แก้ข้อสอบฟิสิกส์

1. วัตถุก้อนหนึ่งมวล  80  N   ผูกไว้กับเชื่อเบายาว 1 เมตร   เมื่อออกแรงดึงวัตถุในทิศขนานกับพื้นระดับจนเชื่อกทำมุม  30 ⁰  กับแนวดิ่ง  จงหาขนาดของแรงดึง  และตึงในเส้นเชือก 

2. วัตถุ หนัก 50  N วางอยู่บนพื้น ราบมีค่าสัมประสิทธิ์ความเสียดทาน 0.5 ถ้าออกแรงดึงวัตถุนี้ในทิศทำมุม 60 ⁰ กับพื้นระดับปรากฏว่าวัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่พอดี จงหาขนาดของแรงดึง  และแรงปฎิกิริยาของพื้น 

การดูแลปลาสวยงาม

1 การเลือกชนิดปลาที่จะเลี้ยง         

     การเลือกชนิดปลาที่จะเลี้ยงภายในตู้ใดตู้หนึ่ง ผู้เลี้ยงจะต้องเลือกปลาให้ถูกต้อง จึงจะทำให้ได้ปลาสวยงามไว้ดูตามที่ต้องการ โดยที่ไม่มีภาระยุ่งยากจนเกินไป หลักการสำคัญสำหรับการเลือกชนิดปลามีดังนี้

   1.1 ชนิดของปลาสวยงามที่จะเลือก เลี้ยง การเลือกชนิดปลานั้นย่อมต้องขึ้นกับความชอบ ของแต่ละบุคคล เนื่องจากปลาสวยงามที่เลี้ยงกันอยู่ในปัจจุบันมีมากมายถึง 100 กว่าชนิด แต่ไม่ใช่ว่าทุกคนจะเห็นว่าสวยงามทั้งหมด ดั้งนั้นการเลือกชนิดปลาก็จะขึ้นกับความชอบของแต่ละคนเป็นหลัก โดยอาจใช้หลักต่อไปนี้ช่วยพิจารณาด้วย คือ

       1.1.1 ความสวยงามกับปัจจัยการ เลี้ยง ความสวยงามของปลามี หลายรูปแบบแตกต่างกันไปบางคนอาจชอบปลาขนาดเล็กๆที่มีสีสันฉูดฉาด ว่ายน้ำไปมาตลอดเวลา เช่นพวกปลาหางนกยูงปลาสอด และปลาซิวชนิดต่างๆ บางคนอาจชอบปลาที่ว่ายน้ำช้าๆดูสง่างาม เช่นปลาปอมปาดัวร์ ปลาเทวดา หรือบางคนอาจชอบปลาขนาดใหญ่ เช่น ปลาออสการ์ ปลามังกร ปลากราย และปลาแรด ปลาที่ยกตัวอย่างมาข้างต้นนี้บางชนิดมีความต้องการความจำเพาะในระหว่างการ เลี้ยง เช่นปลานีออน และปลาปอมปาดัวร์ ต้องการอุณหภูมิน้ำค่อนข้างสูง ทำให้ต้องมีการใช้เครื่องให้ความร้อนช่วยในช่วงฤดูหนาว มิฉะนั้นปลาจะตายได้ง่าย ปลาบางชนิดต้องการอาหารที่มีชีวิตหรืออาหารสด เช่นปลามังกร ผู้เลี้ยงต้องเข้าใจการเตรียมอาหารไว้ให้ปลา ปลาบางชนิดเป็นปลาขนาดใหญ่ เช่นปลามังกร ปลาออสการ์ ปลากราย และปลาแรด จำเป็นต้องใช้ตู้ขนาดใหญ่ ดังนั้นการเลือกชนิดปลาอาจทำให้เกิดภาระแก่ผู้เลี้ยงมากเกินกว่าที่คาดคิด ไว้ จึงควรที่จะต้องศึกษาข้อมูลของปลาที่ต้องการเลี้ยง โดยอาจหาอ่านจากเอกสาร ตำราซึ่งมีผู้เขียนออกมาจำหน่ายกันมากขึ้น หรือสอบถามจากร้านขายปลาสวยงามก็จะช่วยให้เลือกปลาได้อย่างเหมาะสม

       1.1.2 ความหลากหลาย ผู้เลี้ยงควรจะต้อง รู้ว่าปลาที่ต้องการเลี้ยงนั้นมีความหลากหลายทางสายพันธุ์อย่างไรบ้าง เนื่องจากปลาเป็นสัตว์ที่ให้ลูกในแต่ละครั้งได้เป็นจำนวนมาก และสามารถผสมข้ามสายพันธุ์หรือข้ามพันธุ์ได้โดยการดำเนินการของมนุษย์ ทำให้ปลาบางกลุ่มหรือบางชนิดค่อนข้างมีความหลากหลายทางสายพันธุ์ ดังนั้นลักษณะของปลาที่เห็นนั้นอาจไม่ใช่ลักษณะแท้ของสายพันธุ์ก็ได้ ตัวอย่างเช่น ปลาทอง ปลาเทวดา ปลาหางนกยูง และปลาสอดชนิดต่างๆ จะมีความหลากหลายของสายพันธุ์ค่อนข้างมาก เนื่องจากปลาเหล่านี้มีการเพาะเลี้ยงกันมานาน และมีการคัดลักษณะเด่นของลูกปลาที่ได้นำมาใช้เป็นพ่อแม่พันธุ์ หรือผสมข้ามสายพันธุ์กับปลาจากแหล่งอื่นๆ ทำให้ได้ปลาที่มีรูปทรง สีสัน และลักษณะครีบแตกต่างกันออกไป ผู้เลี้ยงปลาหลายรายที่หลงเชื่อซื้อปลาลักษณะเด่นๆตามที่ต้องการ เพื่อนำมาใช้เป็นพ่อแม่พันธุ์ แต่เมื่อดำเนินการเพาะพันธุ์แล้ว พบว่าลูกปลาที่ออกมาจะมีรูปร่างหลายลักษณะเช่นกัน ดังนั้นควรจะได้ศึกษาว่าปลาชนิดใดหรือกลุ่มใดมีความหลากหลายทางสายพันธุ์ อย่างไรบ้าง หากนำมาเลี้ยงปะปนกันแล้วจะทำให้เกิดปัญหาการผสมข้ามสายพันธุ์ได้หรือไม่

       1.1.3 ความต้องการของตลาด หากจะดำเนิน การเลี้ยงปลาสวยงามเพื่อเป็นการค้า จำเป็นต้องศึกษาการตลาดของปลาชนิดต่างๆ โดยเฉพาะตลาดในพื้นที่ว่ามีความต้องการปลาสวยงามชนิดใด ก็จะช่วยให้ประสบผลสำเร็จได้ง่าย เช่น ปลากัด และปลาหางนกยูง เป็นปลาที่ตลาดมีความต้องการสูงมากทั้งตลาดภายในประเทศและตลาดต่างประเทศ โดยเฉพาะตลาดภายในประเทศ ร้านขายปลาสวยงามที่เปิดขายในจังหวัดต่างๆนั้น จะไม่ดำเนินการเพาะเลี้ยงปลากัด และปลาหางนกยูงขึ้นมาเอง แต่จะเข้าไปหาซื้อมาจากกรุงเทพฯ ดังนั้นการดำเนินการเพาะเลี้ยงปลากัด และปลาหางนกยูง ตามจังหวัดต่างๆ ก็น่าที่จะสามารถหาตลาดได้ไม่ยากนัก ตัวอย่างเช่นในจังหวัดขอนแก่น มีความต้องการปลากัดเฉลี่ยอย่างน้อยเดือนละ 10,000 ตัว

   1.2 นิสัยของปลาสวยงาม จากจำนวนปลา สวยงามที่มีอยู่มากมาย การเลือกเลี้ยงปลาสวยงามนอกจากจะเลือกที่ความสวยงามแล้ว ยังต้องศึกษานิสัยของปลาให้รอบคอบด้วย เนื่องจากปลาบางชนิดจะมีนิสัยดุร้าย เกเร หากนำไปเลี้ยงปะปนกัน อาจมีปลาบางชนิดที่ถูกทำร้ายหรือถูกจับกินเป็นอาหารได้ หลักการพิจารณานิสัยของปลามีดังนี้

       1.2.1 นิสัยการกิน อาหารของปลา การเลือกเลี้ยงปลา สวยงามควรจะต้องรู้ว่าปลาที่จะเลี้ยงนั้นปกติกินอาหารประเภทใดเป็นหลัก ซึ่งจากจำนวนชนิดปลาสวยงามที่มีอยู่มากมายนั้น จะเห็นความแตกต่างของลักษณะอาหารที่ปลาชอบกินได้อย่างเด่นชัด การจัดแบ่งกลุ่มนิสัยการกินอาหารของปลามีดังนี้

         (1) ปลากินพืช(Forage or Herbivorous Fishes) หมายถึงปลาที่ปกติ จะหากินพวกพืชเป็นอาหารหลัก เช่น กินรากหรือใบพืช รวมทั้งตะไคร่น้ำ ตัวอย่างปลาพวกนี้ ได้แก่ ปลาสร้อย และปลาตะเพียนชนิดต่างๆ ปลากลุ่มนี้สามารถเลี้ยงด้วยอาหารสำเร็จรูปได้ดี

         (2) ปลากินเนื้อ(Carnivorous Fishes) หมายถึงปลา ที่ปกติจะหากินพวกเนื้อสัตว์เป็นอาหารหลัก ซึ่งมีทั้งที่ชอบไล่ล่าเหยื่อที่มีชีวิตหรือกัดแทะซากของสิ่งมีชีวิต ปลาพวกนี้ยังแบ่งเป็นกลุ่มย่อยได้อีกดังนี้

• ปลาล่าเหยื่อ(Piscivores or Predator) เป็น ปลาที่ชอบไล่ล่าเหยื่อที่มีชีวิต จัดว่าเป็นปลาที่มีนิสัยดุร้าย อาหารในธรรมชาติจะเป็นลูกปลา ปลาขนาดเล็ก กุ้ง ลูกกบ และลูกเขียด ตัวอย่างปลากลุ่มนี้ เช่น ปลามังกร ปลากราย ปลาตองลาย ปลากระทิง ปลาชะโด ปลาเสือตอ ปลาบู่ ปลาปักเป้า และปลา Gar (ปลาต่างประเทศ) ปลาพวกนี้หัดให้กินอาหารสำเร็จรูปค่อนข้างยาก ยังคงชอบกินอาหารมีชีวิต ผู้เลี้ยงต้องซื้อปลาเหยื่อมาใช้เลี้ยง หรือพยายามหัดให้กินเนื้อปลาสดหั่นเป็นชิ้นๆก็สามารถทำได้
• ปลาแทะซาก(Scavenger) เป็นปลาที่กิน อาหารประเภทเนื้อแต่เป็นพวกที่ตายแล้ว ชอบกัดแทะหรือฮุบกินทั้งชิ้น ตัวอย่างปลากลุ่มนี้ เช่น ปลากด ปลาแขยง และปลาดุก ปลาพวกนี้ให้กินอาหารสำเร็จรูปได้ดี
• ปลากินแมลงและตัว อ่อนของแมลง(Insectivores) เป็นปลาที่ชอบกิน อาหารที่มีชีวิตเช่นกัน แต่เป็นพวกตัวอ่อนของแมลงหรือแมลงขนาดเล็กต่างๆ เช่น ลูกน้ำ หนอนแดง ไรแดง มวนวน และมวนกรรเชียง ตัวอย่างปลากลุ่มนี้ได้แก่ ปลาเทวดา ปลาปอมปาดัวร์ ปลาเสือพ่นน้ำ และปลากัด ปลาพวกนี้ปกติหัดให้กินอาหารสำเร็จรูปได้ยาก แต่เนื่องจากมีการเลี้ยงมาหลายชั่วอายุของปลา ทำให้ปลากินอาหารสำเร็จรูปได้ดีขึ้น เช่น ปลาเทวดา และปลากัด ส่วนปลาปอมปาดัวร์ และปลาเสือพ่นน้ำ ถ้าเลี้ยงไว้จำนวนหลายตัวก็จะสามารถหัดให้กินอาหารสำเร็จรูปได้ เนื่องจากจะมีปลาตัวใดตัวหนึ่งขึ้นกิน แล้วตัวอื่นที่เห็นจะขึ้นกินตามกัน แต่เมื่อซื้อมาเลี้ยงเพียงไม่กี่ตัวจะไม่ค่อยยอมกินอาหารสำเร็จรูป อาจต้องให้อาหารพิเศษ เช่น หนอนแดงอบแห้ง หรืออาหารสำเร็จรูปชนิดพิเศษ
• ปลากินแพลงตอน สัตว์(Zooplankton Feeder) เป็น ปลาที่ชอบกินพวกสิ่งมีชีวิตเล็กๆ ได้แก่ ไรน้ำชนิดต่างๆ ตัวอย่างปลากลุ่มนี้ได้แก่ พวกปลาสวยงามที่มีขนาดเล็ก เช่นปลาหางนกยูง ปลาสอด ปลาม้าลาย ปลานีออน และปลาซิวอื่นๆ ปลาพวกนี้ให้กินอาหารสำเร็จรูปได้ดี ซึ่งในปัจจุบันมีอาหารสำเร็จรูปชนิดเม็ดเล็กพิเศษเหมาะที่จะใช้เป็นอาหารปลา พวกนี้

        (3) ปลากินทั้ง เนื้อและพืช(Omnivorous Fishes) หมายถึงปลาที่ไม่เจาะจงชนิดของอาหาร สามารถกินอาหารได้ทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นพรรณไม้น้ำ ตัวอ่อนแมลง ลูกกุ้ง และลูกปลาขนาดเล็ก ตัวอย่างปลาพวกนี้ได้แก่ ปลาทอง ปลาคาร์พ และปลาหมอชนิดต่างๆ ปลาพวกนี้ค่อนข้างตะกละหากินอาหารตลอดเวลา จึงให้กินอาหารสำเร็จรูปได้ดีมาก

       1.2.2 การอยู่ร่วมกัน ผู้เลี้ยงปลา สวยงามส่วนใหญ่มักนิยมเลี้ยงปลาหลายชนิดภายในตู้เดียวกัน เพื่อจะได้เห็นปลาหลายลักษณะและหลายสีสัน ถึงแม้ปลาที่เลือกเลี้ยงจะไม่ถูกระบุว่าเป็นปลาที่ล่าเหยื่อหรือทำอันตราย ปลาอื่น แต่หากพิจารณาให้ดีจะพบว่ามีปลาบางชนิดมีการทำอันตรายกันเสมอ ทำให้ปลากลุ่มหนึ่งถูกทำลายหรือเกิดการติดเชื้อจนตายได้ ตัวอย่างเช่นการเลี้ยงปลาทองร่วมกับปลาหางนกยูงและปลานีออน ถ้าปลาทองมีขนาดเล็กก็จะไม่ทำอันตรายปลาทั้งสองชนิด แต่เมื่อปลาทองมีขนาดใหญ่ขึ้น จากนิสัยที่กินอาหารเก่งและมักว่ายน้ำหาอาหารตลอดเวลา ก็มักจะทำอันตรายปลาหางนกยูงและปลานีออนจนตาย โดยเฉพาะเวลากลางคืนเมื่อปิดไฟปลาทั้งสองชนิดจะเชื่องช้า ทำให้ถูกทำอันตรายได้ง่าย ยิ่งถ้าเป็นลูกปลาก็มักจะถูกปลาทองไล่จับกินอย่างง่ายดาย แต่ถ้านำปลาทองไปเลี้ยงร่วมกับปลาสอดชนิดต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นปลาหางดาบ ปลาสอดแดง ปลาสอดดำ หรือปลาเซลฟิน ซึ่งปลาเหล่านี้มีขนาดใหญ่กว่าปลาหางนกยูง และค่อนข้างมีความว่องไว พวกปลาสอดจะกลายเป็นตัวทำอันตรายปลาทอง ถึงแม้ว่าปลาสอดจะมีขนาดเล็กกว่าปลาทองมาก แต่จากการที่มีความว่องไวและมักเข้าไปกัดแทะหรือตอดตามตัวและครีบของปลาทอง จะค่อยๆทำให้ปลาเกิดบาดแผล หรือปลาที่มีบาดแผลอยู่แล้วก็ยิ่งชอบเข้าไปกัดแทะบริเวณแผลเพื่อกินเนื้อ เยื่อ ทำให้ปลาบอบช้ำเนื่องจากแผลไม่หายและมักขยายลุกลามติดเชื้ออื่นๆมากขึ้น ดังนั้นการเลี้ยงปลาทองร่วมกับปลาสอด ผู้เลี้ยงจึงมักพบว่าปลาทองเกิดแผลเป็นโรครักษายากและมักตายไป หรือการเลี้ยงปลาเสือสุมาตราร่วมกับปลานีออน ปลาเสือสุมาตราจะค่อนข้างมีความดุร้ายในฤดูกาลผสมพันธุ์ ก็มักจะทำอันตรายปลานีออนจนตายได้ จากตัวอย่างดังกล่าวจะเห็นได้ว่าการเลือกชนิดปลาที่จะเลี้ยงร่วมกัน จำเป็นที่จะต้องมีการศึกษาพิจารณาให้รอบคอบ

   1.3 ความอดทนของปลา ปลาแต่ละ ชนิดจะมีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมได้ต่างกัน จากการที่ปลาสวยงามถูกนำมาเลี้ยงไว้ในพื้นที่แคบๆ การเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมอย่างกระทันหันย่อมเกิดได้ตลอดเวลา เช่น การให้อาหารมากเกินไปจนเศษอาหารไปหมักหมมบูดเน่าอยู่ในวัสดุกรอง หรือการเปลี่ยนน้ำใหม่โดยขาดประสบการณ์ เติมน้ำที่มีคลอรีนสูงมากเกินไป หรือปัญหากระแสไฟฟ้าขัดข้องทำให้เครื่องให้อากาศและระบบกรองน้ำไม่ทำงาน ซึ่งหากเกิดเป็นเวลานานเกินกว่า 1 ชั่วโมงขึ้นไป ปริมาณออกซิเจนจะลดต่ำลง ปลาจะได้รับอันตรายมากน้อยเพียงใดย่อมขึ้นกับขนาดและจำนวนปลาที่เลี้ยง ดังนั้นการเลือกชนิดปลาก็ยังอาจต้องพิจารณาถึงความอดทนของปลาประกอบด้วย เช่น ปลาหางไหม้ และปลานีออน ถูกกระทบจากปริมาณคลอรีนจนมีผลทำให้ปลาตายได้อย่างง่ายดาย ปลาปอมปาดัวร์ และปลานีออน ไม่อดทนต่อสภาพอุณหภูมิต่ำ กลุ่มปลาตะเพียน ปลากาแดง ปลาทรงเครื่อง ปลาทอง ปลาคาร์พ และปลาสร้อยชนิดต่างๆ ไม่อดทนต่อสภาพการขาดออกซิเจน สำหรับปลาที่มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมต่างๆได้ดี จัดว่าเป็นปลาที่มีความอดทนไม่ตายง่ายๆก็มีอยู่หลายชนิด ได้แก่ ปลาหางนกยูง ปลาสอดชนิดต่างๆ ปลากระดี่ชนิดต่างๆ ปลาชะโด และปลาแรด นอกจากนั้นยังอาจใช้วิธีการป้องกันร่วมด้วย เช่น ใช้เครื่องให้ความร้อน (Heater) ควบคุมอุณหภูมิในฤดูหนาว หรือเตรียมเครื่องให้อากาศที่ใช้ไฟจากถ่านไฟฉายสำรองไว้ ก็จะช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้แก่ปลาได้

   1.4 การขยายพันธุ์ การแพร่ พันธุ์ของปลาค่อนข้างแตกต่างจากการแพร่พันธุ์ของสัตว์บกโดยทั่วไป คือปลาส่วนใหญ่จะออกลูกเป็นไข่ และเป็นการผสมพันธุ์ภายนอกตัวแม่ โดยพ่อแม่พันธุ์ปลาจะปล่อยน้ำเชื้อและไข่ออกมาผสมกันในน้ำ นอกจากนั้นลักษณะของไข่ปลายังมีรูปแบบแบ่งออกได้เป็นหลายประเภท ซึ่งประเภทของไข่ปลาและวิธีการเพาะพันธุ์ปลาจะได้กล่าวโดยละเอียดในหัวข้อ การเพาะพันธุ์ปลา สำหรับผู้ที่ต้องการเลี้ยงปลาสวยงามเพื่อเป็นการค้า จำเป็นต้องศึกษาวิธีการเพาะและอนุบาลลูกปลาให้เข้าใจอย่างถ่องแท้ จะช่วยให้ประสบผลสำเร็จได้ดีขึ้น ส่วนผู้ที่เลี้ยงปลาสวยงามเป็นงานอดิเรก หากต้องการเห็นลูกปลาที่เกิดจากปลาที่เลี้ยงไว้เอง ก็อาจจะต้องเลือกปลาที่มีการแพร่พันธุ์อย่างง่ายๆ และลูกปลามีอัตราการรอดดีเนื่องจากกินอาหารได้ง่าย ซึ่งจะได้แก่กลุ่มปลาที่ออกลูกเป็นตัว ปลาพวกนี้มีจำนวนชนิดอยู่ไม่มากนัก และส่วนใหญ่ถูกนำมาเลี้ยงเป็นปลาสวยงาม เป็นปลาที่มีจำนวนไข่หรือลูกไม่มาก เมื่อเทียบกับปลาที่ออกลูกเป็นไข่ แต่ปลาพวกนี้มักจะออกลูกได้เกือบตลอดปี โดยจะออกลูกครั้งละ 30 - 100 ตัว ลูกปลาที่คลอดออกมาจะมีขนาดค่อนข้างใหญ่ เมื่อเทียบกับลูกปลาของปลาที่ออกลูกเป็นไข่ และค่อนข้างมีความแข็งแรง ว่ายน้ำหลบหนีศัตรู(ซึ่งรวมทั้งพ่อแม่ของตัวเอง)ได้ทันทีที่คลอดออกจากท้อง แม่ปลา ตัวอย่างของปลาที่ออกลูกเป็นตัวได้แก่ ปลาหางนกยูง ปลาสอดชนิดต่างๆ และปลา เข็ม                                                                                                                      

                                                                                                

2 วิธี การเลือกซื้อปลาสวยงาม

     เมื่อตัดสินใจว่าจะเลี้ยงปลาสวยงามและได้ตัดสินใจเลือกชนิดปลาที่จะเลี้ยง แล้ว ขั้นตอนสำคัญอันดับต่อไปคือการไปร้านขายปลาสวยงาม เพื่อเลือกซื้อปลาที่ต้องการมาเลี้ยง ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญเช่นกัน เพราะหากได้ปลาที่ไม่แข็งแรง ไม่สมบูรณ์ หรือมีเชื้อโรคติดมา ปลาที่ซื้อมาเลี้ยงอาจตายในระยะเวลาเพียงไม่กี่วัน หรืออาจต้องทนเลี้ยงปลาที่ไม่สมสัดส่วนหรือไม่สมประกอบไปอีกนาน วิธีการเลือกซื้อปลาควรจะพิจารณาสิ่งต่อไปนี้

2.1 ควรเลือกซื้อปลาในเวลากลาง วัน เนื่องจากจะสังเกตสีสันที่แท้จริงของปลาได้ดี แต่ในปัจจุบันการจัดตู้ปลามีความทันสมัยมากขึ้น โดยร้านขายปลาสวยงามมักจะติดหลอดไฟพวกแสงสะท้อน แล้วเปิดไว้ตลอดเวลาเพื่อทำให้เห็นปลามีสีสดใสมากกว่าที่เป็นจริง

2.2 สังเกตสภาพของตัวปลา คือเลือกปลาที่ไม่มีร่องรอยความบอบช้ำ เช่นเกล็ดหลุด ครีบแหว่ง หรือมีแผลตามลำตัว เพราะอาจเป็นปลาที่ได้รับการกระทบกระเทือนจากการลำเลียง หรือมีการระบาดของโรคพยาธิเกิดขึ้น ถ้าเลือกซื้อปลาที่บอบช้ำมาเลี้ยงอาจเกิดการติดเชื้อต่างๆได้ ยิ่งถ้ามีการระบาดของโรคพยาธิอยู่แล้ว ปลาที่เลือกซื้อมาก็มักจะตายหมด

2.3 สังเกตลักษณะการว่ายน้ำหรือการทรงตัวของปลา ควรสังเกตว่าชนิดปลาที่จะซื้อมีลักษณะการว่ายน้ำอย่างไร เช่น พวกปลานีออน ปลาเสือสุมาตรา ปลาสอด และปลาซิวชนิดอื่นๆ มักชอบว่ายน้ำวนเวียนไปมาตลอดเวลาบริเวณกลางน้ำถึงผิวน้ำ ต้องไม่เซื่องซึมลงไปพักอยู่ก้นตู้หรือลอยตัวอยู่แต่ผิวน้ำ พวกปลาเทวดา และปลาปอมปาดัวร์ ชอบว่ายน้ำช้าๆลักษณะเป็นสง่า ต้องไม่ไปซุกตามหินหรือมุมตู้

2.4 สังเกตลักษณะการกางของ ครีบต่างๆ คือปลาปกติที่ไม่มีปัญหาเรื่องการติดเชื้อหรือการเกิดโรค จะกางครีบออกเกือบตลอดเวลา แต่ปลาที่มีอาการผิดปกติมักจะหุบครีบลู่ติดตัวไม่ค่อยกางออก

2.5 สังเกตสีสันของปลา ควรสังเกตเปรียบเทียบปลาในกลุ่มเดียวกัน ปลาที่มีสีสันสดเข้มกว่า ลวดลายเด่นชัด ย่อมมีสุขภาพสมบูรณ์แข็งแกร่งกว่า

2.6 สังเกตความสมบูรณ์ ของอวัยวะต่างๆ ควรเป็นปลาที่มีอวัยวะครบถ้วนตรงตามชนิด ลำตัวโดยเฉพาะคอดหางไม่คดงอ ครีบไม่โค้งพับหรือขาดหายไป

2.7 สังเกตว่าไม่มีปลาตาย ปะปนอยู่ในตู้ปลาที่จะเลือกซื้อ หรือไม่มีปลาที่แสดงอาการติดเชื้อปะปนอยู่

นอกจากนั้น เมื่อนำปลามาปล่อยเลี้ยงในตู้ที่เตรียมไว้แล้ว หากพบว่าปลาตัวใดมีอาการผิดปกติ ควรรีบแยกปลาดังกล่าวออกไปเลี้ยงต่างหาก จนแน่ใจว่าอาการดีเป็นปกติจึงค่อยนำกลับมาปล่อยเลี้ยงในตู้ต่อไป

                                                                                                     

3 วิธีการเลี้ยงปลาสวย งาม         

     ปลาสวยงามแต่ละชนิดมีความต้องการปัจจัยในการเลี้ยงต่างกัน ดังนั้นหากต้องการให้ปลาที่เลี้ยงมีความสวยงาม แข็งแรง และเจริญเติบโตดีตามต้องการ ควรพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้

3.1 ภาชนะสำหรับเลี้ยงปลา ปลาสวยงาม แต่ละชนิดจะมีความสวยงามมากขึ้น หากเลือกภาชนะในการเลี้ยงได้ถูกต้องเหมาะสม เช่น ปลาคาร์พ และปลาอะราไพม่า เหมาะที่จะเลี้ยงในบ่อซีเมนต์ภายนอกอาคาร ปลาแรด และปลามังกร เหมาะที่จะเลี้ยงในตู้กระจกขนาดใหญ่และเลี้ยงเพียงตัวเดียวโดดๆ ปลานีออน ปลาก้างพระร่วง ปลาตะเพียนทอง ปลาเสือสุมาตรา ปลาม้าลาย ปลาซิวข้างขวาน ปลาหางนกยูง และปลาสอด เหมาะที่จะเลี้ยงในตู้กระจกขนาดเล็กถึงขนาดกลาง โดยเลี้ยงเป็นฝูงจะยิ่งทำให้ดูสวยงามยิ่งขึ้น ส่วนปลากัด เหมาะสำหรับเลี้ยงในภาชนะขนาดเล็กเช่นขวดเหลี่ยม หรือขวดโหลรูปทรงต่างๆ

3.2 สถาน ที่ คือการเลือกที่ สร้างบ่อหรือที่จัดวางตู้ปลา พร้อมอุปกรณ์ประกอบอื่นๆให้เหมาะสมสอดคล้องกับอาคาร หรือลักษณะของห้อง ไม่ว่าจะเป็นบริเวณใด มุมใด หรือห้องใด เพราะเมื่อสร้างบ่อหรือจัดวางตู้เรียบร้อยแล้ว หากเกิดเปลี่ยนใจอยากเปลี่ยนสถานที่ใหม่ จะมีความยุ่งยากในการเคลื่อนย้าย เพราะต้องมีการถ่ายน้ำออกและเคลื่อนย้ายปลา มักมีผลทำให้ปลาบอบช้ำหรือตู้เลี้ยงปลาชำรุดแตกร้าวได้ง่าย โดยเฉพาะหากทำให้ตู้ปลาเกิดการรั่วซึม ก็จะทำให้เกิดปัญหากับบริเวณข้างเคียง หรือการซ่อมแซมตู้อาจทำให้ความสวยงามลดลงได้

3.3 ความหนาแน่นของปลา คือจำนวนปลา ที่จะเลี้ยงในแต่ละตู้ไม่ควรให้มีจำนวนมากเกินไป สำหรับปลาบางชนิดอาจต้องเลี้ยงเพียงตัวเดียว เช่นปลามังกร ปลาแรด ปลาเค้า ปลากราย ปลาตองลาย ปลาบู่ ปลาชะโด และปลากัด ไม่เช่นนั้นปลาจะไล่กัดทำอันตรายกันเอง ปลาบางชนิดอาจเลี้ยงเป็นคู่หรือจำนวนไม่มากมายนัก เช่น ปลาออสการ์ ปลาปอมปาดัวร์ ปลาเทวดา และปลาหมอชนิดต่างๆ หรือปลาบางชนิดควรเลี้ยงหลายตัวให้เป็นฝูงหรือเลี้ยงร่วมกับปลาชนิดอื่นๆ แต่ก็ไม่ควรให้มีจำนวนมากมายจนเกินไป เพราะหากมีจำนวนมากเกินไป ปลาจะไม่ค่อยเจริญเติบโต แต่กลับอ่อนแอป่วยเป็นโรคได้ง่าย สำหรับจำนวนปลาที่เหมาะสมนั้นจะขึ้นกับชนิดและขนาดของปลาด้วย ซึ่งผู้เลี้ยงควรจะได้ศึกษาให้ละเอียดรอบคอบ

3.4 การ รักษาความสะอาดในภาชนะเลี้ยงปลาหรือตู้ปลา ผู้เลี้ยงควรจะทำ ความเข้าใจวิธีการทำความสะอาดเพื่อกำจัดสิ่งหมักหมม และตะกอนที่ตกค้างอยู่ในระบบกรองน้ำอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเท่ากับเป็นการกำจัดเศษอาหารและมูลที่ปลาขับถ่ายออกมาออกจากตู้ปลา โดยทำความสะอาดอย่างน้อยสัปดาห์ละ 1 ครั้ง จะทำให้ปลาที่เลี้ยงมีการเจริญเติบโตรวดเร็ว และยังเป็นการช่วยป้องกันการเกิดโรคระบาดปลา ที่อาจเกิดจากเศษอาหารที่บูดเน่าได้

3.5 การ ถ่ายน้ำในภาชนะเลี้ยงปลาหรือตู้ปลา ถึงแม้ผู้เลี้ยงจะ ได้หมั่นทำความสะอาดล้างสิ่งหมักหมมในระบบกรองน้ำ โดยเฉพาะระบบกรองน้ำนอกตู้ปลาจะไม่มีการเปลี่ยนถ่ายน้ำในตู้ปลาเลย หรือถึงแม้จะเป็นระบบกรองน้ำในตู้ปลา ก็อาจจะไม่มีการเปลี่ยนถ่ายน้ำหรือมีบ้างเพียงเล็กน้อย หรือนานๆจะกระทำครั้งหนึ่ง ปลาอาจเติบโตได้ดีในระยะแรกๆ แต่เมื่อเลี้ยงไปนานๆปลาจะหยุดการเจริญเติบโต สาเหตุเพราะมีสิ่งหมักหมมที่ละลายอยู่ในน้ำซึ่งไม่ได้ถูกกำจัดออกไปพร้อมกับ การทำความสะอาด สิ่งหมักหมมดังกล่าวเกิดจากการขับถ่ายของปลาในรูปของสารละลายหรือก๊าซต่างๆ รวมทั้งสารอาหารบางประเภทที่ละลายจากอาหารที่ใช้เลี้ยงปลา สารละลายทั้งหลายนับวันจะมีความเข้มข้นมากขึ้นเรื่อยๆ และค่อนข้างรวดเร็วกว่าการเลี้ยงปลาในบ่อดิน เพราะในบ่อดินจะมีขบวนการต่างๆที่ช่วยลดสารอาหารที่ละลายอยู่ในน้ำ โดยเฉพาะขบวนการสังเคราะห์แสงของพรรณไม้น้ำและแพลงตอนพืชทั้งหลาย แต่ในระบบการเลี้ยงปลาสวยงามเป็นการเลี้ยงปลาในสภาพพื้นที่แคบๆและน้ำใส ปราศจากแพลงตอนพืชและมักไม่ค่อยมีพรรณไม้น้ำ จึงทำให้ไม่มีตัวช่วยลดสิ่งหมักหมมที่ละลายอยู่ในน้ำ ถึงแม้จะมองดูเหมือนน้ำมีการไหลเวียน แต่ก็เป็นน้ำเก่าที่ไหลวนเวียนอยู่ภายในตู้ปลา โดยเกิดจากระบบกรองน้ำและการให้อากาศ ฉนั้นน้ำจึงมีการสะสมสิ่งหมักหมมละลายเข้มข้นมากขึ้นเรื่อยๆจนมีผลทำให้ปลา ชะงักการเจริญเติบโต

ดังนั้นหาก ต้องการให้ปลามีสุขภาพดี แข็งแรง สีสดใส และมีการเจริญเติบโตสม่ำเสมอ ก็ควรมีการเปลี่ยนถ่ายน้ำเป็นประจำ โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนหมดทั้งตู้ แต่ถ่ายออกเพียง 1 ใน 4 ของน้ำที่มีอยู่ด้วยวิธีกาลักน้ำ โดยคะเนจากระดับความลึกของน้ำเป็นหลัก เช่น ตู้เลี้ยงปลาที่ใส่น้ำสูงประมาณ 40 เซ็นติเมตร จะถ่ายน้ำออกให้ระดับน้ำลดลง 10 เซ็นติเมตรก็พอ แล้วเติมน้ำใหม่ให้ได้ระดับเดิม กระทำเช่นนี้สัปดาห์ละ 2 - 3 ครั้ง จะทำให้น้ำมีคุณสมบัติเหมาะสมต่อการดำรงชีพของปลาอยู่เสมอ นอกจากนั้นหากต้องการเร่งให้ปลามีการเจริญเติบโตเร็วขึ้นเป็นพิเศษ อาจทำการเปลี่ยนถ่ายน้ำทุกวัน เช่นการเลี้ยงปลาทอง หากปล่อยปลาค่อนข้างน้อยแล้วเปลี่ยนถ่ายน้ำและทำความสะอาดทุกวัน จะทำให้ปลาทองเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว มีขนาดตัวโตอย่างเด่นชัด

3.6 การให้อาหารปลาสวยงาม การเลี้ยง ปลาสวยงามก็เหมือนกับการเลี้ยงสัตว์บกโดยทั่วไป คือต้องให้อาหารทุกวัน เพราะปลาสวยงามที่เลี้ยงในตู้ไม่สามารถหาอาหารธรรมชาติกินได้ และยังมีความเคยชินกับการได้รับอาหารทุกวัน ดังนั้นหากปลาถูกปล่อยให้อดอาหารเป็นเวลา 2 - 3 วัน ก็จะทำให้ปลามีสุขภาพเสื่อมโทรมและมักทำอันตรายกันเอง นอกจากนั้นการให้อาหารปลาสวยงามยังมีข้อปลีกย่อยที่ควรพิจารณาดังนี้

     3.6.1 การให้อาหารเป็นเวลา เพื่อให้ปลาเกิดความเคย ชิน อย่าให้แบบพร่ำเพรื่อ คือ อยากให้เมื่อไหร่ก็ให้ หรือเข้าไปดูปลาครั้งใดเห็นปลาว่ายเข้ามาเหมือนต้องการอาหาร ก็ให้อาหารปลาทุกครั้ง การให้อาหารปลาแบบพร่ำเพรื่อจะทำให้มีเศษอาหารเหลือตกค้างในระบบกรองน้ำค่อน ข้างมาก แล้วเกิดการบูดเน่าเป็นตัวการทำให้ปลาเกิดโรคระบาดได้ง่าย การให้อาหารปลาสวยงามในแต่ละวันควรให้เพียง 2 ครั้ง ในตอนเช้าและเย็นก็เป็นการเพียงพอสำหรับปลา

      3.6.2 พิจารณาถึงชนิดของปลา แล้วเลือกชนิดของอาหารให้เหมาะสม โดยเฉพาะขนาดของเม็ดอาหารควรให้เหมาะสมที่ปลาจะฮุบกินได้ง่าย

      3.6.3 พิจารณาถึงวัยของปลา ถ้าเป็นปลาวัยอ่อนก็จะต้องให้บ่อยครั้งมากขึ้น อาจเป็นวันละ 3 - 4 ครั้ง

3.7 อุณหภูมิของน้ำในตู้ปลา ผู้เลี้ยงปลาสวยงามจะต้องรำลึกอยู่เสมอว่าปลาเป็น สัตว์เลือดเย็น กิจกรรมต่างๆของร่างกายจะปรับไปตามอุณหภูมิน้ำ ดังนั้นในฤดูหนาวการเผาผลาญอาหารภายในร่างกายก็จะลดลงตามอุณหภูมิน้ำ นั่นหมายถึงปลามีความต้องการอาหารลดลง ดังนั้นผู้เลี้ยงจะต้องลดปริมาณอาหารที่ให้ลง และควรให้อาหารเพียงวันละครั้งในตอนบ่ายหรือเย็น แต่ถ้าหากต้องการให้ปลากินอาหารตามปกติ ก็อาจกระทำโดยใช้เครื่องให้ความร้อนที่ควบคุมอุณหภูมิได้ ก็จะทำให้ปลาที่เลี้ยงมีความสดชื่น แข็งแรง และกินอาหารได้ตามปกติ

3.8 แสงสว่าง การเลี้ยง ปลาสวยงามในตู้กระจกมักตั้งตู้ปลาอยู่ภายในห้องหรือในอาคาร และมักตั้งในบริเวณที่ไม่ได้รับแสงแดด เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดตะไคร่น้ำหรือเกิดน้ำเขียวในตู้เลี้ยงปลา ดังนั้นการเพิ่มแสงสว่างในตู้เลี้ยงปลาจึงมีความจำเป็น เพื่อเพิ่มความสวยงามและเป็นการช่วยให้ปลาแข็งแรง อีกทั้งยังช่วยให้พรรณไม้น้ำมีการสังเคราะห์แสงเจริญเติบโตได้ ซึ่งปัจจุบันมีการผลิตหลอดนีออนที่เป็นแสงแดดเทียม สำหรับใช้กับการเลี้ยงปลาสวยงามติดที่ฝาตู้ ผู้เลี้ยงควรเลือกใช้หลอดชนิดดังกล่าว โดยเปิดให้ปลาในเวลากลางวันและตอนหัวค่ำ เมื่อเลิกใช้ห้องหรือก่อนเข้านอนก็ควรจะปิดไฟ เพื่อให้ปลาได้มีการพักผ่อน เพราะเมื่อไม่มีแสงสว่างปลาส่วนใหญ่จะลดกิจกรรมลง เช่น ว่ายน้ำช้าลง

3.9 การจับปลาหรือการเคลื่อน ย้ายปลา หากไม่มี ความจำเป็นไม่ควรมีการจับปลาหรือเคลื่อนย้ายปลาออกจากตู้ปลาอย่างเด็ดขาด เพราะการจับหรือการเคลื่อนย้ายปลาไม่ถูกวิธีหรือไม่ชำนาญ มักทำให้ปลาบอบช้ำ เกล็ดหลุด เกิดบาดแผล พิการ หรือตายได้ หากจำเป็นต้องจับปลาหรือเคลื่อนย้ายปลา เช่น ในกรณีล้างตู้ปลาหรือเปลี่ยนตู้ปลา ก็ต้องทำอย่างระมัดระวัง โดยไม่ควรช้อนปลาพ้นจากน้ำ โดยเฉพาะการใช้กระชอนช้อนปลาพ้นน้ำขึ้นมา เพราะเมื่อปลาพ้นน้ำขึ้นมาปลาจะกระโดดพลิกไปมาในกระชอน อาจเกิดการทับครีบของตัวปลาเอง หรือหากช้อนปลาหลายตัวพร้อมกัน ปลาจะกระโดดทับกระแทกกันไปมา ผลก็คือการจับปลามักทำให้ปลาเกล็ดหลุด เกิดบาดแผล หรือครีบหักพับกลายเป็นปลาพิการไปได้ วิธีการที่เหมาะสม คือ ควรใช้ภาชนะที่ใหญ่กว่าตัวปลา เช่น ขัน หรือถังพลาสติก ใส่ลงในตู้ปลาแล้วค่อยๆไล่ปลาโดยอาจใช้กระชอนช่วย ค่อยๆไล่ปลาเข้าภาชนะ แล้วยกขึ้นทั้งปลาและน้ำ อาจใช้กระชอนช่วยปิดปากภาชนะกันปลากระโดดสำหรับปลาบางชนิดด้วย แล้วย้ายปลาไปลงในภาชนะที่เตรียมไว้ จะลดความบอบช้ำของปลาได้ นอกจากนั้นหากภายในตู้ปลามีหินประดับหรือเครื่องประดับต่างๆ ก็ควรนำออกจากตู้ปลาก่อน และไล่ปลาช้าๆอย่าให้ปลาตื่นตกใจมากนัก เพราะปลาอาจวิ่งชนขอบตู้หรือซุกไปตามปะการัง ทำให้เกิดบาดแผลได้

3.10 น้ำที่จะใช้เลี้ยงปลาสวย งาม จะต้องเป็น น้ำที่มีคุณสมบัติเหมาะสมต่อการดำรงชีพของปลา และสิ่งที่สำคัญที่สุดคือจะต้องใส เพราะสิ่งสำคัญสำหรับการเลี้ยงปลาสวยงามคือต้องการมองเห็นปลาสวยงามอย่าง ชัดเจน มองดูน้ำใสสะอาด สำหรับประเภทของน้ำและคุณสมบัติที่เหมาะสมต่อการเลี้ยงปลาสวยงาม 

3.11 โรคพยาธิและการป้องกัน รักษา การเลี้ยง ปลาสวยงามเป็นการเลี้ยงในพื้นที่แคบๆ ที่ขาดความสมดุลย์ของระบบนิเวศน์ จึงมักทำให้ปลาเกิดอาการผิดปกติได้ง่าย โดยเฉพาะการเกิดโรคระบาดต่างๆ ผู้เลี้ยงจำเป็นจะต้องหมั่นสังเกตความเปลี่ยนแปลงของปลาที่เลี้ยงอยู่เสมอ เช่น ลักษณะอาการว่ายน้ำ การกินอาหารน้อยลง หรือการเกิดผิดปกติของร่างกาย ได้แก่ สีซีดลง เมือกมากขึ้น หรือตกเลือด จะต้องรีบดำเนินการแก้ไข

การเรียนรู้ Microsoft Access

ความ รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ Microsoft Access

Microsoft Office Access  2003  เป็นโปรแกรมฐานข้อมูลที่นิยมใช้กันอ่างแพร่หลาย  เนื่องจาก  Access  2003  เป็นโปรแกรมฐานข้อมูลที่มีความสามารถในหลาย ๆ ด้าน  ใช้งานง่าย  ซึ่งผู้ใช้สามารถเริ่มทำได้ตั้งแต่การออกแบบฐานข้อมูลจัดเก็บข้อมูล  เขียนโปรแกรมควบคุม  ตลอดจนการทำรายงานแสดงผลของข้อมูล
Access  2003  เป็นโปรแกรมฐานข้อมูลที่ใช้ง่าย  โดยที่ผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องมีความเข้าใจในการเขียนโปรแกรมก็สามารถใช้งานได้ โดยที่ไม่จำเป็นต้องศึกษารายละเอียดในการเขียนโปรแกรมให้ยุ่งยาก  และสำหรับนักพัฒนาโปรแกรมมืออาชีพนั้น  Access  2003  ยับตอบสนองความต้องการในระดับที่สูงขึ้นไปอีกเช่น  การเชื่อมต่อระบบฐานข้อมูลกับฐานข้อมูลอื่น ๆ เช่น  SQL ERVER,ORACLE  หรือแม้แต่การนำข้อมูลออกสู่ระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต
Access  2003  สามารถช่วยเราทำอะไรได้บ้าง
- สามารถสร้างระบบฐานข้อมูลใช้งานต่าง ๆ ได้โดยง่าย  เช่น  โปรแกรมบัญชีรายรับ  รายจ่าย,  โปรแกรมควบคุมสินค้า,  โปรแกรมฐานข้อมูลอื่น ๆ  เป็นต้น  ซึ่งสามารถทำได้โดยง่านเพราะ  Access  2003  มีเครื่องมือต่าง ๆ ให้ใช้ในการสร้างโปรแกรมได้โดยง่าย  และรวดเร็วโปรแกรมที่สร้างขึ้นสามารถตอบสนองผู้ใช้ได้ตามต้องการ  เช่น  การสอบถามยอดสินค้า,  การเพิ่มสินค้า,  การลบสินค้า,  การแก้ไขข้อมูลสินค้า  เป็นต้น
- สามารถสร้างรายงานเพื่อแสดงข้อมูลที่ต้องการ  ตามที่ผู้ใช้งานต้องการ
- สามารถสร้างระบบฐานข้อมูล  เพื่อนำไปใช้ร่วมกับฐานข้อมูลอื่น ๆ ได้โดยง่าย  เช่น  SQL ERVER ORACLE  ได้
- สามารถนำเสนอข้อมูลออกสู่ระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต  ก็สามารถทำได้โดยง่าย  และอีกมากมายในระบบฐานข้อมูลที่ผู้ใช้งานต้องการ
ความต้องการพื้นฐานในการติดตั้งโปรแกรม  Microsoft  Access  2003
แต่ก่อนที่จะทำการติดตั้งโปรแกรม  เราควรทำการสำรวจความต้องการของเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมเพียงพอสามารถ ใช้งาน  Microsoft  Office  Access  2003  ได้มีดังนี้
    1.  เครื่องคอมพิวเตอร์ที่มีความเร็วอย่างต่ำ  233  MHz  หรือ  Pentium  III  ขึ้นไป
    2.  ควรมีหน่วยความจำ  ( RAM )  64  MB  ขึ้นไป  แต่แนะนำว่าควรเป็น  128  MB  ขึ้นไปเป็นอย่างต่ำ
    3.  ระบบปฏิบัติการขั้นต่ำควรเป็น  Microsoft Windows 2000 with Service Pack 3 หรือ Windows XP
    4.  ฮาร์ดดิสก์ถ้าทำการติดตั้งเฉพาะ  Microsoft Office  Access  ฮาร์ดดิสก์ควรมีพื้นที่ว่าง 425  MB  ขึ้นไป

สมดุลกล

สมดุล

สมดุลกล

สภาพ สมดุล (Equilibrium) คือ สมดุลที่เกิดขึ้นในขณะที่

วัตถุอยู่ในสภาพ นิ่ง หรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว


สมดุลสัมบูรณ์
absolute equilibrium
สภาวะที่วัตถุที่อยู่ทั้งในสมดุลต่อการเลื่อนที่ และสมดุลต่อการหมุน

สมดุล ของแรง 3 แรงเมื่อมีแรง 3 กระทำต่อวัตถุ วัตถุจะสมดุลได้จะต้องอยู่ภายใต้เงื่อนไขคือ
1. แรงทั้งสามต้องอยู่ในระนาบเดียวกัน
2. แรงลัพธ์ = 0
3. แนวแรงทั้งสามต้องพบกันที่จุดเดียวกัน

โมเมนต์ ของแรงคู่ควบ
moment of couple
โมเมนต์ของแรงคู่ควบใด ๆ มีขนาดเท่ากับผลคูณของแรงใดแรงหนึ่งกับระยะทางตั้งฉากระหว่างแนวแรงทั้งสอง ซึ่งทิศการหมุนขึ้นอยู่กับทิศของแรงคู่ควบนั้น


เสถียรภาพของ สมดุล(Stability of balance)

เสถียรภาพของสมดุล เสถียรภาพของสมดุลสามารถแบ่งได้ดังนี้
1.สมดุลเสถียร คือสภาพสมดุลของวัตถุซึ่งมีลักษณะที่วัตถุสามารถกลับสู่สภาพสมดุลที่ตำแหน่ง เดิมได้ โดยเมื่อแรงกระทำกับวัตถุที่อยู่ในสมดุลเสถียร จุดศูนย์ถ่วงจะอยู่สูงกว่าระดับเดิม แต่เมื่อเอาแรงออก วัตถุจะกลับสภาพเดิม
2. สมดุลสะเทิน คือสภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ในลักษณะสามารถคงสภาพสมดุลอยู่ได้ โดยมีตำแหน่งสมดุลที่เปลี่ยนไป
3. สมดุลไม่เสถียร คือ สภาพสมดุลของวัตถุที่อยู่ในลักษณะที่ไม่สามารถกลับสู่สภาพเดิมได้

ภาพประกอบโจทย์ฟิสิกส์....

วันพุธที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2553

Dark Energy...

ผลงานวิจัยชิ้นใหม่ระบุว่า dark energy มีการประพฤติตัวสอดคล้องกับ “ค่าคงที่ของจักรวาล” (Cosmological Constant) ที่ไอน์สไตน์เคยทำนายไว้ ซึ่งความแม่นยำของการสอดคล้องกันนี้อยู่ในช่วง 10 เปอร์เซ็นต์

จากโครงการความร่วมมือ SuperNova Legacy Survey ซึ่งเป็นความร่วมมือสำรวจที่ใหญ่ที่สุดทางการสำรวจ supernova ที่เคยมีมา ได้ทำการวัดระยะทางของ Supernovae ที่ไกลมากๆ อันเพื่อจะช่วยให้นักจักรวาลวิทยา (Cosmologist) สามารถบ่งบอกถึง ระยะทางของสิ่งต่างๆ ของจักรวาลได้ ผลการสำรวจครั้งแรกของโครงการนี้ ได้ระบุหลักฐานที่ค่อนข้างน่าเชื่อถือต่อแบบจำลองทางจักรวาลวิทยา ทำให้เชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ เราอาจจะได้เข้าใจธรรมชาติของ dark energy มากยิ่งขึ้น

SuperNova Legacy Survey เป็นโครงการความร่วมมือระดับนานาชาติ ที่มีนักวิจัยในโครงการกว่า 40 คนและใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดที่ตั้งอยู่ตามที่ต่างๆทั่วโลก โดยมีเป้าหมาย เพื่อค้นหา supernovae ที่เชื่อว่ามีอยู่หลายร้อยอันพร้อมกับวัดระยะทางของมัน โครงการนี้มีการเริ่มต้นขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2546 และจะกินระยะเวลาราวๆ 5 ปี

จน ปัจจุบัน ทีมนักวิจัยของโครงการนี้ได้ประสบความสำเร็จในการวัดระยะทางของ supernova กว่า 70 ดวงที่มีการระเบิดขึ้นในช่วงเมื่อประมาณ 2 ถึง 8 พันล้านปีก่อน

การวัดระยะทางของ supernova ที่อยู่ไกลมากๆ เป็นกุญแจสำคัญในการศึกษาด้านจักรวาลวิทยา

Supernova คือดวงดาวที่กำลังระเบิดซึ่งจะมีความสว่างพอๆกันไม่ว่ามันจะอยู่ที่ใดของ กาแล็กซี่ จากการสังเกตดวงดาวที่กำลังระเบิดพวกนี้ จะช่วยให้สามารถวัดระยะทางของพวกมันได้ พวก supernova เหล่านี้จึ้งได้ถูกเรียกอีกคำว่า “standard candle” ที่ใช้สำหรับวัดระยะทางที่ยาวมากๆ ของเอกภพ

การวัดระยะทางที่ยาว มากๆของเอกภพช่วยเปิดเผยปรากฏการณ์ต่างๆที่น่าสนใจ ได้อย่างไม่คาดคิด ยกตัวอย่างเช่น ในปี ค.ศ. 1929 นักดาราศาสตร์สัญชาติอเมริกันที่ชื่อ Edwin Hubble ได้ทำการวัดระยะทางที่ไกลมากๆของเอกภพและบังเอิญค้นพบว่า เอกภพมีการขยายตัวเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ความคิดเก่าๆ ที่ว่าด้วย เอกภพมีอัตราการขยายตัวน้อยลงเรื่อยๆ อันเนื่องมาจากแรงดึงดูดระหว่างมวล (gravitational attraction) ของดวงดาวต่างๆในเอกภพ ถูกหักล้างไป และทำให้นักดาราศาสตร์ในสมัยนั้นต่างก็ประหลาดใจเมื่อพบว่าสิ่งที่คิดและ ทำนายไว้ต่างๆก่อนหน้านี้ ไม่ถูกต้องเสียแล้ว

ต่อมานักทฤษฎีทาง จักรวาลวิทยาต่างก็ได้พยายามที่จะอธิบายว่า การเกิดอัตราการเร่งตัวของการขยายตัวของเอกภพเกิดขึ้นจากสาเหตุอะไร ด้วยการสร้างแบบจำลองต่างๆ ขึ้นมากมาย โดยที่แบบจำลองเกือบทุกอันต่างก็ ใช้ทฤษฎีความเป็นอยู่ของ “dark energy” ที่เชื่อว่าเป็นแรงลึกลับที่ คอยทำหน้าที่ต้านทานแรงจากการดึงดูดระหว่างมวล

จนปัจจุบัน ไม่มีใครเข้าใจถึงธรรมชาติที่แท้จริงของ dark energy แต่ว่าเราสามารถพยายามที่จะศึกษาถึงคุณสมบัติต่างๆ และธรรมชาติการประพฤติตัวของมันได้

ในไม่กี่ปีที่ผ่านมา ข้อมูลจากการสำรวจทางจักรวาลวิทยาได้สนับสนุนทฤษฎีที่ว่า เอกภพประกอบไป ด้วย สสาร 25% และdark energy 75% ซึ่งสสารต่างๆจะไม่เหมือนกับ dark energy ตรงที่ สสารมีการขยายตัวและแผ่กระจายไปตามการขยายตัวของเอกภพ แต่ทว่า dark energy จะยังคงมีสภาพเดิมอยู่ ไม่มีการเปลี่ยนแปลง

จาก ข้อมูลชิ้นใหม่ที่ทางโครงการ SuperNova Legacy Survey ที่กำลังจะตีพิมพ์ขึ้นนั้น ได้เพิ่มความน่าเชื่อถือของการคงสภาพเดิมอยู่ของสถานะของ dark energy มากยิ่งขึ้น

อันที่จริงแล้ว dark energy ที่มีคุณสมบัติดังกล่าวได้มีการทำนายถึงความเป็นอยู่ของมันไว้ก่อนหน้านี้ แล้วโดยไอน์สไตน์ จากการที่เข้าเสนอ “ค่าคงที่ของจักรวาล” เข้าไปในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Relativity) “ค่าคงที่จักรวาล” นี้มีความจำเป็นที่ต้องใส่เข้าไปในสมการเพื่อให้สอดคล้องกับความคิดสมัยนั้น ที่เชื่อว่าเอกภพมีการอยู่นิ่ง (static universe) และไม่มีการเปลี่ยนแปลง แต่เมื่อมีการค้นพบว่า เอกภพมีการขยายตัวขึ้นเรื่อย ทำให้ไอน์สไตน์ต้องยกเลิกความคิดของ “ค่าคงที่จักรวาล” และนำมันออกจากสมการแบบจำลองธรรมชาติของเอกภพ

Einstein ได้ยอมรับว่า “เป็นความผิดพลาดครั้งยิ่งใหญ่” จากการที่เขาได้ใส่ค่าคงที่ของจักรวาลเข้าไปในสมการ

แต่จากผล การวิเคราะห์ล่าสุดของโครงการ Legacy Survey ได้แสดงให้เห็นเป็นที่ประจักษ์แล้วว่า การคงไว้ซึ่ง “ค่าคงที่ของจักรวาล” นั้นเป็นการดีที่สุดเพื่อที่จะให้สมการของแบบจำลองธรรมชาติของเอกภพสอดคล้อง กับผลที่ได้จากการทดลอง

เมื่อทางโครงการได้เก็บข้อมูลจนเสร็จสิ้น ตามแผนที่วางไว้ในปี พ.ศ. 2551 โครงการนี้จะนำข้อมูลที่น่าเชื่อถือและชี้ถูกชี้ผิดถึงความถูกต้องของแบบ จำลองของจักรวาลได้อีกมากทีเดียว ซึ่งมันจะช่วยให้เราเข้าใจธรรมชาติในเชิงกายภาพของ “ค่าคงที่ของจักรวาล” ได้มากขิ่งขึ้น และ สิ่งที่เรียกว่า “ความผิดพลาดครั้งยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์” อาจจะไม่ยิ่งใหญ่มากอย่างที่กล่าวไว้ก็เป็นได้

ข้อมูลจาก

- http://www.physorg.com/news8385.html
- Journal Astronomy and Astrophysics, University of Toronto


(ภาพข้างบน เป็นภาพแสดงการขยายตัวของเอกภพซึ่งเริ่มตั้งแต่ 15 ล้านปีก่อน เส้นที่มีความโค้งน้อยแสดงถึงอัตราการขยายตัวของเอกภพที่มากขึ้นเรื่อย Image courtesy of NASA/STScI/Ann Feild./)
http://www.vcharkarn.com/vnews/41190

Oops ... My biggest Mistake !

จินตนาการในเรื่องพลังงานต้านแรงโน้มถ่วง หรือ Anti-Gravity force นั้นไม่ใช่ของใหม่
มนุษย์เราไฝ่ฝันถึงเรื่องนี้เกิดขึ้นมานานแล้ว ทั้งในนิยายวิทยาศาสตร์และโลกของวิชาการ


สำหรับในประวัติศาสตร์ ของฟิสิกส์นั้น ความคิดเกี่ยวกับ Anti-Gravity ที่สำคัญที่สุด ได้ถูกประดิษฐ์เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 โดยนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในศตวรรษที่แล้ว ซึ่งในเวลานั้นเป็นเพียงแค่เสมียนธรรมดาๆคนหนึ่งในสำนังงานจดลิกข์สิทธิ์ เขาผู้นั้นคือ
อัลเบอร์ต ไอน์สไตน์ นั่นเอง



ย้อนกลับไป ยังปี ค.ศ. 1917 ในขณะที่โลกกำลังวุ่นวายจากผลของสงครามโลกครั้งที่๑ อัลเบอร์ต ไอน์สไตน์ ก็หลบความโกลาหลบนพื้นดิน จินตนาการถึงกลไกของจักรวาล ตัวของไอน์สไตน์ได้ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเมื่อประมาณ 2 ปีก่อนหน้านั้นแล้ว และเขาก็ได้พยายามที่จะประยุกต์ทฤษฎีนี้เพื่ออธิบายธรรมชาติของเอกภพทั้งหมด


อย่าง ไรก็ตามแม้ว่าไอน์สไตน์จะมีความคิดล้ำยุคกว่าผู้คนร่วมสมัยของเขาในหลายๆ เรื่อง แต่ความคิดและจินตนาการเกี่ยวกับเอกภพของเขานั้น ไม่ได้แตกต่างจากคนอื่นๆมากนัก มุมมองของพวกเขาเกี่ยวกับเอกภพ ต่างยึดความคิดที่ว่าเอกภพมีลักษณะสถิต (static) กล่าวคือจักรวาลและสัพสิ่งทั้งหลายล้วนแต่มีอยู่ชั่วนิรันด์ ทุกๆอย่างมีอยู่ก่อนแล้ว ไม่มีจุดกำเนิด และไม่มีจุดจบ เอกภพไม่มีการเปลี่ยนแปลงและคงอยู่ตลอดไป



เมื่อไอน์สไตน์ พยายามที่จะประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพเพื่ออธิบายธรรมชาติของเอกภพ เขาก็พบว่าตามทฤษฎีของเขาเอกภพจะไม่มีเสถียรภาพ พลังงานและมวลสารต่างๆในจักรวาล ต่างก็ดึงดูดกันและกันเนื่องจากด้วยแรงโน้มถ่วงระหว่างมวล แรงดึงดูดระหว่างมวลนี้จะดึงให้ ดวงดาวและพลังงานต่างๆ มาเบียดชิดกันมากขึ้น เอกภพทั้งหมดก็จะมีขนาดเล็กลง จนในที่สุดเมื่อสสารทั้งหมดถูกบีบให้ใกล้กันมากจนเกินไป เอกภพก็จะมีความร้อนสูง และในที่สุดทุกๆสิ่งก็จะถูกเผาใหม้เป็นจุลในเปลวเพลิง



ตัว เขาเองไม่ค่อยจะพอใจกับผลการคำนวนที่ได้เท่าไหร่นัก เพราะในขณะนั้นไม่มีผลการทดลองที่จะมายืนยันว่าเอกภพหดตัว และถ้ามีการหดตัวของเอกภพเกิดขึ้นจริง โลกของเราก็น่าจะจมอยู่ในเปลวเพลิงเสียนานแล้ว และเป็นไปไม่ได้ว่าสิ่งมีชีวิตต่างๆ รวมทั้งมนุษย์ชาติจะอยู่รอดปลอดภัยมาได้จนถึงทุกวันนี้



ไอน์สไตน์ ขบคิดปัญหานี้อยู่นานจนในที่สุดก็พบทางออกซึ่งถือกันว่าเป็นตำนานหน้าหนึ่ง ของฟิสิกส์ เขาแก้ปัญหาความไม่มีเสถียรภาพของเอกภพด้วยการประดิษฐ์"ค่าคงตัว"ค่าหนึ่ง ซึ่งเขาเรียกว่า "ค่าคงตัวของจักรวาล" หรือ Cosmological Constant ซึ่งมันจะทำหน้าที่พยุงไม่เอกภพถล่มลง


ค่าคงตัวของจักรวาลที่ ไอน์สไตน์ใส่เข้าไปในสมการของเขานั้นก็เทียบได้กับ Anti-Gravity force เพราะว่ามันให้ผลเป็นแรงที่ต้านอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงนั่นเอง ไอน์สไตน์พอใจกับแบบจำลองนี้มาก เพราะมันให้ภาพเอกภพที่สมเหตุสมผล อย่างน้อยก็ในความคิดของผู้คนสมัยนั้น



อย่างไรก็ดีใน ปัจจุบันยุคเริ่มต้นของศตวรรษที่ 21 ซึ่งเป็นเลาเกือบ 100ปีหลังจากยุคของไอนสไตน์ นักฟิสิกส์ต่างก็ทราบกันดีว่าเอกภพของเรานั้นไม่ได้มีขนาดคงที่ แต่มีการขยายตัวอยู่ตลอดเวลา ภาพของจักรวาลที่ไอสไตน์วาดเอาไว้จึงไม่ถูกต้องนัก



เมื่อ ไอน์สไตน์ได้เดินทางไปอเมริกาในอีกหลายปีให้หลัง และมีโอกาสได้พบกับ เอ็ดวิน ฮับเบิล ซึ่งแสดงให้เขาเห็นประจักด้วยตาตนเองว่าเอกภพนั้นขยายตัว ไอน์สไตน์จึงได้ยกเลิกความคิดเรื่อง Cosmological Constant และกล่าวถึงมันว่าเป็น "ความผิดพลาดครั้งใหญ่ในชีวิตของเขา" ( My Biggest bundle )



ไอน์สไตน์คิดผิดจริงหรือ?



เมื่อถาม ว่านักวิทยาศาสตร์คนไหนที่คิดว่ายิ่งใหญ่ที่สุด เราอาจจะได้คำตอบต่างๆกันมากมาย แต่แน่นอนว่าหนึ่งในสามชื่อที่ได้จะต้องมีอัลเบอร์ต ไอน์สไตน์ ติดมาในโพลสำรวจด้วยเสมอ



ในปลายปีค.ศ. 2000 นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างพากันเห็นพ้องต้องกันว่า อัลเบอร์ต ไอน์สไตน์คือนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ตลอดกาล บางที่เรื่องราวของ Cosmological Constant อาจเป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ช่วยยืนยันความยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์ดังที่เราจะได้ เห็นกันต่อไป
เพราะแม้แต่สิ่งที่ไอน์สไตน์คิดว่าเขาคิดผิด ยังกลับกลายเป็นถูกขึ้นมาได้อย่างมหัศจรรย์



ตามกฎของแรงโน้ม ถ่วงของนิวตัน แรงโน้มถ่วงดึงดูดวัตถุสองก้อนเข้าหากันจะขึ้นอยู่กับ ขนาดมวลสารของวัตถุทั้งสอง ยิ่งมวลมากเท่าไหร่แรงดึงดูดระหว่างกันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ดีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงได้ขัดแจนก ว่า ขนาดของแรงโน้มถ่วงนอกจากจะขึ้นกับขนาดของมวลสารแล้วยังขึ้นกับความดันอีก ด้วย



หลังจากทฤษฎีสัมพัทธภาพถูกค้นพบได้ไม่นาน นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียนามว่า อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน (Alexander Friedmann) ได้ประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพเพื่อสร้างแบบจำลอง ของเอกภพที่รู้จักกันในปัจจุบันในชื่อของ แบบจำลองของฟรีดแมน (Friedmann Model)
ซึ่งได้อธิบายการเปลี่ยนแปลงของอัตราขยายตัวของเอกภพไว้ดังนี้

( หมายเหตุ ในที่นี้ขอใช้คำว่าอัตราเร่งของเอกภพเพื่อที่จะเปรียบเทียบกับ กฎของนิวตัน ซึ่งเราคุ้นเคยกันดีว่าความเร่งของวัตถุซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงจะขึ้นอยู่ มวลสารของวัตถุนั้น )



จากสมการของข้างบนนั้นเราจะเห็นว่า ตราบใดก็ตามที่ค่าผลรวมระหว่างมวลและความดัน ในเอกภพมีค่าเป็นบวก ( มวล + 3 x ความดัน > 0 ) อัตราการเร่งของเอกภพจะมีค่าเป็นลบ ซึ่งจะส่งผลทำให้อัตราการขยายตัวของเอกภพมีค่าลดลง นั่นคือเอกภพยังคงขยายตัวอยู่ แต่ขยายตัวด้วยอัตราที่ช้าลง



ใน ทางตรงกันข้ามหากว่าผลรวมระหว่างมวลและความดันในจักรวาลมีเป็นจำนวนติดลบ หรือ ( มวล + 3 x ความดัน < 0 ) เราจะพบว่าอัตราเร่งของเอกภพมีค่าเป็นบวก นั่นหมายความว่าเอกภพจะขยายตัวด้วยอัตราที่เร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ หรือที่เรียกว่า Accelerating Universe ทฤษฎีของไอนส์ไตน์ซึ่งได้ใส่ค่าคงที่ของจักรวาล หรือ Cosmological Constant เข้าไปด้วย ก็จัดให้ได้ว่าอยู่ในประเภทนี้



ผู้อ่านอาจ จินตนาการเปรียบเทียบกับอัตราเร่งและอัตราเร็วของรถยนต์ที่คุ้นเคยในชีวิต ประจำวัน ถ้าอัตราเร่งมีค่าเป็นบวก เทียบได้กับการเหยียบคันเร่งซึ่งจะทำให้อัตราเร็วของรถมีค่าเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันอัตราเร่งเป็นลบ เทียบได้กับการเหยียบเบรค ทำให้รถยนต์มีความเร็วช้าลงเรื่อยๆ



แต่จะมีความเป็นไปได้ หรือ ที่ผลรวมระหว่างมวลสารกับความดันของเอกภพจะมีค่าติดลบ มวลของสสารนั้นจะมีค่าเป็นบวกเสมอ ในนิยายวิทยาศาสตร์อาจมีการกล่าวถึงมวลสารที่ติดลบ หรือ Anti-Gravity mass ซึ่งสามารถเทียบได้กับลูกโป่งสวรรค์ เพราะขณะที่วัตถุต่างๆตกลงพื้น ลูกโป่งสวรรค์กลับลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า ในกรณีนี้เราจึงอาจจินตนาการว่าลูกโป่งนั้นมีค่ามวลที่เป็นลบ หรือมีสมบัติ Anti-Gravity แต่ในความเป็นจริงแล้วเราทราบกันดีว่าการที่ลูกโป่งสวรรค์ลอยได้นั้น เนื่องมาจากมันบรรจุด้วยก๊าซฮีเลียมซึ่งเบากว่าอากาศรอบข้าง ไม่ใช่เนื่องจากว่ามันมีมวลเป็นลบ ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ค้นพบวัตถุที่มี Anti-Gravity mass ทั้งในทฤษฎีและการทดลอง



อย่างไรก็ตามผลการสังเกตุการระเบิด ของซุปเปอร์โนว่าในปี ค.ศ. 1998 ได้แสดงให้เห็นว่าเอกภพขยายตัวออกด้วยอัตราเร่ง เป็นการยืนยันการมีอยู่ของแรงโน้มถ่วงที่ผลักมวลออกจากกัน แต่ในเมื่อมวลของทุกสิ่งในเอกภพมีค่าเป็นบวกเสมอ จึงเหลือสาเหตุที่เป็นไปได้เพียงกรณีเดียว นั่นคือความดันของเอกภพนั้นจะมีค่าเป็นลบ ซึ่งก็หมายถึงการมีอยู่ของค่าคงที่ของจักรวาลในความคิดของไอน์สไตน์นั่นเอง

http://www.vcharkarn.com/varticle/117/4

dark energy พลังงานน่ารู้

Dark energy ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ (70,204 views) first post: Mon 7 January 2008 last update: Thu 10 January 2008 อะไร ผลักดันให้เอกภพขยายตัวออกจากกัน

สารบัญ

หน้า : 1 ด้านมืดของพลัง
หน้า : 2 Oops ... My Biggest Mistake !
หน้า : 3 สูญ ญากาศในควอนตัมฟิสิกส์
หน้า : 4 ตาม หา The Fifth element

ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ


When one tugs at a single thing in the nature,
he finds it hitched to the rest of the universe ...

John Muir

ตั้งแต่ ในปี ค.ศ. 1929 ได้มีการค้นพบว่ากาแล็กซี่ที่ระยะไกลๆจากโลกนั้นเคลื่อนตัวออกจากกัน
โดย ผลงานของนักดาราศาสตร์อเมริกัน เอ็ดวิน ฮับเบิล นักวิทยาศาสตร์ต่างถือเอาการค้นพบนี้
มาเป็นหลักฐานว่าเอกภพของเรากำลัง ขยายตัวออกไปเรื่อยๆ ซึ่งนับแต่นั้นเป็นต้นมาคำถามที่
นักดาราศาสตร์ ต้องการทราบคำตอบมากที่สุดก็ คือ เอกภพจะคงขยายตัวไปเรื่อยๆ หรือ
จะ หดตัวกลับ



ทฤษฎี ฟิสิกส์ได้อธิบายชะตากรรมของเอกภพว่า อัตราเร็วของการขยายตัวของเอกภพ
ของเรานั้นขึ้นอยู่กับปริมาณมวลสาร และ พลังงานที่มีอยู่ในจักรวาล และอนาคตของ
เอกภพนั้นควบคุมด้วยอำนาจ ของแรงโน้มถ่วง หรือ Gravitational force ซึ่งเป็นแรงที่
กระทำต่อ ทุกๆสิ่งที่มีมวล (และ/หรือพลังงาน) โดย จะดึงดูดอนุภาคหรือพลังงานเหล่านี้
เข้า หากัน ยิ่งมวลหรือพลังงานมากเท่าไหร่วัตถุก็จะถูกดูดเข้าหากันแรงมากขึ้นเท่านั้น

นัก ดารา ศาสตร์จึงเชื่อว่าอัตราเร็วของการขยายตัวของเอกภพ จะลดลงเรื่อยๆ เนื่องจาก
แรงดึงดูดระหว่างมวลของดวงดาวกาแล็กซีและพลังงานอื่นๆที่ กระจายอยู่ในเอกภพ
ชะตากรรมของเอกภพจึงเป็นไปได้เพียง 2กรณีคือ


1) ถ้ามวลและพลังงานที่มีอยู่ในเอกภพมีค่าไม่มากนัก มันขยายตัวออกไปเรื่อยๆจนอัตรา
การขยายตัวมีค่าคงที่เอกภพจะเข้าสู่ ช่วง ที่หนาวเย็น

2) แต่ถ้ามวลสารและพลังงานมีค่ามากพอ นอกจากมันจะดึงดูดเอกภพ ให้ขยายตัวช้าลง
แล้วมันจะมีพลังงานพอที่จะ สามารถดึงให้เอกภพหดตัวกลับลงมา บีบให้กาแล็กซี่และ
ดวงดาวต่างๆเข้า มาชนกันจนลุกเป็นเปลงเพลิงที่เรียกกันว่า Big Crunch


นักดารา ศาสตร์จึงต้องการวัดความเร็งในการ ขยายตัวของเอกภพว่าลดลงเท่าใด เพื่อที่
จะ ได้นำมาทำนายชะตากรรมของเอกภพ


หลัง จากพยายามมามากกว่า 70 ในที่สุดนักดาราศาสตร์ก็สามารถวัดอัตราเร่งของการ
ขยายตัวของเอกภพได้ เป็น ครั้งแรก โดยการสังเกตุการระเบิดของดวงดาวที่เรียกว่า

ซุป เปอร์โนว่า แต่ผลการสังเกตุกลับให้ผลที่น่าประหลาดใจ เพราะเอกภพไม่ได้ขยายตัว
ช้า ลง แต่กับขยายตัวด้วยอัตราที่เร็วขึ้น

ซุปเปอร์โนว่าคือ การ ระเบิดของดาวฤกษ์เมื่อหมดสิ้นอายุขัย ซึ่งแบ่งแยกออกได้หลายแบบ
ชนิด หนึ่งในนั้นมีชื่อว่า การระเบิดชนิดที่หนึ่งเอหรือ Type Ia ซุปเปอร์โนว่า

นัก วิทยาสาสตร์สามารถคำนวนหาตำแหน่งของการระเบิดว่าอยู่ห่างจากโลกเท่าไหร่ โดย
อาศัยความสว่างของแสงที่เดินทางมาจากซุปเปอร์โนว่า
นอกจากนั้น แล้ว ยังสามารถ ที่จะหาความเร็วที่ซุปเปอร์โนว่าเคลื่อนที่ออกจากโลกโดยใช้
เทคนิค เดียวกับ ที่ฮับเบิลใช้เมื่อปีค.ศ.1929

โดยอาศัยหลักที่ว่าเมื่อ วัตถุ เคลื่อนที่ออกจากผู้สังเกตุ ความยาวคลื่นของแสงที่มาจาก
วัตถุนั้น จะขยายตัวยาวขึ้น ปรากฎการณ์นี้ เป็นที่รู้จักกันในชื่อปรากฎการณ์ Red Shift

แสงสว่างนั้นเป็นคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า สเป็คตรัมหรือสีของแสงขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของมัน
ถ้า แสงมีความยาวคลื่นสั้นก็จะมีสีออกไปทางสีน้ำเงินหรือม่วง แต่ถ้าเป็นแสงคลื่นยาว
ก็จะให้สีที่ออกไปทางโทนของสีแดง และอาศัยผลจากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ซึ่งบอกว่า
ความยาวคลื่นแสง จากวัตถุที่เคลื่อนที่ออกจากผู้สังเกตุนั้น จะถูกยืดออกให้มีความยาวมากขึ้น
ดัง นั้นแสงจากดวงดาวที่เคลื่อนที่ออกจากเราจึงมีความถี่เลื่อนออกไปทาง โทนสีแดง

ผล จากการสังเกตุการระเบิดของซุปเปอร์โน ว่าพบว่า ซุปเปอร์โนว่า Type Ia ที่อยู่ไกลจากโลก
จะเคลื่อนตัวออกด้วย อัตราเร็วที่มากกว่าซุปเปอร์โนว่าที่อยู่ใกล้โลกหลายเท่า ซึ่งแสดงให้เห็นว่า
เอกภพขยายตัวออกด้วยอัตราเร่ง ไม่ได้ขยายตัวช้าลง อย่างที่เราเข้าใจกัน







การค้นพบนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ เชื่อว่าชะตากรรมของเอกภพไม่น่าจะจบลงที่ Big Crunch
เพราะอัตราการขยาย ตัวมีค่าเพิ่มขึ้น เอกภพมีแน้วโน้มที่จะขยายตัวไปเรื่อยๆมากกว่า
จนกระ ทั้งพลังงาน ในดวงดาวต่างๆถูกเผาผลาญหมดไปเหลือไว้แต่ความหนาวเย็นเป็นยุค
น้ำ แข็งที่ เรียกว่า Big Chill


แต่อย่างไรก็ตามปัญหาที่นักดารา ศาสตร์และนักฟิสิกส์ยังไม่เข้าใจก็คือ พลังงาน หรือ
สิ่งใดที่ทำให้ เอกภพ ขยายตัวออกจากกันด้วยความเร่ง เพราะแรงโน้มถ่วงนั้นเป็นแรงดึงดูด
ที่ ดูดวัตถุเข้าหากัน เป็นไปได้หรือ ไม่ว่ามีแรงโน้มถ่วงที่ผลักวัตถุออกจากกัน หรือที่เรียกว่า
Anti-Gravity force ปัจจุบันนักวิทยาสตร์เรียกพลังงานลึกลับที่ผลักกาเล็กซี่ต่างๆออกจากกัน
ว่า Dark Energy

หน้าที่ 2 - Oops ... My Biggest Mistake !

จินตนาการ ในเรื่องพลังงานต้านแรงโน้มถ่วง หรือ Anti-Gravity force นั้นไม่ใช่ของใหม่ มนุษย์เราไฝ่ฝันถึงเรื่องนี้เกิดขึ้นมานานแล้ว ทั้งในนิยายวิทยาศาสตร์และโลกของวิชาการ สำหรับในประวัติศาสตร์ ของฟิสิกส์นั้น ความคิดเกี่ยวกับ Anti-Gravity ที่สำคัญที่สุด ได้ถูก ประดิษฐ์เมื่อต้นศตวรรษที่ 20 โดยนักวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในศตวรรษที่แล้ว ซึ่งในเวลานั้นเป็น เพียงแค่เสมียนธรรมดาๆคนหนึ่งในสำนังงานจดลิกข์สิทธิ์ เขาผู้นั้นคือ อัล เบอร์ต ไอน์สไตน์ นั่นเอง ย้อนกลับไปยังปี ค.ศ. 1917 ในขณะที่โลกกำลังวุ่นวายจากผลของสงครามโลกครั้งที่๑ อัลเบอร์ต ไอน์สไตน์ ก็หลบความโกลาหลบนพื้นดิน จินตนาการถึงกลไกของจักรวาล ตัวของไอน์สไตน์ ได้ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเมื่อประมาณ 2 ปีก่อนหน้านั้นแล้ว และเขา ก็ได้พยายามที่จะประยุกต์ทฤษฎีนี้เพื่ออธิบายธรรมชาติของเอกภพทั้งหมด อย่าง ไรก็ตามแม้ว่าไอน์สไตน์จะมีความคิดล้ำยุคกว่าผู้คนร่วมสมัยของเขาใน หลายๆเรื่อง แต่ความคิดและจินตนาการเกี่ยวกับเอกภพของเขานั้น ไม่ได้แตกต่างจากคนอื่นๆมากนัก มุมมองของพวกเขาเกี่ยวกับเอกภพ ต่างยึดความคิดที่ว่าเอกภพมีลักษณะสถิต (static) กล่าวคือจักรวาลและสัพ สิ่งทั้งหลายล้วนแต่มีอยู่ชั่วนิรันด์ ทุกๆอย่างมีอยู่ก่อนแล้ว ไม่มีจุด กำเนิด และไม่มีจุดจบ เอกภพไม่มีการเปลี่ยนแปลงและคงอยู่ตลอดไป เมื่อ ไอน์สไตน์พยายามที่จะประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพเพื่ออธิบายธรรมชาติของ เอกภพ เขา ก็พบว่าตามทฤษฎีของเขาเอกภพจะไม่มีเสถียรภาพ พลังงานและมวลสารต่างๆใน จักรวาล ต่างก็ดึงดูดกันและกันเนื่องจากด้วยแรงโน้มถ่วงระหว่างมวล แรงดึงดูดระหว่าง มวลนี้จะดึงให้ ดวงดาวและพลังงานต่างๆ มาเบียดชิดกันมากขึ้น เอกภพทั้งหมดก็จะมี ขนาดเล็กลง จนในที่สุดเมื่อสสารทั้งหมดถูกบีบให้ใกล้กันมากจนเกินไป เอกภพก็จะมี ความ ร้อนสูง และในที่สุดทุกๆสิ่งก็จะถูกเผาใหม้เป็นจุลในเปลวเพลิง ตัว เขาเองไม่ค่อยจะพอใจกับผลการคำนวนที่ได้เท่าไหร่นัก เพราะในขณะนั้นไม่มีผล การ ทดลองที่จะมายืนยันว่าเอกภพหดตัว และถ้ามีการหดตัวของเอกภพเกิดขึ้นจริง โลก ของเราก็น่าจะจมอยู่ในเปลวเพลิงเสียนานแล้ว และเป็นไปไม่ได้ว่าสิ่งมีชีวิตต่างๆ รวมทั้งมนุษย์ชาติจะอยู่รอดปลอดภัย มาได้จนถึงทุกวันนี้ ไอน์สไตน์ขบคิดปัญหานี้อยู่นานจนในที่สุดก็ พบทางออกซึ่งถือกันว่าเป็นตำนาน หน้าหนึ่ง ของฟิสิกส์ เขาแก้ปัญหาความไม่มีเสถียรภาพของเอกภพด้วยการประดิษฐ์"ค่าคงตัว" ค่า หนึ่ง ซึ่งเขาเรียกว่า "ค่าคงตัวของจักรวาล" หรือ Cosmological Constant ซึ่งมันจะ ทำหน้าที่พยุงไม่เอกภพถล่มลง ค่าคงตัวของจักรวาล ที่ไอน์สไตน์ใส่เข้าไปในสมการของเขานั้นก็เทียบได้กับ Anti-Gravity force เพราะว่ามันให้ผลเป็นแรงที่ต้านอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงนั่นเอง ไอน์สไตน์ พอใจกับแบบจำลองนี้มาก เพราะมันให้ภาพเอกภพที่สมเหตุสมผล อย่างน้อย ก็ใน ความคิดของผู้คนสมัยนั้น อย่างไรก็ดีในปัจจุบันยุคเริ่มต้น ของศตวรรษที่ 21 ซึ่งเป็นเลาเกือบ 100ปีหลังจากยุคของ ไอนสไตน์ นักฟิสิกส์ต่างก็ทราบกันดีว่าเอกภพของเรานั้นไม่ได้มีขนาดคงที่ แต่มีการ ขยาย ตัวอยู่ตลอดเวลา ภาพของจักรวาลที่ไอสไตน์วาดเอาไว้จึงไม่ถูกต้องนัก เมื่อ ไอน์สไตน์ได้เดินทางไปอเมริกาในอีกหลายปีให้หลัง และมีโอกาสได้พบกับ เอ็ด วิน ฮับเบิล ซึ่งแสดงให้เขาเห็นประจักด้วยตาตนเองว่าเอกภพนั้นขยายตัว ไอน์สไตน์ จึงได้ยกเลิกความคิดเรื่อง Cosmological Constant และกล่าวถึงมันว่าเป็น "ความ ผิดพลาดครั้งใหญ่ในชีวิตของเขา" ( My Biggest bundle ) ไอน์สไตน์ คิดผิดจริงหรือ? เมื่อถามว่านักวิทยาศาสตร์คนไหนที่คิดว่า ยิ่งใหญ่ที่สุด เราอาจจะได้คำตอบต่างๆกัน มากมาย แต่แน่นอนว่าหนึ่งในสามชื่อที่ได้จะต้องมีอัลเบอร์ต ไอน์สไตน์ ติดมาใน โพ ลสำรวจด้วยเสมอ ในปลายปีค.ศ. 2000 นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกต่างพากันเห็นพ้องต้องกันว่า อัลเบอร์ต ไอน์สไตน์คือนักวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ตลอดกาล บางที่เรื่องราวของ Cosmological Constant อาจเป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ช่วยยืนยันความยิ่งใหญ่ของ ไอน์สไตน์ ดังที่เราจะได้ เห็นกันต่อไปเพราะแม้แต่สิ่งที่ไอน์สไตน์คิดว่าเขาคิดผิด ยัง กลับกลายเป็นถูกขึ้นมาได้อย่างมหัศจรรย์ ตามกฎของแรงโน้ม ถ่วงของนิวตัน แรงโน้มถ่วงดึงดูดวัตถุสองก้อนเข้าหากัน จะขึ้นอยู่กับ ขนาดมวลสารของวัตถุทั้งสอง ยิ่งมวลมากเท่าไหร่แรงดึงดูดระหว่างกัน ก็ ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ดีทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายธรรมชาติของ แรง โน้มถ่วงได้ขัดแจนก ว่า ขนาดของแรงโน้มถ่วงนอกจากจะขึ้นกับขนาดของ มวล สารแล้วยังขึ้นกับความดันอีก ด้วย หลังจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ ถูกค้นพบได้ไม่นาน นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียนามว่า อเล็กซานเดอร์ ฟรีดแมน (Alexander Friedmann) ได้ประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพ เพื่อสร้างแบบจำลอง ของเอกภพที่รู้จักกันในปัจจุบันในชื่อของ แบบจำลองของ ฟรีดแมน (Friedmann Model) ซึ่งได้อธิบายการเปลี่ยนแปลงของอัตราขยายตัว ของเอกภพ ไว้ดังนี้ ( หมายเหตุ ในที่นี้ขอใช้คำว่าอัตราเร่งของเอกภพเพื่อที่จะเปรียบเทียบกับ กฎของนิวตัน ซึ่ง เราคุ้นเคยกันดีว่าความเร่งของวัตถุซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงจะขึ้นอยู่ มวลสารของวัตถุนั้น )

จาก สมการของข้างบนนั้นเราจะเห็นว่าตราบใดก็ตามที่ค่าผลรวมระหว่างมวลและความดัน ใน เอกภพมีค่าเป็นบวก ( มวล + 3 x ความดัน > 0 ) อัตราการเร่งของเอกภพจะมีค่าเป็นลบ ซึ่งจะส่งผลทำให้อัตราการขยายตัวของ เอกภพมีค่าลดลง นั่นคือเอกภพยังคงขยายตัวอยู่ แต่ขยายตัวด้วยอัตราที่ช้า ลง ในทางตรงกันข้ามหากว่าผลรวมระหว่างมวลและความดันใน จักรวาลมีเป็นจำนวนติดลบ หรือ ( มวล + 3 x ความดัน <>

ผู้ อ่านอาจจินตนาการเปรียบเทียบกับอัตราเร่งและอัตราเร็วของรถยนต์ที่คุ้นเคยใน ชีวิต ประจำวัน ถ้าอัตราเร่งมีค่าเป็นบวก เทียบได้กับการเหยียบคันเร่งซึ่งจะทำให้อัตราเร็วของ รถมีค่าเพิ่มขึ้น ในทางกลับกันอัตราเร่งเป็นลบ เทียบได้กับการเหยียบเบรค ทำให้รถยนต์มี ความ เร็วช้าลงเรื่อยๆ แต่จะมีความเป็นไปได้หรือ ที่ผลรวมระหว่างมวลสารกับความดันของเอกภพจะมีค่าติดลบ มวลของสสารนั้นจะ มีค่าเป็นบวกเสมอ ในนิยายวิทยาศาสตร์อาจมีการกล่าวถึงมวลสารที่ ติดลบ หรือ Anti-Gravity mass ซึ่งสามารถเทียบได้กับลูกโป่งสวรรค์ เพราะขณะที่วัตถุ ต่างๆตกลงพื้น ลูกโป่งสวรรค์กลับลอยขึ้นสู่ท้องฟ้า ในกรณีนี้เราจึงอาจจินตนาการว่า ลูกโป่งนั้นมีค่ามวลที่เป็นลบ หรือมีสมบัติ Anti-Gravity แต่ในความเป็นจริงแล้วเรา ทราบกันดีว่าการที่ ลูกโป่งสวรรค์ลอยได้นั้น เนื่องมาจากมันบรรจุด้วยก๊าซฮีเลียมซึ่ง เบา กว่าอากาศรอบข้าง ไม่ใช่เนื่องจากว่ามันมีมวลเป็นลบ ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ ยังไม่ค้นพบวัตถุที่มี Anti-Gravity mass ทั้งในทฤษฎีและการทดลอง อย่างไรก็ตามผลการสังเกตุการระเบิด ของซุปเปอร์โนว่าในปี ค.ศ. 1998 ได้แสดงให้ เห็นว่าเอกภพขยายตัวออกด้วย อัตราเร่ง เป็นการยืนยันการมีอยู่ของแรงโน้มถ่วงที่ผลัก มวลออกจากกัน แต่ในเมื่อมวลของทุกสิ่งในเอกภพมีค่าเป็นบวกเสมอ จึงเหลือสาเหตุ ที่เป็น ไปได้เพียงกรณีเดียว นั่นคือความดันของเอกภพนั้นจะมีค่าเป็นลบ ซึ่งก็หมายถึง การมีอยู่ของค่าคงที่ของจักรวาลในความคิดของไอน์สไตน์นั่น เอง

หน้าที่ 3 - สูญญากาศในควอนตัมฟิสิกส์

...Previously, people have thought of the vacuum as a region of space that is completely empty, a region of space that does not contain anything at all. Now we must adopt a new picture. We may say that the vacuum is a region of space where we have the lowest possible energy... P.A.M. Dirac (1978) ธรรมชาติ นั้นมีความซับซ้อนอย่างที่เราคาดไม่ถึง บางครั้งการที่จะทำความเข้าใจปรากฎการณ์ หนึ่ง อาจจะเกี่ยวข้องกับอีกหลายๆปรากฎการณ์ ซึ่งต้องใช้ความรู้ทั้งหมดที่เรามีอยู่เพื่อที่จะนำ มาอธิบาย ในปัจจุบันค่าคงที่ของจักรวาลหรือ Cosmological constant ถือว่าเป็นหนึ่งใน ความ ลับของธรรมชาติ ซึ่งถ้าเราเข้าใจก็อาจจะเป็นกุญแจที่นำนักวิทยาศาสตร์ไปสู่ความลับ ของ เอกภพทั้งหมดก็ได้ อาศัยเพียงทฤษฎีสัมพัทธภาพโดยลำพังนั้นแทบจะ ไม่ได้บอกอะไรเราเกี่ยวกับ คุณสมบัติของ ค่าคงที่นี้ มันดูจะอธิบายเพียงแค่ว่า Cosmological constant เทียบได้กับมวลของกาลอวกาศ (space-time) เมื่อไม่มีวัตถุใดๆกดทับมันอยู่ เป็นพลังงานของเอกภพเมื่อไม่มีสสารและ พลังงาน ใดๆอยู่ในเอกภพเลย ในอีกแง่หนึ่ง ค่าคงที่ของจักรวาลก็คือพลังงานของสูญญากาศ หรือที่เรียกว่า Vacuum energy นั่นเอง แต่ก่อนที่จะมาทำความเข้าใจว่าเหตุใดความว่าง เปล่าจึงทำให้เกิดพลังงานได้ เราควรจะทำ ความเข้าใจ กับคำว่าสูญญากาศกันเสียก่อน ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเรา นิยามอวกาศ หรือ(space) ตามหลักของมัค (Mach's Principle) ซึ่งกล่าวว่าอวกาศก็คือเครือข่ายของความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งต่างๆ ที่ อยู่ใน เอกภพ (อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่) สูญญากาศคือเอกภพไม่มีสิ่งใดอยู่เลยย่อมไม่มี ความสัมพันธใดๆเกิดขึ้น ซึ่งไม่เป็นไปตามหลักการของมัค แต่เหตุใดทฤษฎีของไอน์สไตน์ถึงจึงสามารถ กล่าวถึงเอกภพที่ไม่มีสิ่งใดมวลหรือ พลังงาน ใดๆอยู่ในตัวมันได้? ที่เป็นเช่นนั้นก็เพราะว่าไอน์สไตน์อธิบายพฤติกรรมของแรงโน้มถ่วง ด้วย โดยใช้ ทฤษฎี "สนาม" สนามในทางคณิตศาสตร์หมายถึงปริมาณที่มีค่าแปรผันต่อเนื่อง ทุกๆตำแหน่งใน จักรวาล ผู้อ่านอาจจะนึกถึงคำว่าสนามไฟฟ้า ซึ่งหมายถึงอำนาจไฟฟ้าที่แผ่ มา ออกมาจากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า สนามไฟฟ้าของประจุหนึ่งนั้นแผ่ กระจายไปทั่วจักรวาล ถ้าใกล้ประจุไฟฟ้ามากสนามก็จะมีค่า แรงมาก แต่ยิ่งไกลออกไปสนามก็จะอ่อนลงจนวัดไม่ได้ แต่สนามไม่ได้หายไปไหนเพียงแต่มี ค่า น้อยจนเข้าใกล้ศูนย์เท่านั้นเอง ในทำนองเดียวกันแรงโน้มถ่วงก็ สามารถอธิบายด้วยสนามโน้มของแรงโน้มถ่วงหรือ Gravitational field ซึ่งแผ่กระจายไปทั่วเอกภพ ก่อให้เกิดความสัมพันธ์ทีสร้างเป็นอวกาศ และ โครงสร้างเอกภพทั้งหมด ในกรณีที่ไม่มีวัตถุ สสาร หรือพลังงานใดๆอยู่ในเอกภพ ก็ไม่ได้หมายความว่าไม่มีสนาม โน้มถ่วงอยู่ ดังนั้นเอกภพที่ไม่มีสสารอยู่เลยจึงสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ขัดแย้งกับหลัก การ ของทฤษฎีสัมพัทธภาพ

การ ศึกษาเรื่องของสูญญากาศในอีกสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ คือควอนตัมฟิสิกส์ก็ให้ผล น่า สนใจไม่แพ้กัน ในขณะที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพอธิบายปรากฎการณ์ธรรมชาติในระดับ ใหญ่ๆ เช่นการ เคลื่อนที่ของดวงดาว ปรากฎการณ์ธรรมชาติในระดับเล็กๆระดับอะตอม และ โมเลกุล กลับตกอยู่ใต้อิทธิพลของควอนตัมฟิสิกส์ เทคโนโลยีต่างๆที่เราใช้กับอยู่ ในปัจจุบันส่วนใหญ่ล้วนเป็นผลมาจากความ สำเร็จของทฤษฎีควอนตัมทั้งสิ้น ความคิดเกี่ยวกับ Vacuum energy หรือบางครั้งเรียกว่า Zero-point energy เริ่มเกิดขึ้น มาครั้ง แรก โดยผลงานของ แม็กซ พลังค์ (Max Planck) และผลงานของไอนสไตน์กับ อ็อต โต สเตอร์น (Otto Stern) เพื่อที่จะอธิบายปัญหาการแผ่รังสีของวัตถุดำซึ่งเป็นจุด เริ่มต้นของ ทฤษฎี ควอนตัม และจากนั้นเป็นต้นมา Zero-point energy นั้นอยู่คู่กับการ พัฒนา ของทฤษฎีควอนตัมมาโดยตลอด รูปแบบปัจจุบันของทฤษฎี ซึ่งใช้อธิบาย ธรรมชาติ ของอนุภาคพื้นฐานนั้นรู้จักกันในชื่อของ ทฤษฎีสนามควอนตัม หรือ Quantum field theory ซึ่งอธิบายอนุภาคมูลฐานที่ประกอบขึ้นเป็นสสารและพลังงาน ใน เอกภพด้วย "สนาม" 2ชนิด สสารต่างๆประกอบมาจากอนุภาคเฟอร์มี (หรือสนามเฟอร์มี) ซึ่งได้แก่ อิเล็กตรอน คว๊าก นิวตริโน ฯลฯ ส่วนอีกชนิดคืออนุภาคโบซอน ซึ่งจะทำหน้าที่ที่ เป็นสื่อนำแรง ทำให้เกิดอัตรกริยาระหว่างอนุภาคต่างๆ ยกตัวอย่างเช่น โฟตอนซึ่งเป็นอนุภาคของแสงสว่างทำหน้าที่เป็นสื่อนำแรงแม่เหล็กไฟฟ้า สนาม เหล่านี้ล้วนแล้วแต่มี Zero-point energy ซึ่งเกิดขึ้นได้แม้ว่าจะไม่มีอนุภาคเหล่านี้อยู่เลย สาเหตุ ที่ความว่างเปล่าเช่นสูญญากาศสามารถทำให้เกิดพลังงานได้นั้นมาจากหลัก การสำคัญ ของทฤษฎีที่เรียกว่า หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนบอร์ก หรือ Uncertainty principle ที่เสนอโดยนักฟิสิกส์ ชาวเยอรมัน เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบอร์ก ซึ่งกล่าวถึงความคลาดเคลื่อน ในการวัดตำแหน่งและโมเมนตัมของ วัตถุเล็ก ไฮเซนเบอร์ก เสนอว่าเราไม่สามารถที่จะรู้ ทั้งตำแหน่งและโมเมน ตัม(ปริมาณที่เกี่ยวข้องกับ ความเร็วของอนุภาค)ได้อย่างถูกต้อง 100เปอร์ เซนต์ ถ้าเราทราบตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาค เราก็จะไม่สามารถที่จะทราบ โม เมนตัมของมันได้เลย นอกจากตำแหน่งและโมเมนตัมแล้ว พลังงานกับเวลาก็ปฎิบัติตามกฎของไฮเซนเบอร์ก อย่างเช่นเดียวกัน ถ้าหากเราต้องการวัดพลังงานของอนุภาคให้มีความแม่นยำมากๆ เรา ก็จะต้อง ใช้เวลาวัดนานมากถ้าต้องการให้มีความแม่นยำไม่ผิดพลาดเลย ทฤษฎีบอกว่า เวลา ที่ใช้ในการวัดจะยาวนานชั่วกัลปาวสาน ด้วยหลักการนี้เองในที่ๆ ไม่มีอะไรเลยเช่นสูญญากาศจึงมีพลังงานที่ไม่เป็น ศูนย์ จาก สมการของไอนสไตน์ E = mc2 ซึ่งแสดงถึงความสัมพันธ์ระหว่างมวลสารกับพลังงาน ชี้ให้เห็นว่าเมื่อ พลังงานของสูญญากาศไม่เป็นศูนย์ก็น่าจะมีอนุภาคกำเนิด ขึ้นจากความ ว่าง เปล่า อนุภาคและปฎิอนุภาคจะกำเนิดขึ้นมาจากความว่าเปล่า และจะสลายตัวภายใน เวลา อันรวดเร็ว เนื่องจากผลของหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบอร์ก ดังที่แสดงไว้ใน รูป ข้างล่างนี้ การที่มันเกิดขึ้นและสลายตัวอย่างรวดเร็วนี้ทำให้เราไม่สามารถสังเกตุเห็น ได้ ชีวิตประจำวัน ปรากฎการณ์นี้ในบางครั้งถูกกล่าวถึงในชื่อ การสั่นทางควอนตัม หรือ Quantum fluctuation

ใน เมื่อปรากฎการณ์การสั่นทางควอนตัมนั้นเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว จนเราไม่สามารถที่จะ สังเกตุได้ง่ายๆ ผู้อ่านอาจจะไม่แน่ใจว่าพลังงานสูญญากาศนั้นจะมีอยู่จริงหรือเป็นเพียง แค่ จินตนาการในแผ่นกระดาษ แต่สำหรับนักฟิสิกส์นั้นปรากฎการที่เกี่ยวข้องกับ Vacuum energy เป็นที่ทราบกันมาหลายสิบปีแล้ว เช่นการเปลี่ยนแปลงระดับพลังงาน ของ อะตอมไฮโดรเจนที่เรียกว่าปรากฎการณ์ Lamb shift ซึ่งเกี่ยวข้องกับพลังงาน สูญ ญากาศของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า หลักฐานสำคัญที่ยืนยันการมีอยู่ ของ Vacuum energy คือ ปรากฎการณ์คาซิเมียร์ หรือ Casimir effect ซึ่งทำนายเอาไว้โดยนักฟิสิกส์ชาวฮอลันดา เฮนริก คาซิเมียร์ ( H.B.G. Casimir) ในปี ค.ศ. 1948 คาซีเมียร์ได้คำนวนพบว่าเมื่อนำเอาแผ่นตัวนำ ที่ ไม่มีประจุขนาดใหญ่ 2 แผ่นมาวางไว้ไกล้กันในสูญญากาศ จะปรากฎว่ามีแรงดึงดูด แผ่น ทั้งสองให้เคลื่อนเข้าหากัน ทั้งๆที่ไม่มีประจุไฟฟ้าหรืออนุภาคใดๆอยู่เลย สาเหตุ ที่มีแรงดึงดูดระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองก็เนื่องมาจากสถานะสูญญากาศของ คลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งอยู่รอบๆแผ่นตัวนำทั้งสอง เนื่องจากว่าตัวนำทั้งสองแผ่นนั้น อยู่ชิดกันมากทำให้มีแต่เฉพาะคลื่นสูญ ญากา ศ ที่ความถี่สั้นๆเท่านั้นที่จะสามารถ อยู่ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสอง ได้ (ดังรูปข้างล่าง) ในขณะที่ภายนอกแผ่นตัวนำ สถานะสูญญากาศของคลื่นแม่ แหล็กไฟฟ้าสามารถมีได้ทุกๆความยาวคลื่น ทำให้มีแรงดันภายนอกมากกว่า แรงดันที่อยู่ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสอง จึงมีแรงผลัก ให้แผ่นตัวถูกดูด เข้าหากัน

ปราก ฎการณ์คาซิเมียร์นี้ได้รับการยืนยันโดยการทดลองหลายต่อหลายครั้ง ตัวอย่างหนึ่ง ของการทดลอง เพื่อพิสูจน์ปรากฎการณ์ดังกล่าวแสดงดังรูปข้างบน (ภาพสองภาพนี้ ดัดแปลง ภาพจากบทความของ Scientific American http://www.sciam.com/1297issue/1297yam.html โดย Philip Yam)

หน้าที่ 4 - ตามหา The Fifth element

เรา ได้ทราบกันมาแล้วจากทฤษฎีสัมพัทธภาพว่าอัตราเร่งการขยายตัวของเอกภพ นั้น นอก จากจะขึ้นอยู่กับพลังงานและมวลสารที่มีอยู่ในเอกภพแล้วยังขึ้นอยู่กับ ความดัน อีกด้วย และเพราะว่าไม่มีวัตถุที่มีพลังงานเป็นลบ เงื่อนไขที่จะทำให้เอกภพขยายตัว ด้วยความเร่ง จึงขึ้นอยู่ที่ว่าความดันของภายในจักรวาลจะต้องมีค่าน้อยกว่าศูนย์ หรือ มี ค่าเป็นลบนั่นเอง ปัญหาก็คือความดันที่เป็นลบเกิดขึ้นได้อย่างไร? สถานะ สูญญากาศของควอนตัมฟิสิกส์มีคุณสมบัติที่ต่างจากสสารในสถานะทั่วไป อย่าง หนึ่งก็คือ ในขณะที่สสารทั่วไปเช่นก็าซหรือของเหลว เมื่อมันขยายตัวความ หนา แน่นของมันจะลดลง ความหนาแน่นของพลังงานสูญญากาศนั้นกลับไม่เปลี่ยน แปลง ไม่ว่าปริมาตรจะขยาย หรือหดตัว ความหนาแน่นของสสารหมายถึง อัตราส่วน ของ มวลสารต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ยกตัวอย่างเช่น น้ำบริสุทธิปริมาตร 1 ลิตร กับ เหล็ก ปริมาตร 1 ลิตรมาชั่งน้ำหนักเปรียบเทียบกัน เหล็กย่อมมีน้ำหนักมากกว่าน้ำ เรา จึงบอกได้ว่าเหล็กนั้นมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ

ถ้า เราขังก๊าซไว้ในกระบอกสูบเมื่อเราเลื่อนกระบอกสูบออกให้ปริมาตรภายใน กระบอกสูบ เพิ่มขึ้น เรากลับพบว่าความหนาแน่นของก็าซจะลดลง ทั้งนี้ก็เพราะว่ามวลของก๊าซที่ขังไว้ ในกระบอกสูบนั้นมีค่าเท่าเดิม เมื่อปริมาตรมีค่าเพิ่มขึ้น อัตราส่วนของมวลต่อปริมาตรจึง ลดลง แต่ความหนาแน่นของพลังงานสูญญากาศนั้นไม่เปลี่ยนแปลงไม่ว่าปริมาตรจะขยาย หรือ หดตัว ถ้าเราปั้มเอาอากาศในลูกสูบออกให้หมด ให้ภายในลูกสูบอยู่ในสภาพ สูญ ญากาศมากที่สุด Quantum Vacuum ที่ขังอยู่ในกระบอกสูบนั้นมีความหนาแน่นของ พลังงาน คงที่ ถ้าเราลองเลื่อนลูกสูบออก ปริมาตรภายในกระบอกสูบก็จะเพิ่มมากขึ้น (ส่วน สีชมพูตามภาพ) แต่เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานมีค่าคงที่ จึงทำให้พลังงานรวมของระบบมีค่า เพิ่มขึ้น เนื่องจากว่า พลังงานรวมมีค่าเท่ากับความหนาแน่นของพลังงานคูณกับปริมาตร ทั้งหมด พลังงานที่เพิ่มขึ้นนี้มาจากการที่เราออกแรงเพื่อที่จะเอาชนะแรงดันที่ดึง ลูกสูบ กลับนั่นเอง โดยปกตินั้นแรงเนื่องจากความดันของ ก๊าซจะมีทิศผลักลูกสูบออกเสมอ แต่ในกรณีนี้แรง จาก Quantum Vacuum กลับดึงกระบอกสูบในทิศตรงกันข้าม ซึ่งเป็นการแสดงให้เห็นว่า ความดันภาย ในกระบอกสูบเนื่องจาก Quantum Vacuum นั้นมีค่าเป็นลบ และความดัน ที่ เป็นค่าลบนี้เอง ที่ผลักเอกภพให้วิ่งออกจากกันด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ข้อมูล จากการสังเกตุการระเบิดของซุปเปอร์โนว่าบอกเราว่า เอกภพนั้นประกอบไปด้วย พลังงาน จาก Quantum Vacuum มากกว่า 60 เปอร์เซนต์เลยทีเดียว ดังกราฟข้างล่าง ที่ แสดงอัตราส่วนระหว่างพลังงานของสูญญากาศ กับพลังงานรวมทั้งหมดของเอกภพ จุด ตำแหน่งสีแดงแสดงถึงตำแหน่งที่ค่า Cosmological constant (หรือแลมด้า) มีค่าเป็น ศูนย์ ถ้าข้อมูลเข้าใกล้ตำแหน่งนั้นก็แสดงว่าพลังงานจาก Quantum Vacuum มีค่าน้อย แต่ผลการทดลองพบว่าข้อมุลส่วนใหญ่ (ที่จุดสีเหลือง) เข้าใกล้แนวตั้งซึ่งแสดงให้เห็นว่า พลังงานส่วนใหญ่ของ เอกภพอยู่ในรูปของ Dark Energy

อย่าง ไรก็ตามพลังงานจาก Quantum Vacuum นั้นมีค่าคงที่แน่นอน และไม่เปลี่ยน ตาม เวลา คุณสมบัตินี้เองทำให้นักดาราศาสตร์ไม่มั่นใจว่า Cosmological Constant ซึ่ง เกิดจากพลังงาน ของ Quantum Vacuum นั้นจะเป็นเพียงปัจจัยเดียวที่ผลักให้ เอกภพ ขยายตัวเร็วขึ้นเรื่อยๆ พวกเขาเชื่อว่าพลังงานลึกลับที่ผลักให้เอกภพเคลื่อนที่ ออกไปนั้นไม่ได้ ผลัก ด้วยแรงที่คงที่ แต่มันเปลี่ยนแปลงตามเวลา ความลับของเอกภพ จึงน่า จะมีมากกว่าที่เราเข้าใจ The Fifth element

In the future according to "The Fifth Element,"

the Supreme Being is a supermodel,

absolute evil is a big ball of molten lava --

and the fate of the universe hangs in the balance.

คำวิจารณ์ภาพยนต์ The Fifth Element ของ Scott Rosenberg



เหมือนกับที่พระเอก Bruce Willis ออกตามล่าหา The Fifth Element เพื่อป้องกัน
เอกภพไม่ให้ถูกทำลายโดย ปีศาจร้าย นักฟิสิกส์ก็กำลังตามหาสสารที่ 5 อยู่เช่นกัน
นักฟิสิกส์ บางกลุ่มเรียกพลังงานลึกลับที่ผลักเอกภพออกจากกันว่า Quintessence
ซึ่ง มาจากปรัชญากรีกโบราณซึ่งหมายถึงสสารชนิดที่ห้า นอกเหนือจาก ดิน น้ำ ลม
และ ไฟ


Quintessence นั้นรวมพลังงานทุกอย่างที่ผลักเอกภพออกจากกัน ไม่แต่เฉพาะ
พลังงาน จาก Vacuum energy เพียงอย่างเดียว



ใน ปัจจุบันนี้เรายังไม่ทราบว่า Quintessence นั้นคืออะไรกันแน่ นักฟิสิกส์บางท่าน
เชื่อว่า ทฤษฎีใหม่อย่างเช่น Superstring Theory และความคิดที่ว่าเอกภพอาจ
ประกอบด้วยมิติอื่นๆมากกว่า 4 มิติ หรือที่เรียกว่า Extra dimension น่าจะช่วยไข
ปัญหานี้ได้



Superstring Theory จะเป็นซุปเปอร์โมเด็ลที่ให้คำตอบกับเราได้หรือเปล่านั้น
คงต้อง ศึกษากันต่อไป

ฟิสิกส์คืออะไร

แรง มวล และกฎการเคลื่อนที่ของวัตถุ

สภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุแบ่งเป็น 2 ประเภท คือ

สภาพการเคลื่อนที่คงเดิม   หมายถึง อาการที่วัตถุอยู่นิ่งหรือมีความเร็วคงที่   เช่น  นักเรียนคนหนึ่งยืนอยู่นิ่ง  ๆ  บนพื้น  เป็น ต้น

สภาพการเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลง หมายถึงอาการที่วัตถุมีการเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง เช่น นักเรียนคนหนึ่งกำลังออกวิ่ง รถยนต์กำลังเบรกกะทันหัน  เป็นต้น

สภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุมีองค์ประกอบ ดังนี้

1. แรง

ในชีวิต ประจำวัน ทุกคนออกแรงกระทำต่อวัตถุต่างๆกัน เช่น ดันประตู หิ้วกระเป๋า ยกหนังสือ เข็นรถ เป็นต้น การออกแรงดังกล่าวจะบอกขนาดของแรงว่ามากหรือน้อย มักใช้ความรู้สึกเข้าช่วย เช่น รู้สึกว่ายกหนังสือออกแรงน้อยกว่าเข็นรถ การบอกขนาดของแรงดังกล่าวจะได้ข้อมูลไม่เที่ยงตรง ส่วนการบอกขนาดของแรงในทางฟิสิกส์นั้นจะบอกจากผลของแรง ได้แก่ มวลวัตถุ และการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ เพราะแรงสามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้(โดย กำหนดให้ขนาดของแรง 1 นิวตันคือ ขนาดแรงที่ทำให้มวล 1 กิโลกรัมเคลื่อนที่ไปตามแนว แรงด้วยความเร่ง 1 เมตร/วินาที² )

จากรูป - ถ้าวัตถุมีมวลขนาด 1 กิโลกรัม เคลื่อนที่ไปตามแนวแรงด้วยความเร่ง 1 เมตร/วินาที²

แรง F ที่ดึงวัตถุนั้นจะมีขนาดเท่ากับ 1 นิวตัน  แรงเป็นปริมาณเวกเตอร์มีทั้งขนาด และทิศทาง หน่วยของแรงตามระบบ SI คือนิวตัน(N) และแรงสามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ได้

1.1 แรงเสียดทาน

แรงเสียดทาน ( friction )  หมายถึง  แรงที่ต่อต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุโดยเกิดขึ้นระหว่างผิว สัมผัสของวัตถุกับผิวของพื้น  แรงเสียดทานมีทิศตรงข้ามกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ

 

1.2 ปัจจัยที่มีผลต่อแรงเสียดทาน  

1.2.1.  มวลของวัตถุ  วัตถุที่มีมวลมากจะกดทับลง บนพื้นผิวมาก จะมีแรงเสียดทาน มากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อยซึ่งจะกดทับลงบนพื้นผิวน้อย  เช่น การวิ่งของนักกีฬา คนที่มีมวลมากจะมีแรงเสียดทานมากกว่าคนที่มีมวลน้อย

1.2.2.   ลักษณะผิวสัมผัส  ผิวสัมผัสที่เรียบจะเกิดแรงเสียดทานน้อยกว่าผิวสัมผัสที่ ขรุขระ

1.2.3.   ชนิดของวัตถุ  ยางมีแรงเสียดทาน มากกว่าไม้

1.3. ประเภทของแรงเสียดทาน จำแนกประเภทของแรงเสียดทานตามลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุได้  2   ประเภท  คือ

1.3.1.   แรงเสียดทานสถิต (Static  Friction) คือ  แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุยังไม่ เคลื่อนที่( อยู่นิ่ง) จนกระทั่งวัตถุเริ่มเคลื่อนที่ เช่น  ออกแรงผลักรถแล้วรถยังอยู่นิ่ง  เป็น ต้น

แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นนี้จะเท่ากับแรงที่มากระทำ และมีค่าสูงสุดเมื่อวัตถุเริ่มจะเคลื่อนที่

1.3.2. แรงเสียดทาน จลน์  (Kinetic Friction)  คือ  แรงเสียดทานที่เกิดขึ้น ระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุขณะที่วัตถุกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัว  เช่น  การกลิ้งของวัตถุ  การลื่นไถลของวัตถุและการไหลของวัตถุ เป็น ต้น 

แรงเสียดทานที่เกิดขึ้นนี้จะเท่ากับแรงที่มากระทำ   ซึ่งค่าของแรงเสียดทานจลน์จะน้อยกว่าแรงเสียดทานสถิตเสมอ สำหรับผิวสัมผัสเดียวกัน

1.4.  สัมประสิทธิ์ของแรงเสียดทาน  (  coefficient  of  friction  )  เป็นค่าตัวเลขที่แสดงถึงการเกิดแรงเสียดทานขึ้นระหว่างผิวสัมผัสของวัตถุ  2  ชนิด  ใช้สัญลักษณ์แทนด้วยตัวอักษร (มิว )

2. มวล

มวล คือปริมาณของวัตถุที่ต้านการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ มวลเป็นปริมาณ สเกลาร์ มีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัม(kg) (วัตถุที่อยู่นิ่ง จะต้านความพยายามที่จะทำให้วัตถุนั้นเคลื่อนที่ ในทำนองเดียวกัน วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่แล้ว ก็จะต้านความพยายามที่จะทำให้วัตถุนั้นหยุดนิ่ง วัตถุมวลมากจะต้านได้มาก วัตถุมวลน้อยจะต้านได้น้อย)

กิจกรรม – ใส่ทรายลงในขวดพลาสติก( ขวดน้ำดื่ม) ขนาดเท่ากัน 3 ใบ โดยให้ปริมาณของทรายในขวดแต่ละใบต่างกัน โดยให้ใบที่ 1 เต็มขวด ใบที่ 2 ครึ่งขวด และใบที่ 3 หนึ่งในสี่ของขวด แล้วใช้

กระดาษทึบแสงพันรอบขวดทั้งหมด

- นำขวดทั้งสามผูกเชือกแขวนไว้ในแนวระดับ ให้นักเรียนใช้มือผลักขวดแต่ละใบ

แล้วบันทึกผลการทดลอง

คำถามท้ายกิจกรรม

ขวดแต่ละใบต้านมือต่างกันหรือไม่ อย่างไรจะสรุปผลการทดลองว่าอย่างไร

เซอร์ไอแซกนิวตัน (Sir Isaac Newton) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ศึกษาธรรมชาติของแรงที่มีผลต่อสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุ และได้ตั้งกฎการเคลื่อนที่ 3 ข้อ เพื่ออธิบายถึงสภาพการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของ วัตถุ ดังต่อไปนี้

ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันได้ให้ ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ว่า ถ้ามีวัตถุวางนิ่งอยู่บนพื้นราบแล้วไม่มีแรงภายนอกอื่นมากระทำต่อวัตถุ วัตถุจะยังคงหยุดนิ่งเช่นนั้นต่อไป หรือถ้าให้แรงสองแรงมากระทำต่อวัตถุโดยแรงทั้งสองมีขนาดเท่ากันและมีทิศทาง ตรงกันข้าม ซึ่งเป็นผลให้แรงลัพธ์เป็นศูนย์ จะพบว่าวัตถุจะยังคงสภาพหยุดนิ่งเช่นเดิมจึงสามารถสรุปได้ว่า “ ถ้าไม่มีแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ หรือแรงลัพธ์ที่มากระทำมีค่าเป็นศูนย์ วัตถุจะไม่เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่” เช่น ถ้าวัตถุหยุดนิ่งก็จะหยุดนิ่งต่อไป ถ้ากำลังเคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วคงตัว (a = 0) โดยมีความสัมพันธ์ตามสมการ

ความสัมพันธ์ของแรงที่กระทำกับสภาพของวัตถุตามกฎข้อที่ 1 ของนิวตัน

กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 ของนิวตันนี้ เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า “ กฎความเฉื่อย ” ( Inertia Law) หมายความว่า วัตถุจะพยายามรักษาสภาพเดิมของมันเอาไว้ เช่น หยุดนิ่งก็จะพยายามรักษาการนิ่งเอาไว้ ถ้าเดิมเคลื่อนที่อยู่ด้วยความเร็วคงตัวเท่าใดก็จะพยายามรักษาสภาพการ เคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงตัวนั้นไว้ แต่การที่วัตถุจะรักษาสภาพเดิมของมันไว้ได้ดีมากน้อยเพียงใด ก็ขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุนั้น โดยวัตถุที่มีมวลมากจะรักษาสภาพการหยุดนิ่ง และการเคลื่อนที่ได้มากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย นั่นคือ ถ้าวัตถุที่มีมวลมากกำลังเคลื่อนที่จะทำให้หยุดได้ยากกว่าวัตถุที่มีมวลน้อย

** หนูลองวิ่งดูแล้วหยุดกะทันหัน    หนูทำได้หรือไม่   เพราะเหตุใด **

จากการศึกษาพบว่าวัตถุเมื่อถูกแรงภายนอกที่มีค่า ไม่เป็นศูนย์มากระทำ และแรงภายนอกนั้นมีค่ามากพอ จะทำให้วัตถุเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่จากเดิม เช่น ถ้าเดิมวัตถุหยุดนิ่งเมื่อถูกแรงภายนอกกระทำจะส่งผลให้วัตถุเคลื่อนที่ หรือเดิมถ้าวัตถุเคลื่อนที่อยู่แล้วเมื่อถูกแรงภายนอกกระทำก็จะส่งผลให้ วัตถุเคลื่อนที่เร็วขึ้น หรือช้าลง หรือหยุดนิ่งก็ได้ ซึ่งการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่เดิมของวัตถุจะมากหรือน้อยจึงขึ้นกับปริมาณ ของแรงภายนอกที่มากระทำต่อวัตถุและมวลของวัตถุ

** ถ้าเราจะก้าวลงจากรถที่กำลังชะลอช้าๆ ให้ปลอดภัยควรปฏิบัติอย่างไร เพราะเหตุใด **

                นิวตันได้ให้ความสัมพันธ์ระหว่าง แรงกับการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุไว้ว่า “ถ้าแรงลัพธ์ที่กระทำต่อวัตถุมีค่าไม่เป็นศูนย์ วัตถุจะเปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่” นั่นคือ ความเร็วของวัตถุอาจจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงหรืออาจเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อน ที่ เรียกว่า “วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่ง”

เมื่อแรงลัพธ์ที่กระทำมีค่าไม่เป็นศูนย์จะเกิดการ เปลี่ยนสภาพการเคลื่อนที่

จากรูปจะเห็นว่าแรงรวมทางด้านขวามือมีค่ามากกว่าแรงรวมทางด้านซ้ายมือจึงทำ ให้เกิดการเคลื่อนที่ไปทางขวามือด้วยความเร่งค่าหนึ่ง โดยความเร่งนี้จะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับขนาดของแรงลัพธ์ที่กระทำต่อ วัตถุและมวลของวัตถุ

จากความสัมพันธ์ระหว่างแรง มวล และความเร่ง สามารถสรุปเป็น "กฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 2 ของนิวตัน" ได้ว่า "เมื่อมีแรงลัพธ์ที่ มีขนาดไม่เป็นศูนย์มากระทำกับวัตถุ จะทำให้วัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในทิศทางเดียวกับแรงลัพธ์ที่มากระทำ และขนาดของความเร่งจะแปรผันตรงกับขนาดของแรงลัพธ์ และแปรผกผันกับมวลของวัตถุ" โดยมีความสัมพันธ์ตามสมการ

ตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 1 และ 2 ของนิวตันเป็นการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเปลี่ยนสภาพการเคลื่อน ที่ของวัตถุ เมื่อแรงภายนอกมากระทำต่อวัตถุ นอกจากนี้นิวตันยังพบว่าในขณะที่มีแรงกระทำต่อวัตถุ วัตถุจะออกแรงโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำนั้นโดยทันทีทันใด เช่น ถ้าเรายืนบนสเก็ตบอร์ดหันหน้าเข้าหาผนังแล้วออกแรงผลักฝาผนัง เราจะเคลื่อนที่ออกจากฝาผนัง การที่เราสามารถเคลื่อนที่ได้แสดงว่าจะต้องมีแรงจากฝาผนังกระทำต่อเรา ถ้าเราผลักฝาผนังด้วยขนาดแรงมากขึ้น แรงที่ฝาผนังกระทำกับเราก็มากขึ้นตามไปด้วย โดยเราจะเคลื่อนที่ออกห่างจากผนังเร็วขึ้น หรือเมื่อเราออกแรงดึงเครื่องชั่งสปริง เราจะมีความรู้สึกว่าเครื่องชั่งสปริงก็ดึงมือเราด้วย และถ้าเราดึงเครื่องชั่งสปริงด้วยแรงมากเท่าใด เครื่องชั่งสปริงก็จะดึงเรากลับด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากับแรงที่เราดึงแต่มี ทิศตรงกันข้าม
                จากตัวอย่างและลักษณะการเกิดแรงกระทำระหว่างวัตถุที่กล่าวไว้ด้านบน ทำให้สามารถสรุปได้ว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อวัตถุหนึ่ง วัตถุนั้นจะออกแรงโต้ตอบในทิศตรงกันข้ามกับแรงที่มากระทำ แรงทั้งสองนี้เกิดขึ้นพร้อมกันเสมอ เราเรียกแรงที่มากระทำต่อวัตถุว่า “แรงกิริยา”(Action Force) และเรียกแรงที่วัตถุโต้ตอบต่อแรงที่มากระทำว่า “แรงปฏิกิริยา” (Reaction Force) และแรงทั้งสองนี้รวมเรียกว่า “แรงคู่กิริยา - ปฏิกิริยา” (Action– Reaction Pair)
                 จากการศึกษาพบว่า แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยามีขนาดเท่ากัน แต่มีทิศทางตรงกันข้ามเสมอ นิวตันได้สรุปความสัมพันธ์ระหว่างแรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาไว้เป็นกฎการ เคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน ซึ่งมีใจความว่า “ทุกแรงกิริยาจะต้องมีแรงปฏิกิริยาที่มีขนาดเท่ากันและทิศตรงข้ามกันเสมอ” ตามความสัมพันธ์ต่อไปนี้

แรงคู่กิริยา– ปฏิกิริยาที่กระทำระหว่างคนและโลก เมื่อคนยืนอยู่บนผิวโลก  

  จากรูปสามารถสรุปได้ว่า

1. แรงกิริยาและแรงปฏิกิริยาจะเกิดพร้อมกันเสมอ

2. แรงคู่กิริยา – ปฏิกิริยา เป็นแรงที่กระทำต่อวัตถุคนละวัตถุกัน ดังนั้นแรงคู่นี้จึงรวมกันไม่ได้

3. แรงคู่กิริยา - ปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้ทั้งกรณีที่วัตถุสัมผัสกันหรือไม่สัมผัสกันก็ได้

การนำกฎการเคลื่อนที่ของนิวตันไปใช้

กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันทั้ง 3 ข้อเป็นความรู้พื้นฐานที่สำคัญมากในวิชาฟิสิกส์ ซึ่งสามารถทำให้เข้าใจหรือใช้อธิบายสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อน ที่ของวัตถุทุกชนิด และยังเป็นพื้นฐานสำหรับการนำไปศึกษาเรื่องอื่น ๆ ในบทต่อ ๆ ไป และการแก้ปัญหาในปัญหาต่าง ๆ ที่กล่าวมาสามารถนำเอากฎการเคลื่อนที่ของนิวตันมาวิเคราะห์เป็นขั้นตอนได้ ดังต่อไปนี้

1. หาดูว่า “วัตถุ” อันไหนที่ต้องการพิจารณา

2. หลังจากเลือกวัตถุแล้ว ให้พิจารณาถึงสิ่งแวดล้อมของวัตถุนั้น เช่น เป็นพื้นเอียง  เป็น สปริง  เชือก โลก  เป็นต้น  เพราะสิ่งแวดล้อมเหล่านี้อาจออกแรงกระทำกับวัตถุของเรา

3. เลือกแกนอ้างอิง(แนวดิ่ง และ/หรือ แนวราบ )ให้เหมาะสม โดยให้วัตถุอยู่ที่จุดกำเนิด พร้อมทั้งตั้งแกนให้ง่ายต่อการพิจารณาต่อไป

4. วาดรูปวัตถุนั้นแยกออกจากส่วนอื่นๆ แสดงแกนอ้างอิงและแรงทั้งหมดที่กระทำต่อวัตถุ ซึ่งเรียกว่า free-body diagram

5. ใช้กฎข้อที่ 2 ของนิวตันในการวิเคราะห์ปัญหาดังกล่าว


 มาจาก http://psc.pbru.ac.th/lesson/index-power.html