คุยกับชัยคุปต์
โดย ชัยคุปต์ e-mail : kshaiwat2@hotmail.com
ดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ
คำถามจากคุณพัชฎา
ดาวเคราะห์ดวงที่สิบมีจริงหรือไม่
เมื่อประมาณยี่สิบปีก่อนขึ้นศตวรรษที่ 21 เรื่อง ดาวเคราะห์ดวงที่สิบ และเรื่องดาวฤกษ์อีกดวงหนึ่งของระบบสุริยะ เป็นเรื่องได้รับความสนใจมากทั้งในวงการดาราศาสตร์และทั่วไป มาถึงวันนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หลัง จากที่มีการจัดระเบียบใหม่ของระบบสุริยะเมื่อพ.ศ. 2549 ที่มีการเพิ่มประเภทของสมาชิกระบบสุริยะขึ้นมาหนึ่งประเภทคือ dwarf planet หรือดาวเคราะห์แคระ จำนวนดาวเคราะห์บริวารของระบบสุริยะก็ลดจากเก้าดวง ลงมาเหลือเป็นแปดดวง และโอกาสที่จะพบดาวเคราะห์ดวงใหม่เพื่อให้เป็นดาวเคราะห์ดวงที่สิบเดิม ซึ่งก็จะกลายเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เก้า ตามการจัดระเบียบใหม่ของระบบสุริยะ ก็เป็นเรื่องยากคือ ไม่น่าจะมี เนื่องจากเทคโนโลยีการสำรวจระบบสุริยะที่ก้าวหน้าขึ้นมาก และผลจากการเดินทางไปถึงแถบบริเวณขอบนอกไกลกว่าดาวพลูโตออกไปของยานสำรวจอวกาศสี่ลำคือ ไพโอเนียร์-10, ไพโอเนียร์ -11, วอยเอเจอร์-1 และวอยเอเจอร์-2 ถ้าจะมีวัตถุขนาดใหญ่ระดับเป็นดาวเคราะห์ได้ ก็จะถูกตรวจพบแล้ว ซึ่งรวมไปถึงเรื่องของดาวฤกษ์ดวงที่สองในระบบสุริยะด้วย
โดยสรุป ถึงวันนี้ (เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2551) เรื่องดาวเคราะห์ดวงที่สิบและเรื่องดาวฤกษ์ดวงที่สองของระบบสุริยะ ก็ค่อนข้างมั่นใจกัน (ในวงการดาราศาสตร์) แล้วว่า ไม่มี
ดาวพลูโตไม่นับเป็นดาวเคราะห์แล้ว ใช่หรือไม่
ใช่แล้วครับ ตั้งแต่ พ.ศ. 2549 (จากการประชุมใหญ่ของสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล หรือ International Astronomical Union ที่กรุงปราก สาธารณรัฐเช็ก วันที่ 24 สิงหาคม) ที่มีมติลดฐานะของดาวพลูโต จากการเป็นหนึ่งในเก้าดาวเคราะห์ของระบบสุริยะมาเป็นส่วนหนึ่งของการจัดกลุ่มบริวารของดวงอาทิตย์ใหม่ เป็นดาวเคราะห์แคระ ดาวพลูโตก็ไม่นับเป็นดาวเคราะห์แล้ว
มาล่าสุด เมื่อวันที่ 11 มิถุนายน ปีนี้เอง สหพันธ์ดาราศาสตร์สากล ในการประชุมใหญ่ที่กรุงออสโล ประเทศนอร์เวย์ ก็ได้จัดระเบียบของดาวเคราะห์แคระ โดยจัดให้ดาวพลูโตกับดาว อีริส (Eris) เป็นกลุ่มดาวเคราะห์แคระย่อยลงไปอีก เรียก Plutoid (พลูทอยด์) มีความหมายเป็น ดาวคล้ายพลูโต และถึงขณะนี้ กลุ่มดาวเคราะห์แคระที่เรียกว่าพลูทอยด์ ก็มีสมาชิกเพียง สองดวง คือพลูโตและอีริส แล้วจะมีเพิ่มขึ้นมาอีกหรือไม่ ก็เป็นไปได้ครับ
แล้วครูจะต้องสอนนักเรียนว่า ระบบสุริยะมีดาวเคราะห์กี่ดวง
ถึงขณะนี้ (เดือนมิถุนายน พ.ศ. 2551) ก็ต้องสอน ว่า ระบบสุริยะมีดาวเคราะห์แปดดวง คือตัดดาวพลูโตออกไปจากจำนวนดาวเคราะห์เดิมที่มีเก้าดวง โดยที่ดาวพลูโตก็อยู่ในกลุ่มประเภทเรียกดาวเคราะห์แคระ ซึ่งมีสมาชิกถึงขณะนี้สามดวง คือ ดาวพลูโต ดาวอีริส และดาว ซีริส (Ceres) ทั้งนี้ ดาวพลูโตและดาวอีริสถูกจัดกลุ่มเฉพาะย่อยลงไปอีกในกลุ่มดาวเคราะห์แคระ เรียกเป็นกลุ่มดาวประเภทพลูทอยด์ครับ
เนื่องมาจากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีใหม่ๆ ในการสำรวจระบบสุริยะ ทำให้มีข้อมูลความรู้ใหม่ๆ เกี่ยวกับระบบสุริยะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่น จำนวนดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ คือดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และเนปจูน ทั้งครู-อาจารย์-นักเรียน-นักศึกษา-ผู้สนใจเรื่องเกี่ยวกับท้องฟ้าและอวกาศต้องคอยติดตามความเคลื่อนไหวใหม่ๆ และปรับองค์ความรู้ใหม่ๆ เกี่ยวกับระบบสุริยะครับ
นักเรียนถามว่า ถ้ามีข้อสอบในการสอบ O-net ว่า จำนวนดาวเคราะห์ในระบบสุริยะมีกี่ดวง ก. 7 ดวง ข. 8 ดวง ค. 9 ดวง ง. 10 ดวง แล้วคำตอบที่ถูกต้องคือข้อไหน
คำตอบที่ถูกต้องคือ ข้อ ข. 8 ดวง ครับ
สงสัยเรื่องทฤษฎีสัมพัทธภาพ
อี-เมลจากคุณศรัณย์
ตามความเข้าใจของผมเกี่ยวกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ คือว่า หากเราสังเกตวัตถุใดๆ ที่เคลื่อนที่เข้าใกล้ความเร็วแสงมากเท่าใด เราจะพบเวลาของวัตถุนั้นช้าลงเสมือนหยุดนิ่ง ถูกต้องหรือไม่ครับ ถ้าอย่างนั้น จะมีวิธีใดที่จะทำให้เราสังเกตเห็นเวลาของวัตถุนั้นเร็วขึ้นไหมครับ
หลักการใหญ่ของเรื่องการเปรียบเทียบเกี่ยวกับเวลา คือจุดอ้างอิงหรือกรอบอ้างอิงครับ ซึ่งความหมายเรื่องของเวลาสัมพัทธ์กับความเร็วสัมพัทธ์ จะเป็นดังนี้ คือ วัตถุ (เช่น นาฬิกา) ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธ์มากกว่า เวลาของวัตถุนั้นจะเคลื่อนที่ (หรือผ่านไป) ช้ากว่าเวลาของวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธ์น้อยกว่า
สำหรับสถานการณ์ตามความเข้าใจของคุณศรัณย์ โดยทั่วๆ ไปก็ใช้ได้ครับ เพียงแต่ว่า ความเร็วสัมพัทธ์ของวัตถุ (เช่น นาฬิกา) นั้น จะเท่ากับความเร็วแสงไม่ได้ เพราะถ้าเร็วเท่ากับแสง สิ่งที่จะเกิดขึ้นตามทฤษฎี สัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์คือวัตถุนั้นจะมีขนาด เป็นศูนย์ (คือหายไปเลย) แต่มีมวลเป็นอินฟินิตี และเวลาเป็นศูนย์คือหยุดนิ่ง ซึ่งเป็นสภาวะที่เป็นไปไม่ได้
สำหรับปัญหาของคุณศรัณย์ว่า จะมีวิธีใดที่จะทำให้เราสังเกตเห็นเวลาของวัตถุนั้นเร็วขึ้นไหม
คำตอบคือมีครับ โดยวิธีเลือกตำแหน่งของผู้สังเกตหรือกรอบอ้างอิงนั่นแหละครับ เพราะเราสามารถเลือกกรอบอ้างอิงที่จะทำให้เห็นสองเหตุการณ์ ที่มีความเร็วสัมพัทธ์ไม่เท่ากัน และก็จะเห็นว่า เวลาของสองเหตุการณ์นั้นเดินไม่เท่ากัน
ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรม และมีนักวิทยาศาสตร์ลงทุน (ลงมือ) ทดลองมาแล้วก็คือ การทดลองของสองนักวิทยาศาสตร์ โจเซฟ ซี. ฮาเฟอร์ (Joseph C. Hafer) (นักฟิสิกส์) กับ ริชาร์ด คีทิง (Richard Keating) (นักดาราศาสตร์) เมื่อเดือนตุลาคม พ.ศ. 2514 ใช้นาฬิกาอะตอมบนเครื่องบินที่บินรอบโลกเหนือเส้นศูนย์สูตรเปรียบเทียบกับนาฬิกาอะตอมที่อยู่นิ่งของโลก แล้วได้ ผลออกมา (ในส่วนของความเร็วสัมพัทธ์ตามทฤษฎี สัมพัทธภาพพิเศษ) ว่าสำหรับนาฬิกาอะตอมบนเครื่องบินที่บินรอบโลกไปทางทิศตะวันออก ความเร็วสัมพัทธ์ของนาฬิกาในเครื่องบิน ที่ปรากฏต่อผู้สังเกตในอวกาศจะเร็วกว่านาฬิกาอยู่นิ่งบนโลก (เพราะความเร็วของนาฬิกา จะเป็นความเร็วของเครื่องบิน บวกกับความเร็วที่ผิวโลกหมุนรอบตัวเอง) และนาฬิกาในเครื่องบินควรจะเดิน ช้ากว่านาฬิกาบนโลก เป็นปริมาณเท่ากับที่คำนวณได้จากทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษ
แต่สำหรับนาฬิกาอะตอมบนเครื่องบินที่บินรอบโลกไปทางทิศตะวันตก ผู้สังเกตที่อยู่ในอวกาศ จะเห็นนาฬิกาในเครื่องบิน เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ช้ากว่านาฬิกาบนผิวโลก (เพราะความเร็วของนาฬิกาในเครื่องบิน จะเป็นความเร็วที่ผิวโลกเคลื่อนที่ ลบด้วยความเร็วของเครื่องบิน) และนาฬิกาบนผิวโลกก็ควรจะเดินช้ากว่านาฬิกาในเครื่องบิน
โดยการคำนวณอย่างละเอียดจากทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษ แล้วเปรียบเทียบกับการเดินจริงของนาฬิกาอะตอมในเครื่องบิน ผลสรุปออกมาว่า สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคพิเศษของไอน์สไตน์
ดังนั้น จึงมีวิธีครับ ที่จะทำให้เราสังเกตเห็นเวลาของวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วขึ้น แทนที่จะช้าลง ซึ่งในกรณีของการทดลองเมื่อ พ.ศ. 2514 โดยใช้นาฬิกาอะตอมก็มีถึงสองกรณีคือ กรณีที่นาฬิกาอะตอมอยู่ในเครื่องบินที่บินรอบโลกไปทางทิศตะวันออก เมื่อเปรียบเทียบกับนาฬิกาอะตอมบนโลก และกรณีที่นาฬิกาอะตอมอยู่ในเครื่องบินที่บินรอบโลกไปทางทิศตะวันออก เมื่อเปรียบเทียบกับนาฬิกาอะตอมในเครื่องบินที่กำลังบินไปทางตะวันตกครับ
โดยสรุปอย่างง่ายๆ ครับ ก็จะได้ว่าเราสามารถจะสังเกตเห็นเวลาของวัตถุที่อยู่ในแต่ละกรอบอ้างอิง เดินเร็วขึ้นหรือช้าลงก็ได้ ขึ้นอยู่กับการเลือกกรอบอ้างอิงให้เห็นผลของเวลาของเหตุการณ์ที่เราต้องการครับ
จากข้อที่แล้ว ถ้ามีวิธีทำให้เวลาของวัตถุเร็วขึ้น ปัจจัยใดบ้างที่ทำให้เราสังเกตเห็นปรากฏการณ์นั้น ที่ผมสนใจคือแรงโน้มถ่วงนะครับ ไม่ทราบว่าแรงโน้มถ่วงมีผลต่อเวลาของวัตถุไหมครับ
ตอบอย่างตรงๆ สั้นๆ คือความโน้มถ่วงก็มีผลต่อเวลาครับ
สำหรับผลของความเร็วสัมพัทธ์ต่อเวลา ก็ขอให้คุณศรัณย์กลับไปอ่านคำตอบข้อที่แล้วนะครับ ส่วนกรณีของความโน้มถ่วงต่อเวลาก็มีบทสรุปง่ายๆ อย่างนี้ครับว่า ความโน้มถ่วงก็มีผลต่ออัตราการเคลื่อนที่หรือการเดินของเครื่องมือกับเวลาเป็นนาฬิกา กล่าวคือนาฬิกาที่อยู่ในสถานที่ซึ่งมีความโน้มถ่วงสูง จะเดินช้ากว่านาฬิกาซึ่งอยู่ในสถานที่ซึ่งมีความโน้มถ่วงต่ำกว่าครับ
สำหรับข้อพิสูจน์ ก็มีอยู่ในการทดลองของสองนักวิทยาศาสตร์เมื่อ พ.ศ. 2514 ที่ใช้นาฬิกาอะตอม เดินทางรอบโลกอยู่ในเครื่องบิน เพื่อเปรียบเทียบกับนาฬิกาอะตอมที่อยู่นิ่งบนผิวโลกนั่นเอง
กล่าวคือ ผลต่อเวลาของนาฬิกาอะตอมบนเครื่องบิน ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป ไม่ว่าจะเดินทางรอบโลกไปทางทิศตะวันออกหรือตะวันตก เมื่อเปรียบเทียบกับนาฬิกาอะตอมบนเครื่องบิน จะได้ออกมาว่า นาฬิกาอะตอมบนเครื่องบิน จะเดินเร็วกว่านาฬิกาอะตอมบนผิวโลก เพราะที่พื้นผิวโลก ความโน้มถ่วงของโลก จะเข้มหรือมากกว่าที่อยู่บนเครื่องบิน (เพราะที่ผิวโลก จะอยู่ใกล้ใจกลางโลก มากกว่าในอวกาศ) ครับ
ANSIBLE คืออะไรครับ
ANSIBLE มีที่มาจากนิยายวิทยาศาสตร์เรื่อง Rocannon's World เมื่อ พ.ศ. 2509 ของ เออร์ซูลา เค. ลากิน (Ursula K. Le Guin) นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์หญิงชาวอเมริกันที่มีผลงานนิยายวิทยา--ศาสตร์คุณภาพมากมาย
ลากินสร้างคำ ANSIBLE จากคำ ANS- WERABLE หมายถึงเครื่องมือจากการสื่อสารที่สามารถสื่อสารกันด้วยความเร็วมากกว่าแสง เป็นระบบหรือเทคโนโลยีการสื่อสารที่เป็นประโยชน์และจำเป็นอย่างยิ่งต่อนิยายวิทยาศาสตร์ ที่ตัวละครต้องสามารถโลดแล่นอยู่ในจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาลได้ แล้วก็สามารถสื่อสารถึงกันได้อย่างรวดเร็วครับ
พบกันใหม่ฉบับหน้า
พบกับเรื่องนี้ได้ที่ : http://update.se-ed.com/250/chaiyakupt-250.shtml
