10 อันดับการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่งดงามที่สุด (8)
ลูกตุ้มฟูโกล์พิสูจน์โลกหมุนรอบตัวเอง
Foucault's pendulum (1851)
|
สุรศักดิ์ พงศ์พันธุ์สุข
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) |
้คนโบราณสังเกตเห็นดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์อื่น ๆ และดาวฤกษ์ โคจรขึ้นทางทิศตะวันออกไปทางทิศ ตะวันตกอยู่ทุกเมื่อเชื่อวัน (เรียกง่าย ๆ ว่า ดาวเคลื่อนเดินหน้า) จนเชื่อกันว่า โลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล (geocentric) ที่มีดวงดาวทั้งหลายโคจรอยู่โดยรอบ แต่มีบางปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้ เช่นการสังเกตพบว่า ดาวเคราะห์คล้ายเคลื่อนถอยหลัง (retrograde) ซึ่งปัญหานี้ตกไปด้วยทฤษฎีของนักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์ชื่อ นิโคเลาส์ โคเพอร์นิคัส (Nicolaus Copernicus) ที่เขียนหนังสือตีพิมพ์เมื่อ ค.ศ. 1543 เสนอว่า ดวงอาทิตย์เป็น ศูนย์กลาง (heliocentric) และมีดาวเคราะห์ต่าง ๆ รวมทั้งโลกโคจรอยู่รอบ ๆ และเขายังเสนอด้วยว่า โลกหมุน รอบตัวเองด้วยรอบละ 1 วัน ที่ทำให้เราเห็นพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก ซึ่งหากสังเกตโดยลอยอยู่ใน อวกาศเหนือขั้วโลกเหนือ จะเห็นโลกหมุนไปทางตะวันออก (eastward) หรือทวนเข็มนาฬิกา (counterclockwise)
ทฤษฎีของโคเพอร์นิคัสทำให้โลกยุคนั้นตกตะลึง และต้องผ่านการทดสอบและพิสูจน์มากมาย จนได้รับการยอมรับจาก ผู้ยิ่งใหญ่อย่างกาลิเลโอและต่อมาก็คือนิวตัน และในที่สุดก็มีผู้สามารถทำการทดลองเพื่อพิสูจน์ให้เห็นกับตาได้ว่า "โลกหมุนรอบตัวเอง จริง ๆ
ชื่อของเขาคือ ชอง-แบร์นาร์-เลอง ฟูโกล์ (Jean-bernard-L ?on Foucault) นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส เขาเป็น นักทดลอง เป็นคนแรก ๆ ที่วัดความเร็วแสงได้สำเร็จ และเป็นคนต้นคิดอุปกรณ์ที่เรียกว่าไจโรสโกป |
|
| ค.ศ. 1851 ฟูโกล์ทำลูกตุ้มขนาดใหญ่ โดยการใช้ลวดเหล็กกล้ายาว 20 ฟุตผูกลูกบอลเหล็กหนัก 62 ปอนด์แขวนเอาไว้ ภายใต้โดมกลางของอาคาร ปองเตอง ( Panth?on) ในกรุงปารีส จากนั้นก็แกว่งลูกตุ้มกลับไปมา และเพื่อให้เห็นว่า ลูกตุ้มขยับไปอย่างไร เขาติดแท่งเหล็กแหลมไว้ข้างใต้ลูกบอลเหล็ก และที่พื้นใต้ลุกตุ้มที่แกว่งก็ลาดทรายเปียกไว้เป็น รูปวงแหวน |
|
http://www.school-for-champions.com/science/images/pendulum-foucault.jpg |
|
| เมื่อการแกว่งของลูกตุ้มดำเนินไปเพียง 5-6 นาที ผู้ชมการสาธิตต้องพากันประหลาดใจว่า แทนที่จะเห็นลูกตุ้มแกว่ง กลับไปกลับมาอยู่ในระนาบเดิม พวกเขากลับสังเกตเห็นว่าลูกตุ้มดูเหมือนจะหมุนเป็นวงไปด้วย โดยการแกว่งแต่ละครั้ง ก็ทิ้งรอยที่เกิดขึ้นใหม่ไว้บนทราย ซึ่งแท้จริงแล้ว พื้นของปองเตองหรือก็คือพื้นโลกต่างหากที่หมุนไปอย่างช้า ๆ และนี่เองที่ฟูโกล์เป็นผู้ที่แสดงให้เห็นว่าโลกหมุนรอบแกนหมุนของโลก |
|
http://www.kirstennantz.com/portfolio_foucault.html |
|
| ณ ละติจูดที่นครปารีสตั้งอยู่นี้ เส้นทางของลูกตุ้มจะแกว่งเต็มรอบการหมุนตามเข็มนาฬิกา (clockwise) ทุก 30 ชั่วโมง ในขณะที่ทางซีกโลกใต้ลูกตุ้มจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา และที่เส้นศูนย์สูตรลูกตุ้มไม่มีการหมุนเลย ในยุคปัจจุบันมี นักวิทยาศาสตร์ไปทดลองพิสูจน์การแกว่งลูกต้มฟูโกล์ที่ขั้วโลกใต้ ปรากฏว่าลูกตุ้มแกว่งและหมุนครบรอบใช้เวลา 24 ชั่วโมง นั่นคือการหมุนครบรอบของลูกตุ้มฟูโกล์ขึ้นอยู่กับละติจูดที่ทำการทดลอง |
|
http://twistedphysics.typepad.com/cocktail_party_physics/images/2007/07/11/h05.jpg |
|
| ความงดงามของการทดลองนี้จัดอยู่ในอันดับที่สิบ |
| |
