การแผ่รังสีของวัตถุดำจะไม่ปล่อยหรือดูดพลังงานโดยต่อเนื่อง

บทที่ 4 หลักความไม่แน่นอน

ความสำเร็จของทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ทำให้ Marquis de Laplace นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้าโต้แย้งว่า จักรวาลถูกการกำหนดไว้อย่างสมบูรณ์ Laplace แนะนำว่าควรมีกฎทางวิทยาศาสตร์ชุดหนึ่งที่จะช่วยให้เราสามารถทำนายทุกสิ่งที่จะเกิดขึ้นในจักรวาลได้ หากเรารู้สถานะที่สมบูรณ์ของจักรวาลในเวลาเดียวกัน ตัวอย่างเช่น ถ้าเรารู้ตำแหน่งและความเร็วของดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ในคราวเดียว เราก็สามารถใช้กฎของนิวตันเพื่อคำนวณสถานะของระบบสุริยะได้ตลอดเวลา ความมุ่งมั่นดูเหมือนจะค่อนข้างชัดเจนในกรณีนี้ แต่ Laplace ยังถือว่ามีกฎที่คล้ายกันที่ควบคุมทุกสิ่งทุกอย่างรวมถึงพฤติกรรมของมนุษย์

แนวคิดเรื่องการกำหนดปัจจัยทางวิทยาศาสตร์ได้รับการต่อต้านอย่างมากจากหลายๆ คน ซึ่งรู้สึกว่ามันละเมิดเสรีภาพของพระเจ้าที่จะเข้ามาแทรกแซงโลก แต่ก็ยังคงเป็นข้อสันนิษฐานมาตรฐานของวิทยาศาสตร์จนถึงช่วงต้นศตวรรษนี้ หนึ่งในข้อบ่งชี้แรกที่แสดงให้เห็นว่าความเชื่อนี้จะต้องถูกละทิ้ง เมื่อการคำนวณโดยลอร์ดเรย์ลีห์ (Lord Rayleigh) และเซอร์เจมส์ ยีนส์ (Sir James Jeans) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษชี้ให้เห็นว่าวัตถุหรือร่างกายที่ร้อน เช่น ดาว ต้องแผ่พลังงานในอัตราที่ไม่สิ้นสุด ตามกฎที่เชื่อในเวลานั้น ร่างกายที่ร้อนควรจะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่น คลื่นวิทยุ แสงที่มองเห็น หรือรังสีเอกซ์) เท่าๆกันในทุกความถี่ ตัวอย่างเช่น ร่างกายที่ร้อนควรแผ่พลังงานในปริมาณเท่ากันในคลื่นที่มีความถี่ระหว่างหนึ่งถึงสองล้านล้านคลื่นต่อวินาทีเช่นเดียวกับคลื่นที่มีความถี่ระหว่างสองถึงสามล้านล้านคลื่นต่อวินาที เนื่องจากจำนวนคลื่นต่อวินาทีไม่จำกัด จึงหมายความว่าพลังงานทั้งหมดที่แผ่ออกมาจะไม่มีที่สิ้นสุด

วัตถุดำ (Black Body)

วัตถุทุกชนิดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าศูนย์สัมบูรณ์ (Absolute zero; 0 เคลวิน หรือ -273 องศาเซลเซียส) มีพลังงานในตัวและมีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา (electromagnetic wave) ซึ่งแสดงถึงการเปลี่ยนพลังงานความร้อนภายในร่างกายเป็นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า ปริมาณรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัตถุปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป็นหลัก ยิ่งวัตถุมีอุณหภูมิสูงเท่าไร่ ยิ่งปล่อยพลังงานออกมามากเท่านั้น แม้แต่สิ่งที่มีอุณหภูมิต่ำดังเช่น ร่างกายของมนุษย์ซึ่งมีอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ก็มีการแผ่รังสีเช่นกันเพียงแต่ตาของเรามองไม่เห็น

ในทางกลับกันวัตถุทุกชนิดจะดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในระดับหนึ่ง สำหรับวัตถุที่ดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบตัวมันทั้งหมด ไม่สะท้อนแสงใดๆ และไม่อนุญาตให้แสงใดๆ ทะลุผ่านมัน จะเรียกว่า “วัตถุดำ (Black body)” ทำให้วัตถุดำเป็นวัตถุในอุดมคติของการแผ่รังสีความร้อน โดยการแผ่รังสีของวัตถุดำจะขึ้นกับอุณหภูมิเท่านั้น ไม่ขึ้นกับองค์ประกอบหรือรูปร่างของวัตถุ

ในขณะที่วัตถุทั้งหมดที่รู้จักในจักรวาล ไม่มีวัตถุใดที่ดูดกลืนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบตัวมันได้ 100% วัตถุดำจึงเป็นวัตถุในอุดมคติ วิธีที่นักฟิสิกส์มักจินตนาการถึงวัตถุดำว่าเป็นเหมือนกล่องโลหะกลวงที่มีรูเล็กๆ อยู่ในนั้น แสงที่เข้าไปในกล่องผ่านทางรูนี้จะสะท้อนไปมาภายในกล่อง และถูกดูดซับในด้านในของกล่อง รูเล็กๆ ในผนังด้านหนึ่งของกล่องช่วยให้รังสีบางส่วนจากในกล่องหลุดออกไป สเปกตรัมการแผ่รังสีของวัตถุดำสามารถหาได้จากการวิเคราะห์แสงที่แผ่ออกมาจากกล่องทางรูเล็กๆ นี้

ดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์มักถูกจำลองเป็นวัตถุดำ และรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากร่างกายเหล่านี้เป็นการแผ่รังสีของวัตถุดำ โฟตอนบางส่วนหลบหนีและถูกปล่อยออกสู่อวกาศ แต่พลังงานที่พวกมันพาไปจะถูกแทนที่ด้วยพลังงานจากภายในดาว ดังนั้นอุณหภูมิของดวงดาวจึงเกือบจะคงที่ 

การแผ่รังสีของวัตถุดำ (Black Body Radiation)

เราสามารถอนุมานวัตถุต่างๆ ที่มีการแผ่รังสีออกมาได้ด้วยตัวเองว่าเป็นวัตถุดำ (Black body) ที่อุณหภูมิห้องวัตถุดำจะปรากฏเป็นสีดำ เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ที่แผ่ออกมานั้นจะอยู่ในช่วงความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรดที่มีความถี่ต่ำซึ่งตามนุษย์มองไม่เห็น เมื่อวัตถุมีอุณหภูมิสูงขึ้น การแผ่รังสีของวัตถุก็จะปรากฏในช่วงความยาวคลื่นที่เข้าใกล้ช่วงแสงที่ตามองเห็น (visible light) ทำให้วัตถุเปล่งแสงเป็นสีแดงอย่างเห็นได้ชัด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ มันจะกลายเป็นสีเหลือง สีน้ำเงิน – ขาว และปล่อยรังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นจำนวนมากรวมทั้งรังสีอัลตราไวโอเลตและแม้แต่รังสีเอกซ์

รูปแสดงการแผ่รังสีของ Blackbody เมื่อได้รับความร้อนวัตถุทั้งหมดจะปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งความยาวคลื่น (และสี) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของวัตถุ วัตถุที่มีอุณหภูมิค่อนข้างต่ำ เช่น เกือกม้าที่ช่างตีเหล็กตีขึ้นรูปจะเป็นสีแดง ในขณะที่วัตถุที่มีอุณหภูมิสูงกว่า เช่น พื้นผิวของดวงอาทิตย์จะปรากฏเป็นสีเหลืองหรือสีขาว (chem.libretexts.org)

Skylar Grey – Invisible

การแผ่รังสีของวัตถุดำ ไม่สามารถอธิบายโดยฟิสิกส์คลาสสิกได้

ปรากฏการณ์การทดลองอย่างหนึ่งที่ไม่สามารถอธิบายได้อย่างเพียงพอโดยฟิสิกส์คลาสสิก (Classical physics) คือการแผ่รังสีของวัตถุดำ วัตถุดำดูดซับแสงหรือรังสีทั้งหมดที่เข้าใกล้ ตามกฎพื้นฐานของฟิสิกส์ ยิ่งวัตถุดูดซับพลังงานได้มากเท่าไหร่ก็ยิ่งสามารถปล่อยออกมาได้มากเท่านั้น ดังนั้นวัตถุดำจะดูดซับพลังงานทั้งหมดที่พุ่งไปที่มันและยังปล่อยพลังงานทั้งหมดที่ถูกดูดซับออกมา ฟิสิกส์คลาสสิกสันนิษฐานว่าพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาหรือสเปคตรัมการแผ่รังสีของวัตถุดำเป็นแบบต่อเนื่อง 

ในปี 1900 ลอร์ดเรย์ลีห์ (Lord Rayleigh) และเซอร์เจมส์ ยีนส์ (Sir James Jeans) นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ พยายามใช้กลศาสตร์คลาสสิกเพื่อทำความเข้าใจกับการแผ่รังสีของวัตถุสีดำ “blackbody radiation” พวกเขาได้พัฒนาสมการที่อธิบายการแผ่รังสีของวัตถุดำ จากสมการเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของพลังงาน (พลังงานต่อหน่วยปริมาตร) ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน โดยความหนาแน่นของพลังงานของรังสีที่ปล่อยออกมาจากวัตถุดำจะแตกต่างกันไปตามกำลังสองของความถี่ของการแผ่รังสี นี่คือ Rayleigh-Jeans Law

โดย E คือ ความหนาแน่นของพลังงาน, ν คือ ความถี่ของการแผ่รังสี, T คือ อุณหภูมิ, c คือ ความเร็วแสง, k คือ ค่าคงที่ Boltzmann

การแผ่รังสีของวัตถุดำที่ทำนายโดยสูตรนี้เข้ากันกับผลการทดลองของการแผ่รังสีที่ความถี่ต่ำ (ความยาวคลื่นยาว) แต่ไม่สอดคล้องกับผลการทดลองของการแผ่รังสีที่ความถี่สูง (ความยาวคลื่นสั้น)

จากการคำนวณโดยใช้ Rayleigh-Jean Law วัตถุดำที่มีอุณหภูมิสูง (ความยาวคลื่นสั้นหรือความถี่ของคลื่นสูง ตั้งแต่รังสีอัลตราไวโอเลตขึ้นไป) จะให้ปริมาณการปล่อยพลังงานหรือความเข้มของรังสีสูงขึ้นแบบไม่มีที่สิ้นสุด (infinity) ซึ่งขัดแย้งกับกฎการอนุรักษ์พลังงาน

จากรูปจะเห็นเส้นโค้งการแผ่รังสีที่คำนวณโดยใช้ Rayleigh-Jean Law (เส้นสีฟ้า) กางออกที่ความถี่สูง ซึ่งไม่สอดคล้องกับผลที่ได้จากการทดลองต่างๆ ที่ได้เส้นโค้งของการแผ่รังสีของวัตถุดำเป็นรูประฆังคว่ำ ความล้มเหลวของ Rayleigh-Jean Law ที่ไม่สามารถอธิบายการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิสูงได้ ถูกเรียกว่า ความหายนะอัลตร้าไวโอเลต “Ultraviolet Catastrophe”

เพื่อหลีกเลี่ยงผลลัพธ์ที่ไร้สาระอย่างเห็นได้ชัดนี้ Max Planck นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันเสนอในปี 1900 ว่าแสงรังสีเอกซ์และคลื่นอื่นๆ ไม่สามารถปล่อยออกมาในอัตราที่กำหนดได้ แต่จะมีเฉพาะในบางแพ็กเก็ตเท่านั้นที่เขาเรียกว่าควอนต้า (quanta) ยิ่งไปกว่านั้นควอนตัม (quantum) แต่ละตัวมีพลังงานจำนวนหนึ่ง ซึ่งยิ่งความถี่ของคลื่นสูงขึ้น การปล่อยพลังงานยิ่งมากขึ้น ดังนั้นการแผ่รังสีที่ความถี่สูงจะสูญเสียพลังงานไปอย่างจำกัด (finite)

สมมติฐานของแพลงค์ (Planck’s hypothesis)

จากการที่ฟิสิกส์คลาสสิก (Classical Physics) ไม่สามารถอธิบายการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าของวัตถุดำที่มีอุณหภูมิสูงได้ ปัญหานี้นำไปสู่การสร้างประวัติศาสตร์ใหม่ทางฟิสิกส์ นั่นคือการเกิดขึ้นของควอนตัมฟิสิกส์ (Quantum Physics) โดยในปี 1900 แมกซ์ แพลงค์ (Max Planck) นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีชาวเยอรมันได้ศึกษาปรากฏการณ์การปลดปล่อยแสงออกจากวัตถุดำ เขาสังเกตุพบมีการเปลี่ยนแปลงสีของแสงไปตามอุณหภูมิ เขาได้เสนอสมมติฐานที่แปลกมาก (ในขณะนั้น) ว่า แสงถูกปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ค่าหนึ่ง เป็นก้อนของพลังงาน (แพ็คเก็ตพลังงาน) ที่เรียกว่า “ควอนตัม” (quantum, เอกพจน์คือ quanta) และไม่ได้ปล่อยออกมาเรื่อยๆ แบบต่อเนื่องเหมือนที่เชื่อกันมา แต่แผ่พลังงานออกมาเป็นระยะๆ แบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่งพลังงานของควอนตัมที่ถูกปล่อยออกมาหรือถูกดูดกลืนเข้าแต่ละส่วนแปรผันตามความถี่ของคลื่นแสง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ยิ่งความถี่ของคลื่นแสงสูงขึ้น (ความยาวคลื่นที่สั้นลง) พลังงานที่ถูกปล่อยออกมายิ่งมากขึ้น ซึ่งมีค่าเป็นไปตามสมการที่เรียกว่า กฎของแพลงค์ (Planck’s Law)   

กฎของแพลงค์ให้รูปร่างของเส้นโค้งการแผ่รังสีของวัตถุดำดังรูปข้างบน ซึ่งพลังงานมีค่าจำกัด (finite) ในบริเวณอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม สอดคล้องกับผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลองต่างๆ ผลงานนี้ได้กลายมาเป็นรากฐานที่สำคัญของฟิสิกส์สาขากลศาสตร์ควอนตัมที่เขาเป็นผู้ให้กำเนิด แพลงค์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1918 จากผลงานการค้นพบ “energy quanta”

Paloma Mami – Traumada

สมมติฐานควอนตัมอธิบายอัตราการแผ่รังสีที่สังเกตได้จากวัตถุที่ร้อนได้เป็นอย่างดี แต่ผลของมันยังไม่เกิดขึ้นจนถึงปี 1926 เมื่อ เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันอีกคนหนึ่งได้เสนอหลักความไม่แน่นอน (Uncertainty principle) ที่มีชื่อเสียงของเขา เพื่อที่จะการทำนายตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคในอนาคต เราต้องสามารถวัดตำแหน่งและความเร็วปัจจุบันได้อย่างแม่นยำ วิธีที่ชัดเจนในการทำเช่นนี้คือการส่องแสงไปที่อนุภาค คลื่นแสงบางส่วนจะกระจัดกระจายไปตามอนุภาคและสิ่งนี้จะบ่งบอกตำแหน่งของมัน อย่างไรก็ตามเราจะไม่สามารถระบุตำแหน่งของอนุภาคได้แม่นยำกว่าความยาวคลื่น (ระยะห่างระหว่างยอดคลื่น) ของแสง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้แสงที่มีความยาวคลื่นสั้นเพื่อวัดตำแหน่งของอนุภาคได้อย่างแม่นยำ

ตามสมมติฐานควอนตัมของพลังค์ เราไม่สามารถใช้แสงเพียงเล็กน้อยตามอำเภอใจได้ ต้องใช้อย่างน้อยหนึ่งควอนตัม ควอนตัมนี้จะรบกวนอนุภาคและเปลี่ยนความเร็วในแบบที่ไม่สามารถทำนายได้ ยิ่งไปกว่านั้นยิ่งวัดตำแหน่งได้แม่นยำเท่าใด ความยาวคลื่นของแสงที่ต้องการก็จะยิ่งสั้นลงเท่านั้น และด้วยเหตุนี้พลังงานของควอนตัมเดี่ยวก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นความเร็วของอนุภาคจะถูกรบกวนด้วยปริมาณที่มากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งยิ่งคุณพยายามวัดตำแหน่งของอนุภาคได้แม่นยำมากเท่าไหร่ คุณก็จะวัดความเร็วของอนุภาคได้แม่นยำน้อยลงเท่านั้น และในทางกลับกัน ไฮเซนเบิร์กแสดงให้เห็นว่า ความไม่แน่นอนในตำแหน่งของอนุภาค x ความไม่แน่นอนของความเร็วคูณมวลของอนุภาค (โมเมนตัมของอนุภาค – ผู้เขียน) จะไม่น้อยกว่าปริมาณที่แน่นอนซึ่งเรียกว่า ค่าคงที่ของพลังค์ (Planck’s constant) ยิ่งไปกว่านั้นขีดจำกัดนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับวิธีที่เราพยายามวัดตำแหน่งหรือความเร็วของอนุภาคหรือชนิดของอนุภาค: หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กเป็นคุณสมบัติพื้นฐานที่ไม่สามารถปฏิเสธได้ของโลก

หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก

Uncertainty principle หรือหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กเป็นส่วนหนึ่งของควอนตัมฟิสิกส์ เมื่อนักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าแสงเป็นทั้งอนุภาคและคลื่น สิ่งนี้ก่อให้เกิดควอนตัมฟิสิกส์ ต่อมา เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก (Werner Heisenberg) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ตระหนักว่า “เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุทั้งตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคได้อย่างแม่นยำพร้อมกัน” ตัวอย่างเช่น การตรวจจับตำแหน่งและความเร็วของอิเล็กตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสของอะตอม วิธีคือการส่องแสงหรือโฟตอนไปที่มัน 

ไฮเซนเบิร์กพยายามวัดตำแหน่งของอิเล็กตรอนซึ่งมีขนาดเล็กมากด้วยกล้องจุลทรรศน์  โดยหลักการแล้วเราสามารถหาตำแหน่งของอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำโดยใช้แสงหรือโฟตอนพลังงานสูงที่มีความถี่สูงมากหรือความยาวคลื่นสั้น ซึ่งกล้องจุลทรรศน์ที่ไฮเซนเบิร์กใช้มีคลื่นรังสีแกมม่าเป็นแหล่งกำเนิดแสง

อย่างไรก็ตามการชนกันระหว่างโฟตอนพลังงานสูงกับอิเล็กตรอนที่มีขนาดเล็กมาก ส่งผลกระทบต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ทำให้โมเมนตัม (และความเร็วของอนุภาค) ของอิเล็กตรอนเบี่ยงเบนไป  ดังนั้นการเพิ่มพลังงานของแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นลงหรือความถี่สูง (และเพิ่มความแม่นยำของการวัดตำแหน่งของอิเล็กตรอน) จะเพิ่มความเบี่ยงเบนของโมเมนตัม ในทางกลับกันหากคุณใช้แสงพลังงานค่อนข้างต่ำที่มีความยาวคลื่นยาวหรือความถี่ต่ำ จะลดผลกระทบของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนให้น้อยที่สุด แต่เราจะสูญเสียความแม่นยำในการหาตำแหน่งของอิเล็กตรอน

หมายเหตุ: โมเมนตัม หมายถึง ความสามารถในการเคลื่อนที่ของวัตถุ ซึ่งมีค่าเท่ากับ มวล x ความเร็ว

ถ้าให้  Δx  คือ ความไม่แน่นอนในการวัดตำแหน่งของอนุภาค
        Δp  คือ ความไม่แน่นอนในการวัดโมเมนตัมของอนุภาค
         h   คือ ค่าคงที่ของพลังค์ (Planck’s constant)

หลักความไม่แน่นอน (Uncertainty principle) กล่าวว่า “เราไม่สามารถหาตำแหน่งของอนุภาค “x” และความเร็วของอนุภาค (หรือโมเมนตัมของอนุภาค “p”) ได้อย่างแม่นยำในเวลาเดียวกัน” กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งคุณพยายามวัดตำแหน่งของอนุภาคได้แม่นยำมากเท่าไหร่ (Δx มีค่าน้อย) คุณก็จะวัดโมเมนตัมของอนุภาคได้แม่นยำน้อยลงเท่านั้น (Δp มีค่ามาก) และในทางกลับกัน หากระบุค่าโมเมนตัมได้อย่างแม่นยำมาก จะไม่มีวันบอกได้เลยว่าอนุภาคอยู่ ณ ตำแหน่งใด ไม่ว่าจะวัดปริมาณทั้งสองได้ค่าผิดพลาดอย่างไรก็ตาม ไฮเซนเบิร์กสรุปว่า “ค่าความไม่แน่นอนในการวัดปริมาณทั้งสองคูณกันแล้วต้องได้เท่ากับค่าคงที่ของพลังค์  ΔxΔp = h

หลักความไม่แน่นอน (Uncertainty principle) มีความหมายอย่างลึกซึ้งต่อวิธีที่เรามองโลก แม้เวลาผ่านไปกว่าเจ็ดสิบปี พวกเขายังไม่ได้รับการชื่นชมอย่างเต็มที่จากนักปรัชญาหลายคน และยังคงเป็นประเด็นที่ถกเถียงกันอยู่มาก หลักความไม่แน่นอนส่งสัญญาณยุติความฝันของ Laplace เกี่ยวกับทฤษฎีวิทยาศาสตร์ซึ่งเป็นแบบจำลองของจักรวาลที่จะถูกกำหนดอย่างสมบูรณ์: ไม่มีใครสามารถทำนายเหตุการณ์ในอนาคตได้อย่างแน่นอนหากไม่สามารถวัดสถานะปัจจุบันของจักรวาลได้อย่างแม่นยำ! เรายังคงสามารถจินตนาการได้ว่ามีกฎชุดหนึ่งที่กำหนดเหตุการณ์อย่างสมบูรณ์สำหรับสิ่งมีชีวิตเหนือธรรมชาติบางอย่าง ซึ่งสามารถสังเกตเห็นสถานะปัจจุบันของจักรวาลได้โดยไม่ต้องรบกวนมัน อย่างไรก็ตามแบบจำลองของจักรวาลดังกล่าวไม่ได้เป็นที่สนใจสำหรับมนุษย์ธรรมดาของเรามากนัก ดูเหมือนว่าจะดีกว่าที่จะใช้หลักการเศรษฐกิจที่เรียกว่า Occam’s razor และตัดคุณสมบัติทั้งหมดของทฤษฎีที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ แนวทางนี้ทำให้ Heisenberg, Erwin Schrödinger และ Paul Dirac ในช่วงทศวรรษที่ 1920 ได้ปฏิรูปกลไกให้เป็นทฤษฎีใหม่ที่เรียกว่า “กลศาสตร์ควอนตัม” โดยอาศัยหลักความไม่แน่นอน ในทฤษฎีนี้เราไม่สามารถหาตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคที่มองไม่เห็นแบบแยกจากกันอีกต่อไป พวกมันมีสถานะเป็นควอนตัมซึ่งเป็นการรวมกันของตำแหน่งและความเร็ว

Post Views: 336