กลศาสตร์ควอนตัม

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

บทความนี้ได้รับแจ้งว่า การใช้ภาษา การแปลภาษา การทับศัพท์ หรือการสะกดคำ สามารถปรับปรุงให้ดีขึ้นได้ ซึ่งอาจรวมถึงรูปแบบการเขียนที่อาจไม่ใช่สารานุกรม คุณสามารถช่วยแก้ไขปัญหานี้ได้! โดยการกดที่ปุ่ม แก้ไข ด้านบน จากนั้นแก้ไขภาษาให้สละสลวย และแก้ตัวสะกดให้ถูกต้อง ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ คู่มือ และ นโยบายวิกิพีเดีย

กลศาสตร์ควอนตัม (อังกฤษ: quantum mechanics) เป็นสาขาหนึ่งในทฤษฎีรากฐานของฟิสิกส์ ที่มีความสามารถในการอธิบายผลการทดลองต่างๆ และถูกใช้แทนที่กลศาสตร์นิวตัน (หรือกลศาสตร์ดั้งเดิม) และ กลศาสตร์ไฟฟ้าของแม็กส์เวลล์ (หรือทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า) ซึ่งกลศาสตร์ดั้งเดิมเหล่านี้ไม่สามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์ในวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าอะตอม แต่กลศาสตร์ควอนตัมนั้นสามารถคำนวณได้แม่นยำมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขนาดของวัตถุที่สนใจนั้นเล็กถึงขนาดอะตอม จึงกล่าวได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมนั้นเป็นรากฐานเบื้องต้นของฟิสิกส์ที่มีความสำคัญมากกว่ากลศาสตร์นิวตันและกลศาสตร์ไฟฟ้าของแม็กส์เวลล์ หรือใกล้เคียงกับความจริงมากกว่านั่นเอง

กลศาสตร์ควอนตัมเริ่มในปี ค.ศ. 1900 เมื่อ มักซ์ พลังค์ ตีพิมพ์ทฤษฎีที่อธิบายถึงการปล่อยสเปกตรัมออกจากวัตถุดำ (black bodies) ซึ่ง 18 ปีต่อมา เขาได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์

ข้อแตกต่างของกลศาสตร์ดั้งเดิมและกลศาสตร์ควอนตัม กลายเป็นเรื่องประหลาด จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1926 เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg), เออร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrödinger) และคนอื่นๆ สามารถอธิบายทฤษฎีดังกล่าวทางคณิตศาสตร์ได้

สำหรับความเกี่ยวเนื่องกับทฤษฎีทางฟิสิกส์อื่นๆ นั้น หากรวมสัมพัทธภาพพิเศษลงในกลศาสตร์ควอนตัม จะเรียกว่า พลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม หรือทฤษฎีสนามควอนตัม

ในปัจจุบัน ถือได้ว่า กลศาสตร์ควอนตัม และ สัมพัทธภาพทั่วไป เป็นเสาหลักของฟิสิกส์ยุคใหม่ ซึ่งยังไม่มีผู้ใดสามารถรวมสองทฤษฎีนี้่เข้าด้วยกันได้ แต่ทฤษฎีสตริงอาจเป็นคำตอบสำหรับปัญหานี้

[แก้] สูตรการแผ่รังสีของวัตถุดำ

เมื่อวัตถุถูกทำให้ร้อน มันจะปล่อยรังสีความร้อน ในรูปแบบของการแผ่รังสีแม่เหล็กย่านอินฟราเรด (ใต้แดง) เมื่อวัตถุกลายเป็นวัตถุแดงร้อน (red-hot) เราจะสามารถเห็นความยาวคลื่นสีแดงได้ แต่รังสีความร้อนส่วนใหญ่ที่แผ่ออกมายังคงเป็นอินฟราเรด จนกระทั่งวัตถุร้อนเท่ากับพื้นผิวของดวงอาทิตย์ (ประมาณ 6000 °C ที่ที่แสงส่วนใหญ่เป็นสีเขียว)

สูตรการแผ่รังสีของวัตถุดำ เป็นผลงานแรกๆ ของกลศาสตร์ควอนตัม ในกลางคืน วันอาทิตย์ที่ 7 ตุลาคม 1900 โดยพลังก์ มันมาจากรายงานของรูเบนส์(Rubens) จากการค้นพบล่าสุดในการค้นหาอินฟราเรด คืนนั้นเองพลังก์เขียนสูตรลงบนโปสการ์ด รูเบนส์ ได้รับโปสการ์ดนั้นในเช้าวันถัดมา

เมื่อ

     E = พลังงาน(energy)
     f  = ความถี่ single mode ที่แผ่รังสี (frequency)
     T = อุณหภูมิ (Temperature)
     k = ค่าคงที่โบสมาน (Boltzmann's constant) = 1.38 * 10 − 23J / K

[แก้] The Birthday of Quantum Mechanics

จากการทดลอง พลังก์ค้นพบค่าของ h และ k ดังนั้นเขาสามารถรายงานในการประชุม the German Physical Society ในวันที่ 14 ธันวาคม ค.ศ. 1900 ที่ซึ่ง quantization (ของพลังงาน) ถูกเปิดเผยเป็นครั้งแรก ค่าของเลขอโวการ์โด (the Avogadro-Loschmidt number), จำนวนของโมเลกุลในโมล mole และหน่วยของประจุไฟฟ้า มีความถูกต้องมากขึ้นหลังจากนั้น

สาขาหลักของฟิสิกส์

กลศาสตร์ดั้งเดิม | ทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า | อุณหพลศาสตร์ | ฟิสิกส์อะตอม โมเลกุล และแสง | ทฤษฎีสัมพัทธภาพ | ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ | กลศาสตร์ควอนตัม | กลศาสตร์สถิติ | ฟิสิกส์พลังงานสูง | ทฤษฎีสนามควอนตัม | ฟิสิกส์ของสารควบแน่น