10 สุดยอดนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลกกับผลงานเด่นและสมการดัง

นักฟิสิกส์คือผู้ที่ศึกษาค้นคว้าพัฒนาความรู้เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพอย่างกว้างขวางในทุกขนาด ตั้งแต่อนุภาคขนาดเล็กระดับต่ำกว่าอะตอมซึ่งเป็นส่วนประกอบของสสารไปจนถึงพฤติกรรมของวัตถุขนาดใหญ่มากในเอกภพ ผลงานของนักฟิสิกส์มีส่วนสำคัญอย่างมากต่อการพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรมซึ่งมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตและการเปลี่ยนแปลงทางสังคมของมนุษย์ นักฟิสิกส์ชั้นนำเป็นผู้ที่ค้นพบหรือคิดค้นพัฒนาองค์ความรู้ใหม่ทางฟิสิกส์ที่มีความสำคัญซึ่งมักจะออกมาในรูปทฤษฎีหรือกฎทางฟิสิกส์โดยมีสมการคณิตศาสตร์ที่ใช้สำหรับคำนวณค่าต่างๆตามทฤษฎีหรือกฎเหล่านั้นกำกับอยู่ด้วยเสมอ สมการที่นักฟิสิกส์คิดค้นขึ้นมาเพียงสมการเดียวอาจเปลี่ยนแปลงโลกของเราทั้งใบได้เลย

และต่อไปนี้คือ 10 สุดยอดนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลกกับผลงานเด่นและสมการดังของพวกเขา

1. อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein)albert-einstein-1

อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (ค.ศ. 1879 – 1955) นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวเยอรมันเชื้อสายยิวถือสัญชาติสวิสและอเมริกัน เป็นผู้คิดค้นทฤษฎีสัมพัทธภาพหนึ่งในสองเสาหลักของฟิสิกส์สมัยใหม่ร่วมกับกลศาสตร์ควอนตัม เขาเป็นเจ้าของสูตรที่โด่งดังที่สุดในโลก E = mc2 ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกและจากการทำประโยชน์แก่ฟิสิกส์ทฤษฎี หลังจากที่ไอน์สไตน์ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปีค.ศ. 1915 เขาก็กลายเป็นผู้ที่มีชื่อเสียงซึ่งเป็นเรื่องที่ไม่ค่อยธรรมดานักสำหรับนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง เขาเป็นที่เคารพนับถือในความรู้แจ้งเห็นจริงในจักรวาลซึ่งช่วยสร้างแรงบันดาลใจให้แก่นักวิทยาศาสตร์จำนวนมาก กลายเป็นแบบอย่างและสัญลักษณ์ของความฉลาดหรือความอัจฉริยะ ดังคำที่มีผู้ยกย่องเขาว่า “ไอน์สไตน์มีความหมายเดียวกันกับอัจฉริยะ”

ไอน์สไตน์ถือว่าเป็นผู้ที่เรียนรู้ได้ช้าเนื่องจากมีความบกพร่องทางการอ่านเขียน (Dyslexia) แต่เขากลับบอกว่าการพัฒนาทฤษฎีของเขาเป็นผลมาจากความเชื่องช้านี่เอง เพราะเขามีเวลาครุ่นคิดถึงอวกาศและเวลามากกว่าเด็กคนอื่น ในช่วงเริ่มต้นทำงานวิจัยไอน์สไตน์คิดว่ากลศาสตร์ของนิวตันไม่เพียงพอที่จะรวมกฎของกลศาสตร์ดั้งเดิมหรือกลศาสตร์ของนิวตันเข้ากับกฎของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้ นำไปสู่การคิดค้นพัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ต่อมาเขาได้ขยายทฤษฎีให้ครอบคลุมไปถึงสนามแรงโน้มถ่วงด้วยจึงเกิดเป็นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งใช้อธิบายโครงสร้างของจักรวาลได้ เขายังมีผลงานด้านกลศาสตร์เชิงสถิติและทฤษฎีควอนตัม รวมไปถึงทฤษฎีอนุภาคและการเคลื่อนที่ของโมเลกุล ไอน์สไตน์ได้ตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์มากกว่า 300 ชิ้นและงานอื่นที่ไม่ใช่วิทยาศาสตร์อีกกว่า 150 ชิ้น ทุกวันนี้ไอน์สไตน์ยังคงเป็นที่รู้จักดีในฐานะนักวิทยาศาสตร์ที่โด่งดังที่สุดทั้งในวงการวิทยาศาสตร์และนอกวงการ

ผลงานเด่น :

– ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
– ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
– ทฤษฎีโฟตอนกับความเกี่ยวพันระหว่างคลื่นและอนุภาค
– ทฤษฎีควอนตัมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอะตอมในของแข็ง

สมการดัง :

albert-einstein-3

→ ความสมมูลระหว่างมวล-พลังงาน คือหลักการที่มวลของวัตถุสามารถวัดได้จากขนาดของพลังงานของวัตถุนั้นๆ ในหลักการนี้พลังงานภายในรวมของวัตถุมีค่าเท่ากับผลคูณระหว่างมวลนิ่งกับตัวแปลงหน่วยที่เหมาะสมในการเปลี่ยนหน่วยมวลไปเป็นหน่วยพลังงานดัง ไอน์สไตล์เสนอหลักการนี้ไว้เมื่อปี 1905 แสดงด้วยสมการด้านบน โดยที่ E = พลังงาน, m = มวล และ c = ค่าความเร็วแสงในสุญญากาศ

albert-einstein-2

 

2. ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton)isaac-newton-1

ไอแซก นิวตัน (ค.ศ. 1642 – 1727) นักฟิสิกส์ นักคณิตศาสตร์ และนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษผู้ซึ่งเป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่มีอิทธิพลมากที่สุดตลอดกาลและมีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติทางวิทยาศาสตร์ หนังสือเล่มสำคัญของเขาที่ชื่อ Mathematical Principles of Natural Philosophy คือหนังสือที่มีอิทธิพลมากที่สุดในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ นิวตันได้คิดค้นกฎการเคลื่อนที่และกฎแรงโน้มถ่วงซึ่งเป็นกฎทางวิทยาศาสตร์ที่เป็นเสาหลักของการศึกษาจักรวาลทางกายภาพตลอดมา นิวตันแสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุบนโลกและวัตถุบนท้องฟ้าล้วนอยู่ภายใต้กฎธรรมชาติเดียวกัน นิวตันยังเป็นผู้สร้างกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงที่สามารถใช้งานจริงได้เป็นเครื่องแรก เป็นผู้พัฒนาทฤษฎีสี ค้นพบสเปกตรัมแสง คิดค้นกฎการเย็นตัว และศึกษาความเร็วของเสียง ผลงานของเขาช่วยให้การปฏิวัติวิทยาศาสตร์ก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น

นิวตันให้กำเนิดวิชาคณิตศาสตร์แขนงใหม่หลายเรื่องด้วยกันได้แก่วิชาแคลคูลัส (Calculus) ที่ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อแคลคูลัสเชิงอินทิกรัล (Integral Calculus) นิวตันยังค้นพบทฤษฎีบททวินาม (Binomial Theorem) และวิธีการกระจายอนุกรม (Method of Expression) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิชาพีชคณิต กล่าวกันว่าผลงานของนิวตันเป็นความก้าวหน้าอันยิ่งใหญ่ในทุกสาขาของคณิตศาสตร์ในยุคนั้น จากตำนานลูกแอปเปิลตกนำไปสู่การสร้างผลงานที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษยชาติอย่างอเนกอนันต์ เมื่อนิวตันเสียชีวิตลงพิธีศพของเขาจึงถูกจัดอย่างยิ่งใหญ่เทียบเท่ากษัตริย์ ศพของเขาฝังอยู่ที่มหาวิหารเวสต์มินสเตอร์เช่นเดียวกับกษัตริย์และพระบรมวงศานุวงศ์ชั้นสูงของอังกฤษ

ผลงานเด่น :

– คิดค้นกฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
– คิดค้นกฎแรงดึงดูดสากล
– พัฒนาวิชาแคลคูลัส
– คิดค้นทฤษฎีสี

สมการดัง :

isaac-newton-3

→ กฎความโน้มถ่วงสากลของนิวตัน ระบุว่าแต่ละจุดมวลในเอกภพจะดึงดูดจุดมวลอื่นๆด้วยแรงที่มีขนาดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของมวลทั้งสอง และเป็นสัดส่วนผกผันกับค่ากำลังสองของระยะห่างระหว่างกัน

isaac-newton-2

 

3. กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei)galileo-galilei-1

กาลิเลโอ กาลิเลอี (ค.ศ. 1564 – 1642) นักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ และนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีผู้มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการปฏิวัติวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ เป็นคนแรกที่นำคณิตศาสตร์และการทดลองมาใช้เป็นเครื่องมือในการพิสูจน์กฎเกณฑ์ทางธรรมชาติอย่างเป็นระบบอันเป็นรากฐานของกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน กาลิเลโอค้นพบและสร้างกฎเพนดูลัม (Pendulum) หรือกฎการแกว่งของนาฬิกาลูกตุ้มที่นำไปสู่การสร้างนาฬิกาให้เที่ยงตรง เขาได้ทดลองปล่อยวัตถุสองอย่างที่มวลไม่เท่ากันจากหอเอนปีซาแต่ตกถึงพื้นพร้อมกันที่ทุกคนจำได้ดี กาลิเลโอประดิษฐ์และพัฒนากล้องโทรทรรศน์ให้สามารถส่องดูดวงดาวได้อย่างชัดเจน กาลิเลโอพบว่าผิวดวงจันทร์ขรุขระมีภูเขาและหุบเหว พบว่าทางช้างเผือกอัดแน่นไปด้วยดาวฤกษ์จำนวนมาก พบวงแหวนของดาวเสาร์ พบจุดดับบนดวงอาทิตย์ พบดวงจันทร์บริวารสำคัญของดาวพฤหัสบดี 4 ดวง และจากการเฝ้าสังเกตการณ์ดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีนี่เองที่ทำให้กาลิเลโอพิสูจน์ได้ว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

การค้นพบว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์สนับสนุนทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสที่เสนอให้ดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางของจักรวาล ไม่ใช่ดวงอาทิตย์และดาวอื่นๆทั้งหมดโคจรรอบโลกอย่างที่เชื่อกันมานับพันปีได้ทำให้เกิดการต่อต้านจากศาสนจักรเพราะขัดแย้งกับคำสอนในสมัยนั้น กาลิเลโอถูกสั่งห้ามพูดเกี่ยวกับทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส แต่กาลิเลโอยังคงมุ่งมั่นค้นคว้าด้านดาราศาสตร์ต่อไปและมีผลงานเป็นหนังสือออกมาอีก ทำให้เขาถูกต่อต้านอย่างหนัก หนังสือก็ถูกห้ามขายในอิตาลี และตัวเขาถูกกล่าวหาเป็นคนนอกรีตต้องโทษจำคุก ต่อมาเขาถูกบังคับให้กล่าวคำขอโทษเพื่อแลกกับชีวิตและอิสระ แต่ยังถูกควบคุมในบ้านหลังหนึ่งตลอดชีวิต ระหว่างถูกควบคุมตัวเขาก็ยังมีผลงานเขียนหนังสือเล่มสำคัญ กระทั่งช่วงบั้นปลายชีวิตแม้ตาของเขาบอดทั้งสองข้างกาลิเลโอก็ยังทำงานวิจัยต่อไปโดยให้ลูกศิษย์ทำการสังเกตและรายงานผลให้เขาวิเคราะห์ เขาคือนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่โดยแท้

ผลงานเด่น :

– คิดค้นกฎเพนดูลัม
– พิสูจน์ทฤษฎีวัตถุหนักหรือเบาตกถึงพื้นพร้อมกันเสมอ
– พัฒนากล้องโทรทรรศน์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นจนส่องดูดาวได้
– ค้นพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดี 4 ดวง
– ค้นพบวงแหวนดาวเสาร์

สมการดัง :

galileo-galilei-3

→ กาลิเลโอค้นพบว่าวัตถุที่ถูกปล่อยให้ตกอย่างเสรีระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ได้แปรผันโดยตรงกับเวลายกกำลังสอง สมการข้างบนแสดงระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ตกลงมาจากจุดปล่อย เมื่อ S = ระยะทาง, g = ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก และ t = เวลา

galileo-galilei-2

 

4. นีลส์ บอร์ (Niels Bohr)niels-bohr-1

นีลส์ บอร์ (ค.ศ. 1885 – 1962) เป็นนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กผู้คิดค้นทฤษฎีอะตอมที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดและเป็นผู้ที่มีส่วนพัฒนาทฤษฎีควอนตัมให้มีความก้าวหน้าอย่างมาก บอร์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากผลงานการค้นคว้าเรื่องโครงสร้างของอะตอมและรังสีที่แผ่กระจายจากอะตอม เขาได้พัฒนาแบบจำลองของอะตอมมีโครงสร้างคล้ายกับระบบสุริยะที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ส่วนอะตอมมีนิวเคลียสเป็นศูนย์กลาง และมีอิเล็กตรอนหมุนรอบนิวเคลียสคล้ายกับดาวเคราะห์หมุนรอบดวงอาทิตย์ โดยอิเล็กตรอนมีวงโคจรหลายชั้นขึ้นอยู่กับระดับพลังงานของมัน และอิเล็กตรอนยังสามารถตกจากวงโคจรระดับพลังงานสูงมายังวงโคจรระดับพลังงานต่ำกว่าซึ่งเป็นกระบวนการปล่อยควอนตัมของพลังงานออกมา ซึ่งแบบจำลองนี้ได้กลายเป็นพื้นฐานสำคัญของทฤษฎีควอนตัม

บอร์เป็นศาสตราจารย์ผู้ก่อตั้งและเป็นผู้อำนวยการคนแรกของสถาบันวิจัยฟิสิกส์ทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนซึ่งมุ่งวิจัยเรื่องกลศาสตร์ควอนตัม เขายังได้ทำนายการคงอยู่ของธาตุที่มีเลขอะตอม 72 ที่ยังไม่ค้นพบ ซึ่งต่อมานักวิจัยของสถาบันของเขาเป็นผู้ค้นพบและตั้งชื่อตามชื่อมหาวิทยาลัยในภาษาลาตินว่า hafnium ระหว่างเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 บอร์ได้มีส่วนร่วมในโครงการแมนฮัตตันซึ่งมีการนำแนวคิดทฤษฎีการแตกตัวของอะตอมของเขาไปสร้างระเบิดปรมาณูเป็นผลสำเร็จ แต่ตัวบอร์เองคัดค้านการนำระเบิดปรมาณูไปใช้ในสงคราม เขาต่อสู้เรื่องนี้อย่างจริงจังและต่อเนื่องจนได้รับรางวัลปรมาณูเพื่อสันติภาพ (Atom for Peace Award) เป็นคนแรก อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ในยุคเดียวกันและเคยทำงานวิจัยร่วมกันกับบอร์ด้วยได้พูดถึงเขาว่า “ไม่มีใครรู้ว่าถ้าไม่มีนีลส์ บอร์แล้ว เราจะรู้เกี่ยวกับเรื่องของอะตอมได้อย่างไร”

ผลงานเด่น :

– ทฤษฎีโครงสร้างอะตอม
– ทฤษฎีควอนตัม
– รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์
– รางวัลปรมาณูเพื่อสันติภาพ

สมการดัง :

niels-bohr-3

→ แบบจำลองโครงสร้างอะตอมของบอร์ อธิบายถึงภาพของอะตอมว่าคือนิวเคลียสขนาดเล็กมากๆที่มีประจุบวก ล้อมรอบไปด้วยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่เป็นวงโคจรหลายชั้นรอบนิวเคลียส เมื่ออิเล็กตรอนกระโดดข้ามชั้นมีการปลดปล่อยหรือดูดซับพลังงาน ΔE เมื่อ h = ค่าคงที่ของพลังค์ และ v = ความถี่ของรังสี

niels-bohr-2

 

5. ไมเคิล ฟาราเดย์ (Michael Faraday)michel-faraday-1

ไมเคิล ฟาราเดย์ (ค.ศ. 1791 – 1867) เป็นนักฟิสิกส์และนักเคมีชาวอังกฤษผู้ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและเป็นผู้ตั้งกฏของอิเล็กโทรลิซิส ที่สำคัญเขาได้ประดิษฐ์คิดค้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ไม่ต้องใช้ปฏิกิริยาเคมีเป็นครั้งแรกคือไดนาโม (Dynamo) อันเป็นต้นแบบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในปัจจุบัน ซึ่งนำไปสู่ความก้าวหน้าและการใช้ประโยชน์จากไฟฟ้าอย่างอเนกอนันต์ นอกจากนี้เขายังเป็นผู้คิดค้นเหล็กกล้าไร้สนิมโดยการนำเหล็กมาผสมกับนิเกิลกลายเป็นเหล็กสเตนเสส (Stainless Steel) ซึ่งถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวาง และเขายังเป็นผู้ค้นพบเบนซิน ค้นพบการทำให้คลอรีนเป็นของเหลว รวมทั้งเป็นผู้บัญญัติศัพท์เกี่ยวกับไฟฟ้าและเคมีอีกหลายคำซึ่งยังใช้งานอยู่ถึงทุกวันนี้ เช่น lon, Electrode, Cathode และ Anode

ฟาราเดย์เกิดมาในครอบครัวยากจน เขาแทบไม่มีโอกาสทางการศึกษา แต่ด้วยความตั้งใจจริงที่จะเป็นนักวิทยาศาสตร์เขาจึงพยายามศึกษาด้วยตัวเอง ค่อยๆไต่เต้าไปทีละขั้นจากเด็กส่งหนังสือพิมพ์ ช่างเย็บปกและซ่อมหนังสือ จนมีโอกาสได้เป็นผู้ช่วยของนักวิทยาศาสตร์ ในที่สุดเขาก็ประสบความสำเร็จได้เป็นศาสตราจารย์วิชาเคมีประจำราชบัณฑิตยสภา (Royal Institution) และมีผลงานสำคัญทั้งทางฟิสิกส์และเคมี นับเป็นตัวอย่างที่น่านับถือในความมานะพยายามศึกษาเรียนรู้จนทำให้จากเด็กด้อยโอกาสกลายเป็นเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลกผู้ได้รับการยกย่องเป็น “บิดาแห่งไฟฟ้า”

ผลงานเด่น :

– ผู้ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า
– ประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือไดนาโม (Dynamo)
– คิดค้นเหล็กกล้าไร้สนิม (Stainless Steel)
– ค้นพบสารเบนซิน

สมการดัง :

michel-faraday-3

→ เป็นสมการตามกฎของฟาราเดย์เกี่ยวกับการเหนี่ยวนําทางแม่เหล็กไฟฟ้า (Faraday’s law of induction) ที่สรุปว่าขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนําเป็นปฏิภาคโดยตรงกับอัตราการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์แม่เหล็กที่ผ่านพื้นที่ในวงจรนั้น

michel-faraday-2

 

6. เจมส์ แมกซ์เวลล์ (James Maxwell)james-maxwell-1

เจมส์ แมกซ์เวลล์ (ค.ศ. 1831 – 1879) เป็นนักฟิสิกส์ชาวสกอตแลนด์ผู้คิดค้นทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเป็นการนำเอาคุณสมบัติของไฟฟ้า, แม่เหล็ก และแสงมารวมไว้ในสูตรคณิตศาสตร์อันเดียวกัน ทำให้ฟิสิกส์มีการพัฒนาก้าวหน้าไปอย่างมาก เขาแสดงให้เห็นว่าสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเดินทางผ่านช่องว่างในรูปแบบคลื่นด้วยความเร็วแสง สมการของแมกซ์เวลล์ (Maxwell’s equations) ที่เขาคิดค้นขึ้นนั้นเป็นการผสมผสานทางฟิสิกส์ที่ยิ่งใหญ่ครั้งที่ 2 ถัดจากครั้งแรกที่ไอแซก นิวตันได้ทำไว้ ผลงานการคิดค้นทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์นำไปสู่การทำนายการมีอยู่ของคลื่นวิทยุ และมีส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

แมกซ์เวลล์เป็นผู้เริ่มพัฒนาทฤษฎีจลน์ของก๊าซที่ใช้ในการอธิบายคุณสมบัติต่างๆของก๊าซ และเป็นผู้คิดค้นทฤษฎีพลังงานจลน์ของความร้อน (Kinetic Theory of Heat) นอกจากนี้เขายังเป็นผู้เสนอแนวคิดการถ่ายภาพสีโดยการถ่ายภาพขาวดำผ่านฟิลเตอร์สีแดง, สีเขียว และสีน้ำเงินแล้วนำมาซ้อนทับกัน และยังมีผลงานในการวิเคราะห์โครงสร้างแบบโครงถัก (Truss) อีกด้วย แมกซ์เวลล์ทำงานเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยอาเบอร์ดีน, มหาวิทยาลัยลอนดอน และมหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ที่ซึ่งเขารับตำแหน่งศาสตราจารย์ควบคุมห้องทดลองและได้ก่อตั้งห้องทดลองฟิสิกส์คาเวนดิชอันโด่งดัง ด้วยผลงานสำคัญทางฟิสิกส์มากมายทำให้แมกซ์เวลล์ได้รับการยกย่องเป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชั้นนำแห่งศตวรรษ

ผลงานเด่น :

– คิดค้นทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า
– พัฒนาทฤษฎีจลน์ของแก๊ส
– คิดค้นทฤษฎีพลังงานจลน์ของความร้อน

สมการดัง :

james-maxwell-3

→ สมการของแมกซ์เวลล์ (Maxwell’s equations) ประกอบด้วยสมการ 4 สมการใช้อธิบายถึงพฤติกรรมของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก รวมถึงปฏิกิริยาที่มีต่อสารต่างๆ สองสมการแรกบอกเราเกี่ยวกับผลกระทบและปรากฏการณ์ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ส่วนอีกสองสมการทำให้เห็นว่าทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กนั้นเป็นสิ่งๆเดียวกัน จึงทำให้สามารถเขียนรวมกันเป็นคำว่า “แม่เหล็กไฟฟ้า”

james-maxwell-2

 

7. มักซ์ พลังค์ (Max Planck)max-planck-1

มักซ์ พลังค์ (ค.ศ. 1858 – 1947) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวเยอรมันผู้ค้นพบก้อนพลังงานเล็กๆที่เรียกว่า “energy quanta” และเป็นผู้บุกเบิกการศึกษาทฤษฎีควอนตัมซึ่งได้ปฏิวัติความเข้าใจเกี่ยวกับอะตอมและอนุภาคย่อยของอะตอม แบบเดียวกับที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้ปฏิวัติความเข้าใจเกี่ยวกับอวกาศและเวลา และทั้งสองทฤษฎีนี้ก็เป็นเสาหลักของฟิสิกส์ในปัจจุบัน พลังค์ศึกษาปัญหาการแผ่รังสีของวัตถุดำและได้เสนอกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำของพลังค์ (Planck black-body radiation law) โดยใช้แนวคิดว่าพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต้องถูกปลดปล่อยในรูปของอนุภาคเล็กๆเรียกว่า ควอนตา มิได้ถูกปลดปล่อยเป็น “ก้อน” พลังงานใหญ่ และมีพลังงานอยู่ค่าหนึ่งขึ้นอยู่กับความถี่ของการแผ่รังสี ผลงานนี้ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์และกลายเป็นพื้นฐานสำคัญของทฤษฎีควอนตัม

ในกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำของพลังค์เขาได้เสนอสมการ E = nhv (เรียกว่า Planck’s postulate) เพื่อหาค่าพลังงานที่ถูกปลดปล่อย และทดลองหา h (ค่าคงที่ของพลังค์) ในสมการได้ใกล้เคียงกับค่าที่ใช้ในปัจจุบันอย่างมาก ทั้งสมการพลังงานและค่าคงที่ของพลังค์เป็นพื้นฐานสำคัญอย่างยิ่งในวิชากลศาสตร์ควอนตัม ไอน์สไตน์ได้นำสมการนี้ของพลังค์ไปปรับใช้ในการอธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล ความสำเร็จของพลังค์ได้รับการยกย่องอย่างสูง สมาคมฟิสิกส์เยอรมันได้นำชื่อเขาไปตั้งชื่อรางวัลระดับสูงสุดที่มอบให้แก่นักฟิสิกส์คือรางวัลเหรียญมักซ์ พลังค์ (Max Planck Medal) ซึ่งพลังค์เป็นผู้ได้รับในปีแรกร่วมกับไอน์สไตน์ แต่น่าเศร้าใจที่บั้นปลายชีวิตพลังค์ต้องพบกับโศกนาฏกรรมของครอบครัวเนื่องจากภรรยาและลูกอีก 4 คนต้องมาเสียชีวิตในช่วงระหว่างสงครามโลก รวมทั้งบ้านของเขาก็ถูกถล่มด้วยระเบิดจนเสียหายหมด ตัวเขาจึงต้องอยู่ในสภาพสิ้นหวังจนถึงวาระสุดท้ายของชีวิต

ผลงานเด่น :

– คิดค้นกฎการแผ่รังสีของวัตถุดำของพลังค์
– บุกเบิกการศึกษาทฤษฎีควอนตัม
– รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

สมการดัง :

max-planck-3

→ กฎของพลังค์ (Planck’s law) เป็นกฎที่อธิบายสเปคตรัมการแผ่รังสี (spectral radiance) คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทุกความยาวคลื่นจากวัตถุดำที่อุณหภูมิหนึ่งๆ สมการข้างบนเป็นกฎของพลังค์ที่เขียนในรูปฟังก์ชันของความยาวคลื่น

max-planck-2

 

8. ริชาร์ด ไฟน์แมน (Richard Feynman)richard-feynman-1

ริชาร์ด ไฟน์แมน (ค.ศ. 1918 – 1988) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกันผู้ได้รับการยกย่องให้เป็นนักฟิสิกส์ที่ทรงคุณค่าและมีอิทธิพลมากที่สุดหลังยุคสงครามโลกครั้งที่ 2 ผลงานสำคัญของเขาคือการพัฒนาทฤษฎีพลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม (Quantum Electrodynamics) หรือ QED ไฟน์แมนคิดค้นแผนภาพ Feynman Diagram และเทคนิค Feynman Path Integrals ขึ้นมาเพื่อใช้อธิบายและแก้ปัญหา QED อย่างได้ผล ทำให้ QED มีการพัฒนาอย่างกว้างขวางและมีความสมบูรณ์ ผลงานนี้ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ไฟน์แมนยังมีผลงานด้านฟิสิกส์เกี่ยวกับสภาพของไหลยิ่งยวดของฮีเลียมเหลวและฟิสิกส์อนุภาคอีกด้วย รวมทั้งมีบทบาทสำคัญในโครงการแมนฮัตตันที่สร้างระเบิดปรมาณูเป็นผลสำเร็จ เขาเป็นผู้ที่มีความคิดกว้างไกล เมื่อ 60 ปีก่อนได้เสนอแนวคิดการผลิตในระดับอะตอมที่เขามองเห็นถึงศักยภาพและความเป็นไปได้ซึ่งปัจจุบันกำลังเจริญรุ่งเรืองคือนาโนเทคโนโลยี จนเขาได้รับการยกย่องเป็นบิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี

ไฟน์แมนเป็นผู้ที่มีบุคลิกโดดเด่นซึ่งแตกต่างจากนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ เขาชอบวาดรูป เขียนหนังสือ เล่นละคร และที่ชอบเป็นพิเศษคือการตีกลองบองโก เป็นคนอารมณ์ดีสอนหนังสือได้สนุกสนานมีชีวิตชีวา สามารถอธิบายทฤษฏียากๆอย่างทฤษฎีพลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัมให้เด็กชั้นมัธยมปลายเข้าใจได้ เป็นอาจารย์ฟิสิกส์ในฝันของนักเรียนทุกคน บันทึกการสอนต่างๆของเขากลายมาเป็นชุดตำราฟิสิกส์ชื่อ Feynman Lectures on Physics ที่รู้จักกันดีทั่ววงการฟิสิกส์โลก ไฟน์แมนมีชีวิตรักที่ทั้งประทับใจและเศร้าสะเทือนใจจนมีการนำเรื่องราวของเขาไปสร้างภาพยนต์เรื่อง “Infinity” ก่อนเสียชีวิตไม่นานไฟน์แมนยังได้แสดงความอัจฉริยะอีกครั้งจากการไขปริศนาการระเบิดของกระสวยอวกาศแชลเลนเจอร์ซึ่งเป็นที่ยอมรับและถูกนำไปใช้ปรับปรุงการสร้างยานอวกาศรุ่นต่อมา

ผลงานเด่น :

– คิดค้นแผนภาพ Feynman Diagram
– คิดค้นเทคนิค Feynman Path Integrals
– รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

สมการดัง :

richard-feynman-3

→ แผนภาพ Feynman Diagram ใช้เพื่ออธิบายกลไกหรือกระบวนการที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคอิเล็กตรอนกับโฟตอน ซึ่งในปัจจุบันพบว่าสามารถใช้กับปฏิกิริยาหรือปฏิสัมพันธ์ (Interaction) ระหว่างอนุภาคมูลฐานทุกชนิดได้

richard-feynman-2

 

9. พอล ดิแรก (Paul Dirac)paul-dirac-1

พอล ดิแรก (ค.ศ. 1902 – 1984) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอังกฤษผู้มีส่วนสำคัญในการพัฒนาทั้งกลศาสตร์ควอนตัมและพลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม ได้รับการยกย่องในฐานะหนึ่งในบิดาของกลศาสตร์ควอนตัม ความท้าทายนักฟิสิกส์ในปัจจุบันคือการรวมแรงพื้นฐาน 4 แรงเข้าด้วยกันซึ่งก็คือการรวมทฤษฎีควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพนั่นเอง ดิแรกได้คิดค้นสมการที่รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเข้ากับสมการกลศาสตร์ควอนตัมได้สำเร็จ เรียกว่าสมการดิแรก (Dirac Equation) และจากการแก้สมการนี้ทำให้เขาพบว่ามีปฏิอนุภาค โดยเขาได้ประกาศเมื่อปี 1931 ว่าอิเล็กตรอนมี 2 ชนิดคือ ชนิดมีประจุไฟฟ้าลบซึ่งเป็นที่รู้จักกันดี และอีกชนิดมีประจุไฟฟ้าบวก หลังจากนั้นปีหนึ่งมีผู้ค้นพบว่ามีอยู่จริงเรียกว่าโปสิตรอน อีก 23 ปีต่อมาก็มีการค้นพบปฏิอนุภาคของโปรตอนเรียกว่าแอนติโปรตอน และหลังจากนั้นมีการค้นพบปฏิอนุภาคของอนุภาคอื่นๆเพิ่มอีก นำไปสู่การยอมรับในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบันว่าอนุภาคทุกชนิดจะมีปฏิอนุภาคเป็นคู่ๆกันอยู่

ผลงานเชิงทฤษฎีของดิแรกในเรื่องปฏิอนุภาคทำให้นักฟิสิกส์คนอื่นได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบปฏิอนุภาคจริงๆ ส่วนตัวเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์จากการค้นพบทฤษฎีอะตอมรูปแบบใหม่ ดิแรกเขียนตำราเกี่ยวกับวิชาควอนตัมชื่อ The Principle of Quantum Mechanics ซึ่งตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1930 และยังคงถือเป็น “คำภีร์ไบเบิล” ของวิชานี้จนถึงปัจจุบัน และเขายังมีผลงานอื่นด้านฟิสิกส์อีกมาก ดิแรกได้ดำรงตำแหน่ง Lucasian Professor of Mathematics แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์นานถึง 37 ปี ซึ่งเป็นตำแหน่งที่มีเกียรติอย่างสูงในวงการวิทยาศาสตร์ ไอแซก นิวตันก็เคยดำรงตำแหน่งนี้เป็นคนแรกๆ ด้วยผลงานที่สำคัญมากมายดิแรกจึงได้รับการยกย่องเป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์คนสำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 20

ผลงานเด่น :

– คิดค้นสมการดิแรก (Dirac Equation)
– ทำนายการมีอยู่ของปฏิอนุภาค (Anti-matter)
– เขียนตำรา The Principle of Quantum Mechanics
– รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

สมการดัง :

paul-dirac-3

→ นี่คือสมการดิแรก (Dirac Equation) ที่รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษเข้ากับสมการกลศาสตร์ควอนตัมและนำไปสู่การทำนายการมีอยู่ของปฏิอนุภาค (Anti-matter) สมการนี้ได้รับเลือกจากนักฟิสิกส์และนักคณิตศาสตร์ทั่วโลกให้เป็นสมการที่สวยงามที่สุดในโลกเมื่อปี 2016

paul-dirac-2

 

10. แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrödinger)erwin-schrödinger-1

แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (ค.ศ. 1887 – 1961) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวออสเตรียผู้ได้พัฒนาทฤษฎีควอนตัมโดยใช้ทฤษฎีคลื่นของสสาร ชเรอดิงเงอร์ได้เสนอบทความและสมการคลื่นที่ต่อมาเรียกว่า สมการชเรอดิงเงอร์ (Schrödinger equation) ซึ่งได้ปฏิวัติกลศาสตร์ควอนตัมอย่างมาก รวมถึงได้ปฏิวัติฟิสิกส์และเคมีทั้งหมดอีกด้วย นับเป็นหนึ่งในความสำเร็จทางฟิสิกส์ที่สำคัญที่สุดของศตวรรษที่ 20 สำหรับนักฟิสิกส์ในยุคควอนตัมสมการชเรอดิงเงอร์มีความสำคัญเทียบเท่ากับสมการการเคลื่อนที่ของนิวตัน (F = ma) ในกลศาสตร์แบบดั้งเดิม ด้วยผลงานสำคัญนี้ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมกับพอล ดิแรก นอกจากนี้เขายังมีผลงานด้านฟิสิกส์อื่นๆอีก เช่น กลศาสตร์สถิติ, เทอร์โมไดนามิกส์, ทฤษฎีสีและการมองเห็น ฯลฯ

หลังจากชเรอดิงเงอร์คบหาเป็นเพื่อนและติดต่อกับอัลเบิร์ต ไอน์ไตน์ผู้ซึ่งเชี่ยวชาญในเรื่องการทดลองทางความคิด เขาจึงได้เสนอการตีความปัญหาเรื่องแมวในกล่องที่เรียกกันว่าแมวของชเรอดิงเงอร์ (Schrödinger’s Cat) ซึ่งเป็นประเด็นเกี่ยวกับหลักการซ้อนทับของควอนตัม การทดลองทางความคิดเรื่องนี้มักถูกหยิบยกขึ้นมาในการตีความกลศาสตร์ควอนตัมอยู่เสมอจนถึงปัจจุบัน ชเรอดิงเงอร์มีความคิดต่อต้านพวกนาซี พออดอล์ฟ ฮิตเลอร์ครอบครองออสเตรียเขาจึงต้องหลบหนีออกจากประเทศตัวเองไปทำงานที่อื่นหลายประเทศ สุดท้ายได้ปักหลักเป็นผู้อำนวยการสถาบันฟิสิกส์ในกรุงดับลิน ประเทศไอร์แลนด์อย่างยาวนานถึง 17 ปีพร้อมกับตีพิมพ์ผลงานวิจัยมากกว่า 50 ชิ้นในหลากหลายหัวข้อ รวมถึงความพยายามในการสร้างทฤษฎีสนามรวม (Unified field theory) แม้จะไม่สำเร็จเช่นเดียวกับไอน์ไตน์

ผลงานเด่น :

– คิดค้นทฤษฎีคลื่นของสสาร
– คิดค้นสมการชเรอดิงเงอร์ (Schrödinger equation)
– รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

สมการดัง :

erwin-schrödinger-3

→ สมการชเรอดิงเงอร์เป็นสมการที่ใช้อธิบายระบบทางฟิสิกส์ที่เป็นผลจากปรากฏการณ์ควอนตัม สมการนี้เป็นสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยหรือที่รู้จักกันว่าสมการคลื่น โดยสามารถแก้สมการชเรอดิงเงอร์เพื่อหาพฤติกรรมการเคลื่อนที่ของคลื่นได้

erwin-schrödinger-2

 

ข้อมูลและภาพจาก   wikipedia, physicsdatabase, britannica

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *