แสงเป็นสิ่งเชื่อมต่อระหว่างเราและจักรวาล
แสงทำให้เราเข้าใจระยะทางที่ห่างไกลของดาว และมองย้อนกลับไปที่จุดแรกเริ่มของการดำรงอยู่ของมัน
แต่ว่าแสงมันคืออะไรกันแน่?
โดยสังเขป
แสงเป็นพลังงานขนาดเล็กที่สุดที่สามารถเคลื่อนย้ายได้
โฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานไม่มีขนาด
ที่ไม่สามารถแบ่งย่อยอีก, มันถูกสร้างขึ้นหรือถูกทำลายได้เท่านั้น
แสงยังมีความเป็นคู่คลื่น-อนุภาค
มันแสดงเป็นทั้งอนุภาคและคลื่นในเวลาเดียวกัน (แม้ว่านี่เป็นเรื่องไม่จริง)
เมื่อเราพูดถึงแสง เราหมายถึงแสงที่มองเห็น
ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งเล็ก ๆ ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า:
พลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าประกอบด้วยช่วงกว้างของความยาวคลื่นและความถี่
รังสีแกมมามีความยาวของคลื่นขนาดเล็กที่สุด
เพราะพวกมันเป็นโฟตอนพลังงานสูงสุด
รังสีแกมมาส่วนใหญ่มีความยาวต่ำกว่าสิบพิโคเมตร
ซึ่งขนาดเล็กกว่าอะตอมไฮโดรเจน
เพื่อนึกภาพให้ออก อะตอมไฮโดรเจนเมื่อเทียบกับเหรียญหนึ่งเซ็น
ก็เหมือนเหรีญหนึ่งเซ็นเมื่อเทียบกับดวงจันทร์
แสงที่มองเห็นอยู่ตรงกลางของสเปกตรัม
ในช่วงประมาณ 400 นาโนเมตรถึง 700 นาโนเมตร:
มันประมาณขนาดของเชื้อแบคทีเรีย
ในส่วนปลายของสเปกตรัม
คลื่นวิทยุมีความยาวเส้นผ่าศูนย์กลางได้ถึง 100 กิโลเมตร
ความยาวของคลื่นที่ใหญ่ที่สุดที่เรารู้ว่ามีอยู่
สามารถขยายจาก 10,000 กิโลเมตรไปจนถึง 100,000 กิโลเมตร
มีขนาดใหญ่กว่าโลก!
จากมุมมองทางฟิสิกส์
คลื่นที่แตกต่างกันทั้งหมดเหล่านี้เหมือนกัน
พวกมันทั้งหมดมีคุณสมบัติคู่คลื่น-อนุภาคและเดินทางเร็วคงที่ด้วยความเร็วแสง
มีเพียงความถี่ที่แตกต่างกัน
ดังนั้น อะไรที่ทำให้แสงที่มองเห็นได้มีความพิเศษ?
คือ ... ก็ไม่มีอะไรพิเศษเลย
เราเพียงแค่เกิดการพัฒนาตาที่มองเห็นแสงช่วงคลื่นนี้
ที่เป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้านี้
นี่ไม่ได้เป็นเรื่องบังเอิญที่สมบูรณ์ แม้ว่า
แสงที่มองเห็นเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเพียงชุดเดียวทีเดินทางผ่านน้ำ
ซึ่งเกิดวัฒนาการของตาช่วงแรกๆ ในน้ำ เมื่อหลายล้านปีที่ผ่านมา
นั่นคือก้าวแรก เพราะแสงไม่เพียงแต่มีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุ
มันก็ยังถูกเปลี่ยนแปลง และสามารถนำมาใช้เพื่อ รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับโลกรอบตัวเราโดยไม่มีความล่าช้า
ซึ่งเป็นอะไรที่เป็นประโยชน์จริงๆ เพื่อความมีชีวิตรอด
เอาล่ะ แสงมาจากไหน?
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหลากหลายช่วงถูกสร้างขึ้นเมื่ออะตอมหรือโมเลกุล ลดระดับสถานะพลังงานสูงลงสู่ระดับต่ำกว่า
พวกมันสูญเสียพลังงานและปล่อยออกมาในรูปแบบของการแผ่รังสี
ในระดับกล้องจุลทรรศน์ แสงที่มองเห็นถูกสร้างขึ้นเมื่ออิเล็กตรอน ภายในอะตอมอยู่ในสภาพที่พร้อมจะ
ลงไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าและสูญเสียพลังงานส่วนเกินนี้
เช่นเดียวกัน แสงที่เข้าในอะตอมมาสามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนไปยังระดับของพลังงานที่สูงขึ้น
โดยดูดซับพลังงานแสงที่เข้ามาไว้
การเคลื่อนย้ายของอิเล็กตรอนจะเกิดสนามแม่เหล็กที่สั่น
ซึ่งจะสร้างสนามไฟฟ้าที่สั่นตั้งฉากกับมัน
ทั้งสองสนามเคลื่อนตัวเองผ่านบริเวณ ถ่ายโอนพลังงานจากสถานที่หนึ่งไปยังอีกที่
แบกข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่ของการเกิดไปกับมัน
ทำไมของทุกสิ่งในจักรวาลมีแสงเป็นสิ่งที่เร็วที่สุด ?
ลองเปลี่ยนคำถาม:
อะไรเป็นวิธีที่เร็วที่สุดที่จะเดินทางผ่านพื้นที่ในจักรวาล?
มันคือแสง มีความเร็ว c = 299,792,458 เมตรต่อวินาทีในสูญญากาศ
หนึ่งพันล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง
รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติที่จะเดินทางอย่างรวดเร็วนี้
อนุภาคใด ๆ ที่ไม่มีมวลเดินทางที่ความเร็ว c โดยไม่ต้องเร่งความเร็วใด ๆ
แสงที่มาจากเทียนไม่ได้เร็วขึ้นจนถึงความเร็วแสง
ความเร็วของมันคือ c ทันที่ที่มันเกิดขึ้นมา
เออ แล้วทำไมมีความเร็ว c, ความเร็วของแสงที่คงที่เช่นนี้ ?
คือ... ก็ไม่มีใครรู้หรอกนะ
จักรวาลของเราถูกสร้างขึ้นมาแบบนี้
เราไม่ได้เตรียมคำตอบไว้ที่นี่
ดังนั้น แสงเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัม,
อนุภาคมูลฐานที่ยังประพฤติตัวเหมือนคลื่น
เคลื่อนไหวโดยมีสนามแม่เหล็กและไฟฟ้าตั้งฉากกัน
เดินทางด้วยความเร็วสูงสุดที่รู้จักในจักรวาล
เอาล่ะ ทั้งหมดนั่นดีจริง แต่ อะไรล่ะ คือสิ่งพิเศษของมัน
เดินทางด้วยความเร็วของแสง
และเวลา, ปริทรรศน์ฝาแฝด, สิ่งที่เกี่ยวกับควอนตัม, อะไรเทือกนั้น?
เราจะต้องเก็บไว้พูดสำหรับวิดีโอหน้าแล้วล่ะ
ตอนนี้ ขอให้เรามีความสุขกับดวงตาที่ได้วิวัฒนาการมาเพื่อรับ
คลื่นของข้อมูลที่แพร่กระจายผ่านจักรวาล
ทำให้เราเห็นสิ่งต่างๆและคำนึงถึงมุมมองในการดำรงอยู่ของเรา
คำบรรยายไทยโดย ytuaeb sciencemath, Kittinon Rounwes
คำบรรยายโดยชุมชน Amara.org