27 กันยายน 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) นักวิทยาศาสตร์เอกของโลก เผยแพร่บทความเรื่อง “Does the Inertia of a Body Depend Upon Its Energy Content ?” (จริงหรือไม่ที่ความเฉื่อยขึ้นอยู่กับพลังงานภายในของวัตถุ) ซึ่งได้นำเสนอสมการก้องโลก E=mc2 สมการนี้แสดงความสัมพัทธ์ระหว่างมวลและพลังงาน

จุดกำเนิด “ทฤษฎีสัมพัทธภาพ”

ในช่วงเวลานั้นโลกฟิสิกส์เชื่อในหลักคิดเรื่องความเร็วสัมพัทธ์ของกาลิเลโอกับหลักเวลาและอวกาศสัมบูรณ์ของนิวตัน โดยบทความชิ้นที่สามของไอน์สไตน์ ที่ชื่อว่าพลศาสตร์ไฟฟ้าของวัตถุซึ่งเคลื่อนที่ ต่อมาเรียกว่า “ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ” ได้เสนอแนวคิดใหม่ที่แตกต่างจากหลักคิดของนิวตันไปโดยสิ้นเชิง 

โดยมีสมมติฐานสำคัญอยู่ที่ความเร็วของแสงในอวกาศเท่ากันทุกผู้สังเกตไม่ว่าจะเคลื่อนที่หรือหยุดนิ่ง และไม่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของแหล่งกำเนิดแสงอีกด้วย เวลาและอวกาศเป็นปริมาณสัมพัทธ์เปลี่ยนแปลงตามผู้สังเกตและมีความเชื่อมโยงกันแบบแยกจากกันโดยสมบูรณ์ไม่ได้ กลายเป็นโครงสร้างแบบ 4 มิติคือ 3 มิติของระยะทาง (กว้าง-ยาว-สูง) และ 1 มิติของเวลา แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษก็ไม่ได้ขัดแย้งกับกฎของนิวตันในกรณีที่มีความเร็วไม่สูงมากนัก ผลของทฤษฎีนี้เกิดสิ่งเหลือเชื่อที่ไม่มีใครคาดคิดมาก่อนหลายอย่าง เช่น การยืดออกของเวลา การหดสั้นของความยาว ไม่มีวัตถุใดที่เคลื่อนที่เร็วกว่าแสง 

จึงขัดกับความรู้สึกของคนโดยทั่วไป แม้แต่ไอน์สไตน์เองยังบอกว่าตอนที่ความคิดเรื่องนี้ผุดเข้ามาตอนแรกเขายังสับสนอยู่หลายสัปดาห์ อย่างไรก็ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษได้รับการพิสูจน์ยืนยันในเวลาต่อมา ปี 1971 โดย Joseph Hafele และ Richard Keating ทำการทดลองโดยนำนาฬิกาอะตอมที่ละเอียดและแม่นยำสูงมากขึ้นเครื่องบินบินรอบโลกสองเที่ยว พบว่านาฬิกาบนเครื่องบินเดินช้ากว่านาฬิกาที่อยู่บนพื้นโลกจริงและสอดคล้องกับการทำนายโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพ ระบบ GPS ที่ใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบันซึ่งใช้การส่งสัญญาณจากดาวเทียมที่โคจรรอบโลก 24 ดวงนั้นต้องมีการปรับแก้ค่าเวลาตามทฤษฎีสัมพัทธภาพมิฉะนั้นจะไม่มีความแม่นยำเลย

โดยบทความชิ้นที่สี่ของไอน์สไตน์ เป็นดังภาคผนวกของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ในเรื่องความสมมูลระหว่างมวลและพลังงาน ซึ่งเป็นที่มาของสมการที่โด่งดังที่สุดในโลกอย่าง E = mc2 ซึ่ง E คือพลังงาน, m คือมวล และ c คือความเร็วแสงในสุญญากาศ โดยนัยยะของสมการนี้ มวลสามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานได้ พลังงานก็สามารถเปลี่ยนกลับมาเป็นอนุภาคได้เช่นกัน มวลนิดเดียวสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานจำนวนมหาศาล ผลจากสมการนี้ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงแบบพลิกโลก มีเทคโนโลยีใหม่เกิดขึ้นอย่างมากมายมหาศาล เครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ เครื่องมือทางการแพทย์ ระบบสื่อสารโทรคมนาคมผ่านทางดาวเทียม การหาอายุจากคาร์บอนกัมมันตรังสี รวมไปถึงการคิดค้นระเบิดปรมาณูและพลังงานนิวเคลียร์

เรียนรู้เรื่องราววิทยาศาสตร์กับพร้อมไปด้วยเทคนิคและเนื้อหาที่เข้มข้นแต่เข้าใจง่าย สามารถนำไปปรับใช้ในการเรียนและการสอบได้อย่างมีประสิทธิภาพในรายการ ห้องเรียนติวเข้ม ม.6 เข้ามหาวิทยาลัย รายการที่รวมติวเตอร์ชื่อดังมาไว้นี่ที่เดียว เพื่อน้อง ๆ ชั้นมัธยมปลายที่กำลังเตรียมสอบเข้ามหาวิทยาลัยโดยเฉพาะ

เรื่องที่เกี่ยวข้อง

• Vincent Van Gogh กับชีวิตที่แสนเศร้า
• ถอดบทเรียนความล้มเหลวจาก 5 บุคคลดัง
• 8 เมนู Street Food ขึ้นชื่อของไทย ภาษาอังกฤษ เรียกว่าอะไร

ข้อมูลจาก : NANITALK