พวกเขามีวิธีการวัดเวลาที่แม่นยำในการวัดผลนี้ แต่ถ้าอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ไม่กลับมา ก็จะไม่มีคำตอบใด ๆ ในคำถามที่ว่ามันจะเกิดอะไรขึ้นบ้างในระหว่างฝาแฝดทั้งสอง

 

      แต่ถ้าหาก อะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) กลับมาสู่โลกล่ะ? ผลที่เกิดขึ้นในปรากฏการณ์ของความขัดแย้ง ทั้งคู่จะมีอายุที่แตกต่างกัน

     

      โดยอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) อายุจะหนุ่มกว่า เพราะเวลาเดินช้ากว่า ทำให้เขามีอายุน้อยกว่าแชท (อยู่บนพื้นโลก)

 

รูปความขัดแย้งฝาแฝด หรือทวินพาราดอกซ์

ที่มา :  https://www.rechargebiomedical.com

 

      เพื่อพิสูจน์เรื่องนี้ให้เห็นได้ชัด สิ่งที่พวกเขาต้องทำก็คือ มาดูเวลาในนาฬิกาของพวกเขากัน นาฬิกาของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง)  จะเดินช้ากว่า เมื่อเทียบกับนาฬิกาของแชท (อยู่บนพื้นโลก)

 

      ขณะที่แชท (อยู่บนพื้นโลก) อยู่ที่โลก และรอคอยการกลับมาของแฝดอีกคน เวลาของเขาจะผ่านไปเร็วกว่าของอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง) ทำให้มีคำถามว่า ทำไมเกิดขึ้นกรณีเช่นนี้

 

      แล้วถ้าหากทั้งคู่เดินทางด้วยความเร็ว 60 % ของความเร็วแสง เมื่อเทียบกับคนอื่น เมื่อฝาแฝดกลับมาถึงโลก เขาทั้งคู่ยังคงหนุ่มอยู่ แต่คนที่อยู่บนโลกจะอายุมากกว่าพวกเขา

 

 

      ประเด็นแรก ที่ต้องทำความเข้าใจก่อนคือ ความเร่งในสัมพัทธภาพพิเศษนี้ อาจเป็นเรื่องยุ่งยากเล็กน้อย  (แต่แท้จริงแล้ว มันสามารถจัดการอธิบายได้ดีกว่า เมื่อใช้ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์) ไม่ได้หมายความว่า สัมพัทธภาพพิเศษไม่สามารถควบคุมความเร่งได้

     

      เพราะในสัมพัทธภาพพิเศษสามารถทำให้คุณสามารถอธิบายความเร่งในแง่ของกรอบเฉื่อย ช่วยอธิบายในเรื่องของการช่วยเคลื่อนที่ (Co moving) กรอบเฉื่อยนี้ยอมถูกยอมรับในสัมพัทธภาพพิเศษ เพื่อดูความเคลื่อนไหวทั้งหมดสม่ำเสมอซึ่งหมายความถึงความเร็วคงที่ (ไม่เกิดความเร่ง)

 

      ประเด็นที่สอง คือ สัมพัทธภาพพิเศษเป็นทฤษฏีพิเศษ จากนี้ หมายถึงว่าสามารถใช้งานได้ในสถานการณ์ที่เป็นสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง ด้วยเหตุที่อวกาศ - เวลา เรียบแบน

 

      ในทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไป ไอน์สไตน์ จะรวมความเร่ง และแรงโน้มถ่วง ดังนั้น จากที่กล่าวก่อนหน้านี้จึงทำให้เกิดว่ามันมีความซ้ำซ้อน อย่างไรก็ตาม มันยังขาดแรงโน้มถ่วงในสัมพันธภาพพิเศษ จึงถูกเรียกว่า เป็นทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษ

 

      ตอนนี้ เรากลับไปที่ ความขัดแย้ง (พาราดอกซ์) ที่เกิดขึ้น ขณะที่ทั้งคู่มองว่าอีกฝ่ายหนึ่งหดตัว และชะลอตัว ที่ได้รับการเร่งความเร็วในการเข้าถึงความรู้สูงเป็นคนที่อายุน้อยกว่า

 

      ถ้าคุณศึกษาในเชิงลึกเข้าไปในโลกของ สัมพัทธภาพพิเศษ คุณจะรู้ว่าความเร่งไม่ใช่สิ่งที่สำคัญ มันเป็นแค่การเปลี่ยนกรอบอ้างอิง

 

      จนกระทั่งอะบี (บนยานความเร็วสูงเข้าใกล้ความเร็วแสง)   และแชท (อยู่บนพื้นโลก) กลับไปยังกรอบอ้างอิงซึ่งการเคลื่อนที่สัมพัทธเป็นศูนย์ (ที่พวกเขายืนอยู่ข้างกัน)

     

      พวกเขาจะไม่เห็นด้วยกับสิ่งที่คนอื่นบอกว่าเขาเห็น ซึ่งแปลกในการเห็น มีจริง ๆ ไม่ได้เป็นความขัดแย้ง ทั้งคู่ได้สังเกตว่าคนอื่นกำลังประสบกับ ผลความสัมพัทธ (Relativistic effects)

 

      เทคนิคหนึ่งที่ใช้ในการอธิบายในเรื่องของการเคลื่อนที่พลวัตของทวิน พาราดอกซ์ คือแนวคิดที่ชื่อว่า ปรากฏการณ์ดลอปเปอร์ (Relativistic Doppler Effect)

 

ในครั้งหน้า เรามาดูในรายละเอียดของเรื่องปรากฏการณ์ดลอปเปอร์กัน  

 

 

 

 

 

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

 

“ให้พึงนึกในใจว่า

เราไม่ได้มาเรียน จะเป็นฝรั่ง

เราเรียนเพื่อ เป็นคนไทย

ที่มีความรู้ เสมอฝรั่ง

พระราชดำรัสรัชกาลที่ 5 ประทานแก่นักเรียนทุน เมื่อปี 2440

 

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>

 

 

Share on Facebook
 
Google

WWW
http://www.thummech.com/
ฟังเพลงออนไลน์ คลิกเลย
 
Copyright © 2013-2015 Thummech All Rights Reserved. 
Powered by  ThaiWebPlus 
คนธรรมดามีความรู้คือคนฉลาด คนฉลาดมีความเข้าใจคือคนธรรมดา