วันจันทร์ที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2554

มิติเวลา โดยย่อ

4 มิติ ก็คือเราจะต้องใช้การวัดอย่างน้อย 4 ครั้ง เพื่อที่จะหาวัตถุที่กำหลังเคลื่อนไหวพบ การวัดสามครั้งแรกก็คือการวัดตำแหน่งตามที่ได้อธิบายไป การวัดครั้งที่สี่ก็คือการวัดเวลา ตัวอย่างที่ชัดเจนของการวัดสี่ครั้งก็คือการนัดพบปะกับผู้คน เช่น ถ้าเราจะไปรับประทานอาหารที่ตึกใบหยก เราจะต้องระบุ (การวัด) อะไรบ้างจึงจะหาคนที่เรานัดเจอ คำพูดที่บอกว่าเจอกันที่ตึกใบหยกก็คือการวัดตำแหน่งไปแล้ว 2 ครั้ง (โดยไม่รู้ตัว) การวัด 2 ครั้งที่ว่าคือการวัดตำแหน่ง เหนือ และตะวันออก ของตึกใบหยกนั้นเอง เท่านี้ยังไม่พอ ตึกใบหยกมีตั้ง 70 กว่าชั้น การตกลงกันว่าจะเจอกันชั้นไหน ก็คือการวัดความสูง คือการวัดครั้งที่ 3 สิ่งสุดท้ายที่จำเป็นจะต้องมีคือเวลา เช่นเจอกันตอน 4 โมงเย็นนะ การระบุเวลาก็คือการวัดครั้งที่สี่
     การวัดตำแหน่งทั้งสามอาจจะเข้าใจได้ไม่ยาก เพราะการวัด 2 ครั้งแรก ก็คือ ตึกใบหยกอยู่ทิศเหนือเท่าไร และ ทิศตะวันออกเท่าไร การวัดครั้งที่สามคือสูงเท่าไร การวัดครั้งที่สี่เนี่ยสิ วัดเวลา เวลาจับต้องไม่ได้แล้วจะวัดอย่างไร การที่เราได้เงยหน้าดูนาฬิกาก็คือเราได้ทำการวัดเวลาเรียบร้อยแล้ว


การวัดทั้งสี่ครั้งได้แก่ 1. 13 องศา 45 ลิปดา เหนือ 2. 100 องศา 32 ลิปดา ตะวันออก 3. สูงจากพื้นดิน 332 เมตร (การวัดนี้เป็นแบบเดี่ยวกับการวัดเชิงทรงกลม) และ 4. เวลา 16.00 น.

นาฬิกาไม่ใช่เวลา แต่เป็นเครื่องมือชนิดหนึ่งสำหรับวัดเวลา ถ้าเปรียบว่าเวลาคือความยาว นาฬิกาก็คือไม้บรรทัด 

     การที่วัตถุมีการเคลื่อนไหว สามารถถือได้ว่าวัตถุกำลังเคลื่อนที่ไปทั้งในตำแหน่งและเวลา ส่วนวัตถุที่อยู่นิ่งกับที่ จะถือว่าได้เคลื่อนที่ในเวลาแต่ไม่ได้เคลื่อนที่ในตำแหน่ง การเคลื่อนที่ไปในเวลาของวัตถุจะเป็นในทางที่เวลาเพิ่มขึ้น(จากอดีตไปอนาคต) ไม่สามารถเคลื่อนที่ย้อนเวลา และไม่มีทางจะหยุดการเคลื่อนที่ในเวลา (หรือก็คือหยุดเวลาไม่ได้นั้นแหละ)

 เพื่อที่จะระบุตำแหน่งของสิ่งที่เคลื่อนไหว เราจำเป็นต้องวัด ตำแหน่ง (อย่างน้อย 3 ครั้ง) และเวลา ไม้บรรทัดคือเครื่องมือสำหรับวัดตำแหน่งชนิดหนึ่ง และ นาฬิกาก็เป็นเครื่องมือวัดเวลาชนิดหนึ่ง 

     เนื่องจากมนุษย์รับรู้เวลาและอวกาศทั้ง 4 มิติ การอธิบายธรรมชาติจึงใช้ทั้งตำแหน่งและเวลา มีใช้งานที่แตกต่างกันอยู่ 2 แบบ เรียกว่า เชิงสัมพัทธภาพ และ เชิงไม่สัมพัทธภาพ

     การใช้มิติเวลาแบบไม่สัมพัทธภาพ คือ มิติของเวลาไม่มีความเกี่ยวข้องกับมิติของอวกาศทั้งสาม ผลที่สำคัญคือ ถ้ามีผู้สังเกต A และ B กำลังวัดเวลาและระยะโดยใช้วิธีการและกรอบอ้างอิงของแต่ละคน สุดท้ายจะสรุปได้ว่าผู้สังเกตทั้งสองคนจะวัดช่วงเวลาและระยะที่เท่ากันเสมอ ฟิสิกส์ที่ใช้การตีความแบบนี้ได้แก่ กลศาสตร์แบบฉบับ กลศาสตร์ควอนตัม

     การใช้มิติเวลาแบบสัมพันธภาพ คือ มิติของเวลามีความเกี่ยวข้องกับมิติของอวกาศ ผลที่สำคัญคือ ผู้สังเกต A จะวัดช่วงเวลาและระยะได้แตกต่างจากผู้สังเกต B นอกจากนี้ ความแตกต่างของการวัดเกิดจากผู้สังเกตทั้งสองมีความเร็วหรือความเร่งสัมพัทธ์ซึ่งกันและกัน นอกจากนี้ถ้าผู้สังเกตแต่ละคนอยู่ในสภาพที่มีความโน้มถ่วงต่างกัน ก็จะผลให้ผู้สังเกตทั้งสองวัดช่วงเวลาและระยะได้ต่างกันอีกด้วย ฟิสิกส์ที่ใช้การตีความแบบนี้ได้แก่ แน่นอนเลยคือทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพของไอน์สไตน์ นอกจากนี้ยังมี จักรวาลวิทยา ทฤษฎีอนุภาคในปัจจุบัน และอื่นๆ

    ในหน้านี้ได้พูดถึงเกี่ยวกับมิติเวลาว่ามันคืออะไร อีกทั้ง มีการตีความอย่างไร อย่างไรก็ตาม มิติเวลามีรายละเอียดอีกมาก ผู้อ่านสามารถหาอ่านเรื่องของมิติเวลาได้จากหนังสือเรียนทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพพิเศษของไอน์สไตน์


อ้างอิงจาก http://www.vcharkarn.com/varticle/43342

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น