What Is Light?

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