คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่สองทฤษฎีทางฟิสิกส์
เว็บสล็อต ของศตวรรษที่ 20 – ทฤษฎีควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพ – บอกเราจริง ๆ หรือไม่? นักฟิสิกส์ทุกคนมองว่าทฤษฎีเหล่านี้เป็นตัวแบ่งส่วนสำคัญในมุมมองโลก หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าฟิสิกส์คลาสสิก ซึ่งมีอยู่จนถึงปลายศตวรรษที่สิบเก้า
ปัญหาในการพิจารณาปรากฏการณ์เหล่านี้และสาเหตุที่ไม่ค้นพบทฤษฎีก่อนหน้านี้ ส่วนใหญ่มาจากปัญหาด้านสเกล ทฤษฎีสัมพัทธภาพเกี่ยวข้องกับความเร็วแสงที่สูงมาก ในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมมีลักษณะเฉพาะด้วยควอนตัมของพลังค์ที่เล็กมากของพลังค์ ดังนั้น โดยทั่วไปแล้ว ในการ ‘เห็น’ ปรากฏการณ์เชิงสัมพันธ์โดยตรง เราต้องใช้ความเร็วเกินกว่าระดับที่คนคุ้นเคย ในขณะที่ปรากฏการณ์ควอนตัมสามารถเห็นได้โดยการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระดับที่เล็กมากเท่านั้น
ในปี 1938 นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียชื่อ George Gamow ซึ่งขณะนั้นอาศัยอยู่ในสหรัฐอเมริกา ได้คิดค้นแนวคิดที่สง่างามในการพิจารณาปรากฏการณ์ที่เราจะประสบถ้าความเร็วของแสงไม่เกิน 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที แต่กลับเป็นความเร็ว ทำได้โดยนักปั่นจักรยานเร็ว และถ้าการกระทำของพลังค์มีขนาดใหญ่พอที่ปรากฏการณ์ควอนตัมจะเป็นส่วนหนึ่งของประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน Gamow ได้คิดค้น “Mr Tompkins” เสมียนธนาคารที่อยากรู้อยากเห็นเกี่ยวกับฟิสิกส์สมัยใหม่ ได้เข้าร่วมการบรรยายสาธารณะที่มหาวิทยาลัยในท้องถิ่น อย่างไรก็ตาม ด้วยสมาธิที่ค่อนข้างสั้น เขาผล็อยหลับไประหว่างการบรรยายและฝันที่จะอยู่ในโลกที่แปลกประหลาดเช่นนี้ ในความฝันของเขา เขาขี่จักรยานที่แบนราบสัมพัทธภาพ เล่นบิลเลียดที่ความไม่แน่นอนของควอนตัมเพิ่มความตื่นเต้นให้กับเกมอย่างมาก
หนังสือของ Gamow ได้รับการตีพิมพ์ในปี 1939 ในชื่อMr Tompkins in Wonderlandโดยมีภาคต่อMr Tompkins Explores the Atomในปี 1944 หนังสือทั้งสองเล่มปรากฏร่วมกันในชื่อMr Tompkins ในหนังสือปกอ่อน (สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์) ในปี 1965
แม้ว่าเรื่องราวที่มีเสน่ห์เหล่านี้สร้างความสุข
ให้กับนักฟิสิกส์หลายคน แต่บางเรื่องกลับกลายเป็นเรื่องล้าสมัยไปเสียแล้ว แม้ว่าจะยังคงเป็นเอกสารทางประวัติศาสตร์ที่น่าสนใจก็ตาม จากพัฒนาการของฟิสิกส์ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 นักฟิสิกส์ รัสเซลล์ สแตนนาร์ด นักเขียนวิทยาศาสตร์ยอดนิยมซึ่งบางทีอาจรู้จักลุงอัลเบิร์ต เป็นอย่างดีไตรภาคเด็กที่เกี่ยวข้องกับการผจญภัยของไอน์สไตน์ รับหน้าที่เขียนเรื่องราวบางเรื่องใหม่และเพิ่มเนื้อหาใหม่ มีประโยชน์อย่างยิ่งคือการเพิ่มเติมของเขาในจักรวาลวิทยา ซึ่งรวมถึงหลุมดำและทฤษฎีฟิสิกส์อนุภาคแบบรวมเป็นหนึ่งสมัยใหม่ มีคำอธิบายที่สวยงามของการแทนค่า SU (3) ซึ่งอธิบายว่าอนุภาคมูลฐานสามารถเข้าใจได้อย่างไรบนพื้นฐานของสมมาตรที่ลึกกว่า และวิธีที่ควาร์กสามารถสังเคราะห์อนุภาคใหม่ทั้งหมดที่สังเกตพบในฟิสิกส์พลังงานสูงได้
แน่นอนว่างานที่ยากที่สุด ทั้งในสมัยของ Gamow และในปัจจุบัน คือการอธิบายกลศาสตร์ควอนตัมต่อสาธารณชนทั่วไป นี่เป็นเพราะแนวคิดของแนวคิดนี้ขัดกับสัญชาตญาณโดยสิ้นเชิง และเพราะว่าแม้แต่นักฟิสิกส์ในปัจจุบันก็ไม่เห็นด้วยเกี่ยวกับความหมายในเชิงปรัชญา จึงไม่น่าแปลกใจที่การนำเสนอดั้งเดิมของ Gamow อาจไม่เป็นที่พอใจในวันนี้
Stannard ได้เขียนส่วนสำคัญของบทดั้งเดิมของ Gamow เกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม แต่ก็ไม่ได้ทำให้ชัดเจนขึ้นเสมอไป ในขณะที่ Gamow เริ่มคำอธิบายโดยใช้การเปรียบเทียบกับลูกบิลเลียด โดยไม่ได้อธิบายอย่างชัดเจนว่าทำไมแนวคิดของกลศาสตร์ควอนตัมจึงแปลกมาก และทำให้ผู้อ่านค่อนข้างมืดมน สแตนนาร์ดเริ่มด้วยการอธิบายว่าเราไม่สามารถหาค่าการวัดที่แม่นยำสำหรับเส้นทางของ อนุภาคมูลฐานเนื่องจากการรบกวนที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่เกิดจากกระบวนการวัด แม้ว่าการอภิปรายจะถูกต้อง แต่อาจทำให้ผู้อ่านเชื่อว่าในขณะที่เราไม่สามารถระบุได้อย่างแม่นยำ กล่าวได้ว่า คุณสมบัติของอนุภาคมูลฐานเนื่องจากความซุ่มซ่ามของอุปกรณ์ของเรา อนุภาคอาจยังคงมีคุณสมบัติที่กำหนดไว้อย่างดี ตำแหน่งนี้ไม่สามารถป้องกันได้ในวันนี้
นอกจากนี้ ในการอภิปรายของเขาเกี่ยวกับ ‘ป่าควอนตัม’ สแตนนาร์ดได้แนะนำการทดลองการเลี้ยวเบนสองช่องที่มีชื่อเสียงโดยใช้การเปรียบเทียบของเนื้อทราย ซึ่งหลบหนีจากสิงโตที่จู่โจมผ่านช่องว่างสองช่องในแนวป้องกัน การเลี้ยวเบนควอนตัม และจบลงที่ด้านหน้าของสิงโต รออยู่ที่ตำแหน่งที่คาดว่าจะมีการรบกวนสูงสุด ความคล้ายคลึงกันซึ่งน่าดึงดูดใจแม้ว่าจะเป็นเรื่องที่ไม่ถูกต้องตรงที่สแตนนาร์ดกล่าวว่าเนื้อทรายไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากทำตัวตามที่พวกเขาทำเพราะว่าพลวัตของพวกมันถูกควบคุมโดยกลศาสตร์ควอนตัม สิ่งนี้ไม่ถูกต้อง เพราะเนื้อทรายจำเป็นต้องเข้าใกล้รั้ว ‘กรีดสองช่อง’ ในมุมที่ต่างกันเล็กน้อย เพื่อให้การแทรกสอดของพวกมันอยู่ระหว่างสิงโตตัวเมียที่รออยู่ เพื่อหลบหนี
อันที่จริง จากมุมมองของฟิสิกส์สมัยใหม่ เป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างคำอธิบายภาพโดยละเอียดของสิ่งที่เกิดขึ้นในการทดลองควอนตัมระหว่างการเตรียมระบบกับการสังเกตขั้นสุดท้าย ดังนั้น แม้แต่ภาพวาดของ Gamow ที่แสดงความน่าจะเป็นของเมฆหรือเสือที่เปื้อนคราบ ก็ควรใช้เกลือเม็ดจำนวนมาก เมื่อพิจารณาถึงความไม่ถูกต้องตามหลักการแล้ว อาจเป็นการดีกว่าที่จะคงร่างเดิมของ Gamow ไว้ และด้วยเหตุนี้ผ่านความแปลกตาทางประวัติศาสตร์ของพวกเขา จึงบอกเป็นนัยว่าภาพแนวความคิดนั้นล้าสมัย แทนที่จะแทนที่ด้วยภาพใหม่ที่ยังคงมีข้อจำกัดที่ร้ายแรง
ที่กล่าวว่าแม้ว่าการนำเสนอกลศาสตร์ควอนตัมอย่างถูกต้องแก่ผู้อ่านทั่วไปจะยังคงท้าทายอยู่บ้าง แต่The New World of Mr Tompkinsเป็นหนังสือที่น่ารักซึ่งฉันแน่ใจว่าทุกคนที่สนใจในฟิสิกส์สมัยใหม่ตั้งแต่อายุ 11 ขึ้นไปจะ เพลิดเพลินอย่างมหาศาล เว็บสล็อต
