Skip to content
Home » News » งานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของไอน์สไตน์

งานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของไอน์สไตน์

งานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของไอน์สไตน์ ปี พ.ศ. 2448 ขณะที่ไอน์สไตน์ทำงานอยู่ที่สำนักงานสิทธิบัตร ก็ได้ตีพิมพ์บทความ 4 เรื่องใน Annalen der Physik ซึ่งเป็นวารสารทางฟิสิกส์ชั้นนำของเยอรมนี บทความทั้งสี่นี้ในเวลาต่อมาเรียกชื่อรวมกันว่า “Annus Mirabilis Papers”

งานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของไอน์สไตน์

  • บทความเกี่ยวกับธรรมชาติเฉพาะตัวของแสง นำไปสู่แนวคิดที่ส่งผลต่อการทดลองที่มีชื่อเสียง คือปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก หลักการง่ายๆ ก็คือ แสงมีปฏิกิริยากับสสารในรูปแบบของ “ก้อน” พลังงาน (ควอนตา) เป็นห้วงๆ แนวคิดนี้เคยนำเสนอมาก่อนหน้านี้แล้วโดย แมกซ์ พลังค์ ในปี พ.ศ. 2443 ซึ่งเป็นแนวคิดที่ขัดแย้งกับทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแสงที่เชื่อกันอยู่ในยุคสมัยนั้น
  • บทความเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของบราวน์ อธิบายถึงการเคลื่อนไหวแบบสุ่มของวัตถุขนาดเล็กมากๆ ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากการกระทำของโมเลกุล แนวคิดนี้สนับสนุนต่อทฤษฎีอะตอม
  • บทความเกี่ยวกับอิเล็กโตรไดนามิกส์ของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นกำเนิดของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ แสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสงที่กำลังสังเกตอย่างอิสระ ณ สภาวะการเคลื่อนที่ของผู้สังเกตจะต้องมีการเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐานไปเหมือนๆ กัน ผลสืบเนื่องจากแนวคิดนี้รวมถึงกรอบของกาล-อวกาศของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่จะช้าลงและหดสั้นลง (ตามทิศทางของการเคลื่อนที่) โดยสัมพัทธ์กับกรอบของผู้สังเกต บทความนี้ยังโต้แย้งแนวคิดเกี่ยวกับ luminiferous aether ซึ่งเป็นเสาหลักทางฟิสิกส์ทฤษฎีในยุคนั้น ว่าเป็นสิ่งที่ไม่จำเป็น
  • บทความว่าด้วยสมดุลของมวล-พลังงาน (ซึ่งก่อนหน้านี้เชื่อว่ามันไม่เกี่ยวข้องกันเลย) ไอน์สไตน์ปรับปรุงสมการสัมพัทธภาพพิเศษของเขาจนกลายมาเป็นสมการอันโด่งดังที่สุดแห่งคริสต์ศตวรรษที่ 20 คือ E = mc2 ซึ่งบอกว่า มวลขนาดเล็กจิ๋วสามารถแปลงไปเป็นพลังงานปริมาณมหาศาลได้ ซึ่งเป็นจุดกำเนิดการพัฒนาของพลังงานนิวเคลียร์
งานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ของไอน์สไตน์
https://www.ubmthai.com/leksoundsmf3/index.php?topic=95689.0

แสง กับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ปี พ.ศ. 2449 สำนักงานสิทธิบัตรเลื่อนขั้นให้ไอน์สไตน์เป็น Technical Examiner Second Class แต่เขาก็ยังไม่ทิ้งงานด้านวิชาการ ปี พ.ศ. 2451 เขาได้เข้าเป็นอาจารย์ที่มหาวิทยาลัยแบร์น พ.ศ. 2453 เขาเขียนบทความอธิบายถึงผลสะสมของแสงที่กระจายตัวโดยโมเลกุลเดี่ยวๆ ในบรรยากาศ ซึ่งเป็นการอธิบายว่า เหตุใดท้องฟ้าจึงเป็นสีน้ำเงิน

ระหว่าง พ.ศ. 2452 ไอน์สไตน์ตีพิมพ์บทความ “Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung” (พัฒนาการของมุมมองเกี่ยวกับองค์ประกอบและหัวใจสำคัญของการแผ่รังสี) ว่าด้วยการพิจารณาแสงในเชิงปริมาณ ในบทความนี้ รวมถึงอีกบทความหนึ่งก่อนหน้านั้นในปีเดียวกัน ไอน์สไตน์ได้แสดงว่า พลังงานควอนตัมของมักซ์ พลังค์ จะต้องมีโมเมนตัมที่แน่นอนและแสดงตัวในลักษณะที่คล้ายคลึงกับอนุภาคที่เป็นจุด บทความนี้ได้พูดถึงแนวคิดเริ่มต้นเกี่ยวกับโฟตอน (แม้ในเวลานั้นจะยังไม่ได้เรียกด้วยคำนี้ ผู้ตั้งชื่อ ‘โฟตอน’ คือ กิลเบิร์ต เอ็น. ลิวอิส ในปี พ.ศ. 2469) และให้แรงบันดาลใจเกี่ยวกับความเกี่ยวพันกันระหว่างคลื่นกับอนุภาค ในวิชากลศาสตร์ควอนตัม

พ.ศ. 2454 ไอน์สไตน์ได้เป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยซูริก แต่หลังจากนั้นไม่นานเขาก็ยอมรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเยอรมัน ชาร์ลส์-เฟอร์ดินานด์ ในกรุงปราก ที่นี่ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับผลกระทบของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อแสง ซึ่งก็คือการเคลื่อนไปทางแดงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง และการหักเหของแสงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง บทความนี้ช่วยแนะแนวทางแก่นักดาราศาสตร์ในการตรวจสอบการหักเหของแสงระหว่างการเกิดสุริยคราสนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน เออร์วิน ฟินเลย์-ฟรอนด์ลิค ได้เผยแพร่ข้อท้าทายของไอน์สไตน์นี้ไปยังนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก

พ.ศ. 2455 ไอน์สไตน์กลับมายังสวิตเซอร์แลนด์และรับตำแหน่งศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเดิมที่เขาเป็นศิษย์เก่า คือ ETH เขาได้พบกับนักคณิตศาสตร์ มาร์เซล กรอสมานน์ ซึ่งช่วยให้เขารู้จักกับเรขาคณิตของรีมานน์และเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ และโดยการแนะนำของทุลลิโอ เลวี-ซิวิตา นักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลี ไอน์สไตน์จึงได้เริ่มใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนร่วมเข้ามาประยุกต์ในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของเขา มีช่วงหนึ่งที่ไอน์สไตน์รู้สึกว่าแนวทางนี้ไม่น่าจะใช้ได้ แต่เขาก็หันกลับมาใช้อีก และในปลายปี พ.ศ. 2458 ไอน์สไตน์จึงได้เผยแพร่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งยังคงใช้อยู่ตราบถึงปัจจุบัน ทฤษฎีนี้อธิบายถึงแรงโน้มถ่วงว่าเป็นการบิดเบี้ยวของโครงสร้างกาลอวกาศโดยวัตถุที่ส่งผลเป็นแรงเฉื่อยต่อวัตถุอื่น

ทฤษฎีแรงเอกภาพ

งานวิจัยของไอน์สไตน์หลังจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปมีหัวใจหลักอยู่ที่การพยายามทำให้ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงสามารถอธิบายคุณสมบัติของแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ปี พ.ศ. 2493 เขาได้พูดถึงแนวคิดเรื่อง “ทฤษฎีแรงเอกภาพ” ในวารสาร Scientific American ในบทความชื่อว่า “On the Generalized Theory of Gravitation” แม้เขาจะได้รับความยกย่องอยู่พอสมควร แต่ก็ไม่ค่อยได้รับการสนับสนุนในการวิจัยเรื่องนี้ และความทุ่มเทส่วนใหญ่ของเขาก็ไม่ประสบความสำเร็จ

ในความพยายามของไอน์สไตน์ที่จะรวมแรงพื้นฐานทั้งหมดเข้าในกฎเดียวกัน เขาได้ละเลยการพัฒนากระแสหลักในทางฟิสิกส์ไปบางส่วน ที่สำคัญคือแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ซึ่งไม่มีใครเข้าใจมากนักตราบจนอีกหลายปีผ่านไปหลังจากเขาเสียชีวิตไปแล้ว ขณะเดียวกัน แนวทางพัฒนาฟิสิกส์กระแสหลักเองก็ละเลยแนวคิดของไอน์สไตน์เกี่ยวกับการรวมแรงเช่นเดียวกัน ครั้นต่อมาความฝันของไอน์สไตน์ในการรวมกฎฟิสิกส์ทั้งหลายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงจึงเป็นแรงบันดาลใจสำคัญต่อแนวทางศึกษาฟิสิกส์ยุคใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งและทฤษฎีสตริง ขณะที่มีความตื่นตัวมากขึ้นในสาขากลศาสตร์ควอนตัมด้วย

แบบจำลองแก๊สของชเรอดิงเจอร์

ไอน์สไตน์แนะนำให้แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์นำเอาแนวคิดของมักซ์ พลังค์ไปใช้ ที่มองระดับพลังงานของแก๊สในภาพรวมมากกว่าจะมองเป็นโมเลกุลเดี่ยวๆ ชเรอดิงเงอร์ประยุกต์แนวคิดนี้ในบทความวิจัยโดยใช้การกระจายตัวของโบลทซ์มันน์เพื่อหาคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของแก๊สอุดมคติกึ่งคลาสสิก ชเรอดิงเงอร์ขออนุญาตใส่ชื่อไอน์สไตน์เป็นผู้เขียนบทความร่วม แต่ต่อมาไอน์สไตน์ปฏิเสธคำเชิญนั้น

ตู้เย็นไอน์สไตน์

พ.ศ. 2469 ไอน์สไตน์กับลูกศิษย์เก่าคนหนึ่งคือ ลีโอ ซีลาร์ด นักฟิสิกส์ชาวฮังการีผู้ต่อมาได้ร่วมในโครงการแมนฮัตตัน และได้รับยกย่องในฐานะผู้ค้นพบห่วงโซ่ปฏิกิริยา ทั้งสองได้ร่วมกันประดิษฐ์ ตู้เย็นไอน์สไตน์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวเลย และใช้พลังงานนำเข้าเพียงอย่างเดียวคือพลังงานความร้อน สิ่งประดิษฐ์นี้ได้จดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2473

บอร์กับไอน์สไตน์

ราวคริสต์ทศวรรษ 1920 มีการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมให้เป็นทฤษฎีที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น ไอน์สไตน์ไม่ค่อยเห็นด้วยนักกับการตีความโคเปนเฮเกนว่าด้วยทฤษฎีควอนตัม ซึ่งพัฒนาขึ้นโดย นีลส์ บอร์ กับ แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก ซึ่งอธิบายปรากฏการณ์ทางควอนตัมว่าเป็นเรื่องของความน่าจะเป็น ที่จะส่งผลต่อเพียงอันตรกิริยาในระบบแบบดั้งเดิม มีการโต้วาทีสาธารณะระหว่างไอน์สไตน์กับบอร์สืบต่อมาเป็นเวลายาวนานหลายปี (รวมถึงในระหว่างการประชุมซอลเวย์ด้วย) ไอน์สไตน์สร้างการทดลองในจินตนาการขึ้นเพื่อโต้แย้งการตีความโคเปนเฮเกน แต่ภายหลังก็ถูกบอร์พิสูจน์แย้งได้ ในจดหมายฉบับหนึ่งซึ่งไอน์สไตน์เขียนถึง มักซ์ บอร์น ในปี พ.ศ. 2469 เขาบอกว่า “ผมเชื่อว่า พระเจ้าไม่ได้สร้างสรรพสิ่งด้วยการทอยเต๋า”

ไอน์สไตน์ไม่เคยพอใจกับสิ่งที่เขาได้รับรู้เกี่ยวกับการอธิบายถึงธรรมชาติที่ไม่สมบูรณ์ในทฤษฎีควอนตัม ในปี พ.ศ. 2478 เขาค้นคว้าเพิ่มเติมในประเด็นเหล่านี้ร่วมกับเพื่อนร่วมงานอีก 2 คน คือ บอริส โพโดลสกี และ นาธาน โรเซน และตั้งข้อสังเกตว่า ทฤษฎีดังกล่าวดูจะต้องอาศัยอันตรกิริยาแบบไม่แบ่งแยกถิ่น ต่อมาเรียกข้อโต้แย้งนี้ว่า EPR พาราด็อกซ์ (มาจากนามสกุลของไอน์สไตน์ โพโดลสกี และโรเซน) การทดลอง EPR ได้จัดทำขึ้นในเวลาต่อมา และได้ผลลัพธ์ที่ช่วยยืนยันการคาดการณ์ตามทฤษฎีควอนตัม

สิ่งที่ไอน์สไตน์ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดของบอร์เกี่ยวพันกับแนวคิดพื้นฐานในการพรรณนาถึงวิทยาศาสตร์ ด้วยเหตุนี้การโต้วาทีระหว่างไอน์สไตน์กับบอร์จึงได้ส่งผลสืบเนื่องออกไปเป็นการวิวาทะในเชิงปรัชญาด้วย

https://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%AD%E0%B8%B1%E0%B8%A5%E0%B9%80%E0%B8%9A%E0%B8%B4%E0%B8%A3%E0%B9%8C%E0%B8%95_%E0%B9%84%E0%B8%AD%E0%B8%99%E0%B9%8C%E0%B8%AA%E0%B9%84%E0%B8%95%E0%B8%99%E0%B9%8C

1ม.ค.1905(วันที่ประมาณการ)