Bloggang.com : สมภพ เจ้าเก่า : วิธีหาความเร็วแสงครั้งแรกของมนุษย์ บนคำอธิบายที่ไม่ถูกต้อง

วิธีหาความเร็วแสงครั้งแรกของมนุษย์ บนคำอธิบายที่ไม่ถูกต้อง

บทนำเรื่อง
ผมมีความสงสัยใคร่รู้ ว่าเขามีวิธีวัดความเร็วแสงกันได้อย่างไร ผมมีโอกาสไปได้ยินเรื่องการหาความเร็วแสงของโอลาฟ โรเมอร์ ซึ่งหาความเร็วแสงได้คนแรก เรื่องนี้ค้นจากในอินเตอร์เน็ต แต่เมื่อวิเคราะห์ไปตามนั้นแล้ว พบว่าคำอธิบายดังกล่าวเป็นไปไม่ได้ หากแต่มีวิธีที่เป็นไปได้อยู่ใกล้เคียงกันนั้นเอง และคิดว่าคงจะเกิดจากความคราดเคลื่อนจากการแปลหนังสือเป็นแน่ ผมจึงขออธิบายเรื่องนี้อย่างถูกต้อง แก้ไขส่วนที่ผิดต่อไป เพื่อทำความเข้าใจที่ถูกต้องแก่ผู้ที่เคยอ่านไปแล้ว และป้องกันไม่ให้ผู้ที่ยังไม่เคยอ่าน ได้มาอ่านเจอข้อความที่ไม่ถูกต้องนั้นอีก

* * *

โอลาฟ โรเมอร์ ผู้เป็นคนแรกที่ประสบความสำเร็จในการวัดความเร็วแสง โดยอาศัยการสังเกตการเกิดจันทรคราสของดาวพฤหัสบดี โรเมอร์ได้เคยศึกษาแพทยศาสตร์ที่มหาวิทยาลัย Copenhagen ในประเทศเดนมาร์ก แต่ก็ได้เบี่ยงเบนความสนใจมาสู่คณิตศาสตร์และดาราศาสตร์ในที่สุด นอกจากมีความสำเร็จในการวัดความเร็วแสงแล้ว เขายังได้ประดิษฐ์เทอร์โมมิเตอร์แบบโรเมอร์อีกด้วย ซึ่งเทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้ แบ่งสเกลระหว่างจุดเยือกแข็ง และจุดเดือดของน้ำออกเป็น 80 ส่วนเท่าๆกัน เทอร์โมมิเตอร์รูปแบบนี้จึงแตกต่างจากเทอร์โมมิเตอร์แบบเซลเซียสที่แบ่งช่องดังกล่าว ออกเป็น 100 ช่องเท่ากัน

ผมจะขอยกบทความเดิมเรื่องการหาความเร็วแสงมาให้ทุกท่านได้อ่านดูก่อน แล้วพิจารณาความเข้าใจของตนเองว่าถูกต้องหรือไม่

“ปี พ.ศ. 2218 โรเมอร์ได้วัดเวลาโคจรของดวงจันทร์ครบรอบดาวพฤหัสหรือคาบ ( period ) ของดวงจันทร์ทั้งสี่ดวงนี้ ปรากฏว่าคาบของดวงจันทร์แต่ละดวงมีค่าต่างไปจากคาบของดวงจันทร์นั้นๆ ที่วัดได้ในเวลาอีกหลายเดือนต่อมา วิธีการวัดของโรเมอร์เริ่มต้นจากขณะที่โลกอยู่ ณ ตำแหน่ง A ซึ่งโลกอยู่ในแนวเดียวกับดาวพฤหัสและดวงจันทร์ดวงหนึ่งของดาวพฤหัส

จากนั้นเขาก็เริ่มจับเวลาตอนที่ดวงจันทร์ดังกล่าวโคจรออกจากเงามืดของดาวพฤหัส

จนถึงตอนออกจากเงามืดของดาวพฤหัสในครั้งต่อมา (ครั้งที่สอง) โดยเวลาดังกล่าวพอที่จะเชื่อได้ว่า เป็นเวลาที่ดวงจันทร์ดวงนี้โคจรรอบดาวพฤหัสครบ 1 รอบ (ทั้งนี้เราสามารถตัดการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ออกไปได้ เพราะวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ของดาวพฤหัสมีขนาดใหญ่กว่าของโลกอย่างมากมาย) ในการวัดดังกล่าวปรากฏว่า ณ ตำแหน่ง A โรเมอร์วัดเวลาโคจรครบรอบของดวงจันทร์ได้ 42.5 ชั่วโมง แต่พออีก 6 เดือนต่อมา อันเป็นเวลาที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์มาอยู่ ณ ตำแหน่ง B ปรากฏว่าเขากลับวัดเวลาโคจรครบรอบดวงจันทร์ดวงเดิมได้มากกว่าตอนแรกถึง 1,000 วินาที
โรเมอร์ได้หาข้อยุติสำหรับอุบัติการณ์นี้ว่า เพราะแสงเดินทางผ่านระยะทางมากกว่าในตอนแรก และระยะทางที่มากกว่านี้ก็คือระยะทางของเส้นผ่านศูนย์กลางวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์นั่นเอง ในสมัยนั้น ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์วัดได้เท่ากับ 172,000,000 ไมล์ ดังนั้น จากขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และเวลาที่มากกว่าดังกล่าว ก็สามารถคำนวณอัตราเร็วของแสงได้เท่ากับ 172,000 ไมล์ต่อวินาที อย่างไรก็ตาม ค่าที่หาได้นี้ยังน้อยกว่าค่าอัตราเร็วของแสงที่ยอมรับกันอยู่ในปัจจุบัน”

ตามหลักการแล้ว คำอธิบายนั้นผิดตรงที่ว่า “พออีก 6 เดือนต่อมา อันเป็นเวลาที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์มาอยู่ ณ ตำแหน่ง B ปรากฏว่าเขากลับวัดเวลาโคจรครบรอบดวงจันทร์ดวงเดิมได้มากกว่าตอนแรกถึง 1,000 วินาที” เพราะในความจริงแล้ว เมื่อโลกโคจรมาถึงตำแหน่ง B เขาจะต้องยังคงวัดเวลาโคจรดวงจันทร์ดวงเดิมได้เท่าเดิม ซึ่งเท่ากับที่วัดได้เมื่ออยู่ตำแหน่ง A คือ 42.5 ชั้วโมง เพราะว่าเมื่อดวงจันทร์ของดาวพฤหัสออกจากเงามืด แสงของดวงจันทร์เดินทางมาถึงโลกที่ตำแหน่ง B จะใช้เวลาระยะหนึ่ง ซึ่งตอนนั้นยังไม่รู้ว่าเท่าไร สมมุติว่าค่าเวลานั้นคือ x วินาที ดังนั้นเมื่อดวงจันทร์ดวงเดิมโคจรกลับเข้าไปในเงามืดดาวพฤหัส และโผล่ออกมาอีกเป็นครั้งที่สอง แสงของมันก็จะต้องใช้เวลาเดินทางมาถึงโลกที่ตำแหน่ง B เท่ากับ x วินาทีเช่นเดิม ดังนั้น การจับเวลาเมื่อเห็นแสงดวงจันทร์ออกจากเงามืดเดินทางมาถึงโลกครั้งแรก กับครั้งที่สอง จึงต้องห่างกัน 42.5 ชั่วโมง เท่ากับคาบโคจรดวงจันทร์จริงๆ โดยที่คาบโคจรไม่ได้เพิ่มขึ้น 1000 วินาทีแต่อย่างใด ตำแหน่ง B จึงต้องวัดได้ค่าของคาบโคจรดวงจันทร์ เท่ากันกับที่วัดได้ในตำแหน่ง A

ดังนั้น การวัดความเร็วแสงของโรเมอร์ที่แท้จริงจึงน่าจะเป็นดังนี้ เมื่อเขาวัดคาบโคจรดวงจันทร์ที่ตำแหน่ง A ได้ 42.5 ชั่วโมงแล้ว และขณะอยู่ตำแหน่ง A นั้น เห็นดวงจันทร์ออกจากเงามืดตรงกับวันที่และเวลาเท่าไร ก็เอาวันเวลานั้นเป็นตัวตั้ง แล้วทำนายต่อไปว่า จะเห็นดวงจันทร์ออกจากเงามืดเช่นนี้อีกเมื่อไร ตรงกับวันที่และเวลาใดบ้าง โดยใช้คาบโคจรคือ 42.5 ชั่วโมงนั้นบวกเข้าไปอีกเรื่อยๆ ก็จะชนกับเวลาที่เห็นดวงจันทร์ออกจากเงามืดอีกในครั้งต่อๆไป บวกไปจนกระทั้งถึง 6 เดือน คือถึงตอนที่โลกมาอยู่ตำแหน่ง B จะบวกเข้าไปได้ประมาณ 103 ครั้ง เมื่อถึงแล้วก็ลองไปดูว่า วันเวลาที่เห็นดวงจันทร์ดวงนั้นออกจากเงามืด จะตรงกับเวลาที่คำนวณได้จากการใช้ 42.5 ชั่วโมงบวกมา 103 ครั้งหรือไม่ ก็ปรากฏว่าไม่ตรง โดยออกจากเงามืดช้ากว่าที่คำนวณได้ 1000 วินาที นั่นเพราะแสงต้องใช้เวลาเดินทางข้ามเส้นผ่านศูนย์กลางวงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์ 1000 วินาที เมื่อค่าเส้นผ่านศูนย์กลางวงโคจรโลกที่ยอมรับในปัจจุบันคือ 299195740 กิโลเมตร ความเร็วแสงจึงเท่ากับ 299195740/1000 = 299195.74 กิโลเมตรต่อวินาทีนั่นเอง แต่ความเร็วที่ยอมรับในปัจจุบันคือ 299796 กิโลเมตรต่อ 1 วินาที

ผมไม่ทราบว่า อะไรเป็นสาเหตุให้คำอธิบายของโรเมอร์ผิดไปจากหลักการจริง แต่คาดว่าคงจะเป็นเพราะการแปลเป็นภาษาไทย ที่ผู้แปลๆ โดยความเข้าใจที่ไม่ถูกต้องเท่าที่ควรประกอบลงไปด้วย ประกอบกับเป็นเรื่องที่เกิดขึ้นมาแล้วถึง 333 ปี ย่อมมีความคลาดเคลื่อนในการคัดลอกตำลา โดยประกอบกับความคิดของผู้คัดลอกที่ไม่ถูกต้องรวมเข้าไปด้วยแน่นอน

อ้างอิงจากหนังสือวิทยาศาสตร์ จินตนาการ
โดยนายสมภพ ขำสวัสดิ์

Create Date : 24 มิถุนายน 2551

Last Update : 26 มิถุนายน 2551 12:07:31 น.

15 comments

Counter : 5172 Pageviews.

ความรู้ กะ ความจริง ห่างกันบางๆ

ขอบคุณที่นำมาฝาก จ๊ะ

โดย: บ้าได้ถ้วย

วันที่: 24 มิถุนายน 2551 เวลา:14:21:53 น.

สำหรับดวงจันทร์ที่โรเมอร์สังเกตุการณ์คือ ดวงจันทร์ ไอโอ ครับ เป็น 1 ใน 4 ดวงจันทร์ที่สามารถสังเกตุเห็นได้ในสมัยนั้น
คงเพราะเป็นดวงจันทร์ดวงที่มีคาบโคจรเร็วที่สุด เพราะอยู่ใกล้ดาวพฤหัสที่สุด

โดย: สมภพ เจ้าเก่า

วันที่: 24 มิถุนายน 2551 เวลา:18:12:08 น.

Oh ,yes...

You are the man.

โดย: susu IP: 125.27.85.208 วันที่: 28 สิงหาคม 2551 เวลา:20:57:44 น.

สมัยที่ผมเรียนวิชาฟิสิกส์ อาจารย์ผมท่านหนึ่งก็เคยวิเคราะห์แบบนี้ครับและท่านก็เชื่อว่าน่าจะมาจากการ
คัดลอกตำราต่อๆกันมาที่ผิดพลาดครับ

โดย: หลวงลายไทย IP: 115.67.7.22 วันที่: 20 พฤษภาคม 2552 เวลา:8:49:09 น.

ขอบคุณคับอาจารย์ที่ทำให้ผมมีความรู้เพ่มขึ้นอีก....

โดย: tawid IP: 124.122.36.27 วันที่: 1 สิงหาคม 2552 เวลา:18:00:44 น.

ผมมีข้อสงสัยอยู่ว่า ค่าคงที่ของไอสไตน์(c) คือค่าที่โรเมอร์หาได้(ค่าความเร็วของแสง) ใช่มั๊ยคับ แล้วทำไมถึงเรียกว่า"ค่าคงที่ของไอสไตน์"คับ ในเมื่อโรเมอร์เป้คนหาได้ ช่วยตอบผมหน่อยนะคับ ขอบคุณคับ

โดย: tawid IP: 124.122.36.27 วันที่: 1 สิงหาคม 2552 เวลา:18:15:39 น.

ผมคิดว่า โรเมอร์เป็นคนแรกที่หาความเร็วแสงได้ คืออย่างน้อยก็พิสูจน์ได้ว่าแสงไม่ได้มีความเร็วเป็นอนันต์แบบไม่มีขีดจำกัด
แต่หลังจากนั้นก็มีนักวิทยาศาสตร์คนอื่นหาความเร็วแสงได้ด้วยวิธีการที่ดียิ่งขึ้น ทำให้ได้ค่าความเร็วแสงที่ละเอียดยิ่งขึ้น

แต่ไอสไตน์ถือว่าความเร็วแสงนี้ เป็นค่าคงที่ สมบูรณ์ ไม่มีอะไรจะเร็วไปกว่านี้ได้ เป็นค่าความเร็วสูงสุดในจักรวาล
ซึ่งจุดนี้ไม่มีนักวิทยาศาสตร์ที่หาความเร็วแสงได้ก่อนหน้านั้นคนใด จะคิดได้ครับ

(อธิบายตามความเข้าใจผมน่ะครับ)

โดย: สมภพ เจ้าเก่า

วันที่: 11 สิงหาคม 2552 เวลา:18:05:19 น.

ัะธัั€ะฐ 299195740 ะบะผ ะพั ะทะตะผะปะธ ัะบะฒะพะทั ัะพะปะฝัะต.ะ ะตัั ะธะดะตั ะพะฑ ะพะฑั€ะฐัะฝะพะน ััะพั€ะพะฝะต ัะพะปะฝัะฐ. ะ ะฐะฒะฝัะน ะบะพะพั€ะดะธะฝะฐั.ะ ะฐะฒะฝัะต ััะปะพะฒะธั. ะะปะฐะฝะตัะฐ ะฟะพั…ะพะถะฐั ะฝะฐ ะทะตะผะปั. 299195740 ะฟะพ ะฟั€ัะธะพะน ะฝะตัะปะพะถะฝะพ ะฒััะธัะปะธัั ะพั€ะฑะธัั. ะัะพะณ-ะทะตะผะปั ัะพะปะฝัะต ะฟะปะฐะฝะตัะฐ!

โดย: ะฑะตะบัะฐะฑะฐะฝะพะฒ. ะบะฐะทะฐั…ััะฐะฝ IP: 92.47.45.8 วันที่: 3 ธันวาคม 2552 เวลา:15:10:54 น.

สงสัยหนะครับ โลกอยู่ตำแหน่ง B จะมองเห็นดาวพฤหัสได้ยังไง ไม่ถูกแสงอาทิตย์บังหมดหรอครับ เหอๆๆ หรือว่ากล้องดูดาวขั้นเทพ...

โดย: ม่ายบอก อิอิ IP: 125.25.40.25 วันที่: 9 สิงหาคม 2553 เวลา:22:33:29 น.

คงต้องดูตอนดาวพฤหัสมาใกล้ๆดวงอาทิตย์ แล้วรอดวงอาทิตย์ตกดินก่อนแต่ดาวพฤหัสยังไม่ตก หรือดาวพฤหัสขึ้นก่อนแต่ดวงอาทิตย์ยังไม่ขึ้น ถึงแม้ฟ้าจะสว่างนิดหน่อย แต่กล้องส่องทางไกลพวกนี้อาจจะมองเห็นได้ครับ ขอเพียงรู้ตำแหน่งที่แน่นอนของมัน

ว่ากันว่าดาวศุกร์นี่ยังมองเห็นตอนกลางวันได้เลยครับ ขอเพียงรู้ตำแหน่งที่แน่นอน

โดย: สมภพ เจ้าเก่า

วันที่: 10 สิงหาคม 2553 เวลา:8:41:30 น.

งงตั้งนาน บอกได้คำเดียวว่า เก็ท ขอบคุณสำหรับความกระจ่างครับ อาจารย์

โดย: เบลล์ IP: 118.175.212.81 วันที่: 24 ตุลาคม 2553 เวลา:17:49:14 น.

ขอบคุนคร่า~

โดย: pp IP: 58.8.62.216 วันที่: 28 พฤศจิกายน 2553 เวลา:11:34:43 น.

ขอพคุนมักๆค่า

โดย: pow IP: 58.8.62.216 วันที่: 28 พฤศจิกายน 2553 เวลา:11:48:12 น.

เราทำให้แสงช้าลงได้ที่อุณหภูมิ -237องศาเซลเซียส แต่ถ้าเราเข้าไปก็แข็งตายก่อน

โดย: yakuza IP: 49.229.9.116, 49.229.9.116, 64.255.164.48 วันที่: 7 มกราคม 2554 เวลา:19:29:16 น.

ค่าความเร็วแสงมันผิดมาตั้งแต่การคำนวณเส้นผ่าศูนย์กลางของโลก, ของดาวพฤหัส, ของดวงอาทิตย์ และของวงโคจรโลกรอบดวงอาทิตย์แล้ว
______ความเร็วแสงทุกวันนี้เป็นเรื่องโกหก

โดย: สมภพ พลสวัสดิ์ IP: 1.46.130.156 วันที่: 13 ธันวาคม 2561 เวลา:10:57:32 น.