สมการฟิสิกส์เปลี่ยนโลก สมการฟิสิกส์เป็นประตูเปิดโลกทัศน์ที่แสนพิเศษ ทำให้เข้าใจความเป็นจริงของธรรมชาติและช่วยให้เราคาดการณ์สิ่งที่ไม่เคยสังเกตมาก่อนด้วยการใช้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องต่างๆ มาช่วยในการคาดคะเน การสร้างสมการทางฟิสิกส์จะช่วยให้เรามองสิ่งต่างๆ ได้ง่ายขึ้น เราจะต้องอาศัยความรู้ทางคณิตศาสตร์มาช่วยในการสร้างแบบจำลองและวิเคราะห์ ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจเลยที่การพัฒนาใหม่ๆ ทางคณิตศาสตร์มักจะควบคู่ไปกับความก้าวหน้าในการทำความเข้าใจจักรวาลของเรา จากประวัติศาสตร์ที่ปฏิวัติมุมมองตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน และพิจารณาตั้งแต่อนุภาคเล็กๆ ไปจนถึงจักรวาลอันกว้างใหญ่ บางทฤษฎีเราอาจจะต้องใช้จิตนการหรือมุมมองที่แตกต่างในการมอง จนทำให้บางทฤษฎีกว่าจะได้รับการยอมรับต้องใช้ระยะเวลาที่ยาวนาน แต่สิ่งเหล่านี้ก็ทำให้เกิดการพัฒนาและเปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆ บนโลกมากมาย ไม่ว่าจะเป็นเทคโนโลยีต่างๆ ที่ช่วยอำนวยความสะดวกสบายให้เราในปัจจุบันนี้ แต่แท้ที่จริงยังมีสมการที่สำคัญอีกหลายสมการที่เป็นรากฐานและยังไม่ได้กล่าวถึงในบทความนี้ เรามาดูกันว่าสมการที่เปลี่ยนโลกมีสมการไหนกันบ้าง สมการของนิวตัน (Newton’s Laws of Motion and Gravity, 1687) Sir Isaac Newton (ค.ศ. 1641 – 1725) เป็นนักฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ดาราศาสตร์ และปรัชญา ชาวอังกฤษ ได้อธิบายถึงกฎการเคลื่อนที่ (Laws of Motion) และความโน้มถ่วง (Laws of Gravity) กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน (Newton’s Laws of Motion) อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุในกรอบอ้างอิงเฉื่อยหรือกรอบอ้างอิงที่ไม่มีแรงลัพธ์กระทำกล่าวคือจะอยู่ในสภาวะหยุดนิ่งหรือเคลื่อนที่คงที่ มักจะอธิบายเวลาและอวกาศเป็นเนื้อเดียวกันและเท่ากันทุกทิศทาง (กรอบอ้างอิงคืออะไร? ก็คือสิ่งที่เรากำหนดหรือระบบพิกัดที่พิจารณาในการวัดหรือเทียบ) นิวตันได้เสนอกฎการเคลื่อนที่ไว้สามข้อ แนวคิดของนิวตันจะอธิบายถึงการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เกิดจากการทำของแรงและเกิดความเร่ง กฎความโน้มถ่วงของนิวตัน (Newton’s Laws of Gravity) อธิบายปรากฏการณ์ธรรมชาติที่ทำให้วัตถุทั้งหมดดึงดูดเข้าหากัน ด้วยสมการแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุ แนวคิดของแรงโน้มถ่วงจะอธิบายเกี่ยวกับแรงดึงดูดระหว่างวัตถุ กฎของนิวตันเป็นประวัติศาสตร์ทางวิทยาศาสตร์ที่น่าทึ่งและเป็นทฤษฎีที่อธิบายว่าทำไมวัตถุมีน้ำหนักและวัตถุตกสู่พื้นเมื่อปล่อย ทำไมดาวเคราะห์ถึงเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ หรือทำไมวัตถุท้องฟ้าทั้งหมดถึงเคลื่อนที่อย่างที่เป็นอยู่อย่างนั้นได้ ไม่ใช่แค่แรงโน้มถ่วงบนโลกหรือในระบบสุริยะของเราแต่คือทุกที่ในจักรวาล กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันใช้งานได้ดีมากเป็นเวลากว่าสองร้อยปี และจนกระทั่งจะถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งอธิบายเกี่ยวกับการเคลื่อนที่และแรงโน้มถ่วง เนื่องจากมีข้อผิดพลาดหลายอย่างในโครงสร้างของทฤษฎีของนิวตัน แต่ก็ถือว่าเป็นสิ่งที่เป็นรากฐานสำคัญในการพัฒนาทางด้านฟิสิกส์อย่างมากเลยทีเดียวภาพแสดงสมการการเคลื่อนที่ของนิวตัน ภาพจาก ผู้เขียน / ผู้เขียนภาพแสดงสมการความโน้มถ่วงของนิวตันภาพจาก ผู้เขียน / ผู้เขียน สมการคลื่น (Wave Equation, 1746) Jean-Baptiste le Rond d'Alembert (ค.ศ. 1717 - 1783) เป็นนักฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ ปรัชญา และทฤษฎีดนตรี ชาวฝรั่งเศส เขาได้หาคำตอบของทฤษฎีบทพื้นฐานของสมการคลื่นได้ สมการคลื่นอธิบายพฤติกรรมของคลื่น เช่น สายกีตาร์แบบสั่น ระลอกคลื่นในสระน้ำหลังจากขว้างก้อนหินลงไป หรือมีแสงออกมาจากหลอดไส้ การแก้ปัญหาโดยใช้สมการเชิงอนุพันธ์ สมการคลื่นเป็นสมการเชิงอนุพันธ์ขั้นต้น และเทคนิคที่พัฒนาขึ้นเพื่อแก้สมการได้เปิดประตูสู่การทำความเข้าใจสมการเชิงอนุพันธ์และสมการอื่นๆ ได้แก่ สมการควอนตัมของชเรอดิงเงอร์ภาพแสดงรูปแบบของสมการคลื่นภาพจาก ผู้เขียน / ผู้เขียน สมการแมกซ์เวลล์ (Maxwell’s Equation, 1865) James Clerk Maxwell (ค.ศ. 1831 – 1879) เป็นนักฟิสิกส์ชาวสกอตแลนด์ อธิบายพฤติกรรมและความสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก สมการของแมกซ์เวลล์มีอยู่ 4 สมการ อธิบายว่าไฟฟ้าและแม่เหล็กทำงานอย่างไรและสัมพันธ์กันอย่างไร การอธิบายแบบยุคคลาสสิกไฟฟ้าและแม่เหล็กจะพิจารณาแยกกัน แต่สมการของแมกซ์เวลล์ได้อธิบายสมการไฟฟ้าและแม่เหล็กมีความเกี่ยวข้องกันซึ่งเรียกกันว่า "แม่เหล็กไฟฟ้า" สมการแมกซ์เวลล์อาศัยหลักการจากสมการของนักฟิสิกส์อีกหลายคนได้แก่ สมการของเกาส์ สมการของฟาราเดย์ และสมการของแอมแปร์ แต่ฟิสิกส์ยุคใหม่อธิบายโดยอาศัยหลักการทางกลควอนตัมของแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ทว่าสมการของแมกซ์เวลล์ก็ยังเป็นพื้นฐานของสมการแม่เหล็กไฟฟ้าของฟิสิกส์ยุคใหม่ภาพแสดงรูปแบบสมการแม่เหล็กไฟฟ้าทั้ง 4 สมการของแมกซ์เวลล์ภาพจาก ผู้เขียน / ผู้เขียน สมการของไอน์สไตน์ (Einstein’s Equation, 1905) Albert Einstein (ค.ศ. 1879 – 1955) เป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ไอน์สไตน์ได้เปลี่ยนแนวคิดทางฟิสิกส์อย่างสิ้นเชิงด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ไอน์สไตน์อธิบายเกี่ยวกับมวลและพลังงาน และยังมีส่วนสำคัญในการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม ไอน์สไตน์อธิบายว่าสสารและพลังงานมีค่าเท่ากัน กล่าวคือสสารคือพลังงาน จนทำให้มีสมการที่โด่งดังคือ E = mc^2 และยังมีทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ทำให้เกิดแนวคิดต่างๆ เช่น ความเร็วของแสงมีขีดจำกัดและระยะเวลาที่แตกต่างกันไปสำหรับผู้ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน ไอน์สไตน์ยังได้ค้นพบปรากฎการณ์โฟโตอิเล็กทริก ซึ่งเป็นแนวทางสำคัญในการพัฒนาทฤษฎีควอนตัม ทฤษฎีสัมพัทธภาพอธิบายว่าแรงโน้มถ่วงเป็นการโค้งของอวกาศและเวลา และเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญครั้งแรกในการทำความเข้าใจแรงโน้มถ่วงของเราตั้งแต่กฎของนิวตัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจต้นกำเนิด โครงสร้าง และความเป็นไปของจักรวาลภาพแสดงรูปแบบสมการที่โด่งดังของไอน์สไตน์ภาพจาก ผู้เขียน / ผู้เขียน สมการของชเรอดิงเงอร์ (Schrödinger’s Equation, 1927) Erwin Rudolf Josef Alexander Schrödinger (ค.ศ. 1887 – 1961) เป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวออสเตรีย ชเรอดิงเงอร์อธิบายสมการหลักในกลศาสตร์ควอนตัม ในขณะที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายจักรวาลของเราซึ่งในระดับที่ใหญ่ที่สุด แต่ว่าสมการนี้อธิบายพฤติกรรมของอะตอมและอนุภาคย่อยของอะตอมที่มีขนาดเล็กมากๆ สมการชเรอดิงเงอร์ได้อธิบายความเป็นคลื่นของอนุภาคหรือที่เรียกกันว่าฟังก์ชันคลื่น กลศาสตร์ควอนตัมสมัยใหม่และทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเป็นสองทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดในประวัติศาสตร์ การสังเกตจากการทดลองทั้งหมดที่เราทำมาจนถึงปัจจุบันมีความสอดคล้องกับการคาดการณ์ทั้งหมด กลศาสตร์ควอนตัมยังจำเป็นสำหรับเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น พลังงานนิวเคลียร์ คอมพิวเตอร์ที่ใช้สารกึ่งตัวนำ และเลเซอร์ที่สร้างขึ้นจากปรากฏการณ์ทางควอนตัมภาพแสดงรูปแบบสมการฟังก์ชันคลื่นของ ชเรอดิงเงอร์ ที่อธิบายพฤติกรรมความเป็นคลื่นของอนุภาคภาพจาก ผู้เขียน / ผู้เขียนภาพหน้าปกจาก JESHOOTS.com / Pexelsเปิดประสบการณ์ความบันเทิงที่หลากหลายสุดปัง บน App TrueID โหลดเลย ฟรี !