อีเธอร์นำแสง (Luminiferous aether) สสารที่แปลกประหลาดที่สุดในเอกภพ
หนึ่งในความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ของนักฟิสิกส์ในช่วงสองร้อยปีก่อน คือ การทดลองที่แสดงให้เห็นว่าแสงสามารถแทรกสอดและเลี้ยงเบนได้อย่างคลื่น ทำให้ทฤษฎีคลื่นแสงได้รับการยอมรับ
ธรรมชาติของแสงดูเหมือนจะคลี่คลายจนไม่มีอะไรให้ศึกษาอีก แต่ในความจริงมันกลับนำไปสู่ปัญหาใหญ่ที่ทำให้นักฟิสิกส์ปวดหัวนานนับร้อยปี นั่นคือ ปัญหาเกี่ยวกับตัวกลาง (Medium)
ในยุคนั้น คลื่นที่นักฟิสิกส์รู้จักดีล้วนแล้วแต่เคลื่อนที่ไปบนตัวกลาง เช่น คลื่นเชือกเคลื่อนที่ไปบนเส้นเชือก , คลื่นเสียงเคลื่อนที่ไปบนอากาศ , คลื่นน้ำเคลื่อนที่ไปบนน้ำ ถ้าปราศจากซึ่งตัวกลางแล้วคลื่นเหล่านี้ย่อมไม่สามารถเคลื่อนที่ไปได้
คำถามคือแล้วคลื่นแสงเคลื่อนที่ไปบนตัวกลางอะไร?
นักฟิสิกส์ในยุคนั้นนึกไม่ออกว่าคลื่นแสงจะเคลื่อนที่โดยไม่มีสสารตัวกลางได้อย่างไร มันต้องมีตัวกลางสักอย่างที่ทำหน้าที่สั่นไหวไปมาเพื่อให้แสงเดินทางไปบนนั้นได้ ซึ่งนักฟิสิกส์เรียกมันว่า อีเธอร์นำแสง (Luminiferous aether)
อีเธอร์ เป็นคำเก่าแก่โบราณที่ตกทอดมาตั้งแต่ยุคกรีกโบราณโดยนักปราชญ์ในยุคนั้นเชื่อว่าอีเธอร์เป็นสสารแห่งสรวงสวรรค์ที่กระจายอยู่ทั่วไปในเอกภพ แน่นอนว่าอีเธอร์นำแสง (Luminiferous aether) นั้นเหมือนกับอีเธอร์ยุคโบราณในแง่ที่มันกระจายตัวอยู่ทั่วเอกภพ เพื่อเป็นตัวกลางให้แสงอาทิตย์และแสงจากดาวฤกษ์ต่างๆเดินทางผ่านอวกาศมาได้
แต่คำถามที่ตามมาคือ อีเธอร์นำแสง มีคุณสมบัติอย่างไร ?
อย่างแรกคือ มันต้อง "ไหล" ไปได้ทั่วจนเต็มเอกภพ ไม่มีมวล และ ไม่มีความฝืด เพราะมิเช่นนั้นมันจะส่งผลต่อการโคจรของดาวเคราะห์
แต่ปัญหาใหญ่คือ ในยุคนั้นนักฟิสิกส์รู้กันแล้วว่าแสงเป็นคลื่นตามขวาง* (transverse wave) ซึ่งคลื่นตามขวางหมายถึง คลื่นที่เคลื่อนที่ตั้งฉากกับการสั่นของตัวกลาง เช่น คลื่นในเชือกที่สะบัดขึ้นลง ส่วนคลื่นตามยาว คือ คลื่นที่เคลื่อนที่ในแนวเดียวกับการสั่นของตัวกลางเช่นคลื่นเสียง
แน่นอนว่าคลื่นตามขวางจะเคลื่อนไหวได้ก็ต่อเมื่อตัวกลางมีความแข็งในระดับหนึ่ง เพราะถ้าตัวกลางอ่อนยวบยาบ อนุภาคย่อมไม่สามารถเกาะเกี่ยวดึงกันให้ขึ้นลงในแนวตั้งฉากได้ และยิ่งถ้าคลื่นมีความถี่มาก ตัวกลางก็ยิ่งต้องแข็งมากไปด้วย
หลักฐานจากการทดลองต่างๆบ่งชี้ว่าแสงควรมีความถี่สูงมากทีเดียว ความถี่ที่สูงขนาดนี้ย่อมต้องการตัวกลางที่แข็งแกร่งกว่าเหล็กกล้านับล้านเท่า มิเช่นนั้นมันจะเหมือนกับการพยายามเอามือจับอากาศสะบัดขึ้นลงซึ่งเป็นไปไม่ได้
ปริศนาที่เกิดขึ้นตอนนี้คือ สรุปแล้วอีเธอร์มีสภาพเป็นอย่างไรกันแน่ ระหว่างแข็งสุดๆ หรือโปร่งสุดๆ
นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่จำนวนมากระดมสรรพกำลังเค้นสมองเพื่อหาทางตรวจจับอีเธอร์ให้ได้ มีการคำนวณคุณสมบัติต่างๆที่มันควรจะมี ตั้งแต่คุณสมบัติเชิงความร้อน ไปจนถึงสภาพยืดหยุ่น
- บางทฤษฎีเสนอว่าอีเธอร์อาจจะโปร่งเบาจนไม่ทำปฏิกิริยากับสิ่งใด แต่เมื่อเจอกันการสั่นไหวความถี่สูงของแสง มันก็กลายสภาพจนแข็งขึ้นมา!
- บางทฤษฎี (Vortex theory of the atom) เสนอว่าการไหลวนของอีเธอร์ที่มีลักษณะเหมือนเกลียวทำให้เกิดอะตอมของสสารต่างๆขึ้น
โจเซฟ ลาร์เมอร์ (Joseph Larmor) นักฟิสิกส์ชาวไอริชผู้สร้างผลงานสำคัญมากมายไว้ในโลกฟิสิกส์ เคยเขียนหนังสือเรื่อง Aether and Matter ซึ่งอธิบายธรรมชาติของอีเธอร์ไว้โดยละเอียด
จะเห็นได้ว่ายุคนั้นเป็นยุคที่ยังไม่มีการค้นพบอะตอม ทฤษฎีต่างๆมากมายจึงถูกสร้างขึ้นอย่างสับสนอลหม่าน
ในที่สุดก็มีการทดลองที่ออกแบบมาเพื่อตรวจหาอีเธอร์ ซึ่งการทดลองนั้นกลายเป็นตำนานที่ทำให้นักฟิสิกส์ที่ได้รู้ผลถึงกับช็อก เพราะการทดลองดังกล่าวไม่สามารถตรวจจับอีเธอร์ได้เลย
ใครเล่าจะรู้ว่าวันหนึ่ง อีเธอร์จะเป็นหนึ่งในการวิจัยที่หลงทางครั้งใหญ่ของนักฟิสิกส์ เพราะทุกวันนี้เรารู้แล้วว่ามันไม่มีจริง แต่รู้ได้อย่างไรนั้นไว้จะเล่าให้ฟังในครั้งถัดๆไปครับ
*ในช่วงที่ทฤษฎีคลื่นแสงกำลังได้รับการยอมรับมากขึ้นเรื่อยๆนั้น นายทหารชาวฝรั่งเศส ชื่อ เอเตียน-หลุยส์ มาลุส (Étienne-Louis Malus) ค้นพบปรากฏการณ์โพลาไรเซชันเมื่อแสงเดินทางสะท้อนผิวของผลึกและเมื่อแสงเดินทางหักเหผ่านผลึกบางชนิด การค้นพบนี้ทำให้นักฟิสิกส์อย่างโทมัส ยัง และ ออกุสแต็ง-ฌ็อง แฟรแนล (Augustin-Jean Fresnel) สามารถสรุปได้ว่าแสงเป็นคลื่นตามขวาง
- 32
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
