ปีสากลแห่งแสง

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

สหประชาชาติได้กำหนดให้ปี 2015 หรือปี 2558 เป็นปีสากลแห่งแสง (International Year of Light) เพื่อกระตุ้นให้เราทุกคนได้ตระหนักถึงสัมฤทธิผลที่ได้จากการศึกษาวิทยาศาสตร์ของแสง การใช้ประโยชน์จากแสงหรือเทคโนโลยีที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของแสงและย้ำถึงความสำคัญของแสงที่มีต่อมวลมนุษยชาติ

เมื่อเอ่ยถึงแสงปกติเราจะนึกถึงแสงสว่างที่ดวงตาของเรามองเห็นได้ ซึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งในสเปกตรัมของคลื่น แม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในทางฟิสิกส์ถือว่าคำว่า “แสง” นั้นครอบคลุมคลื่นแม่เหล็ก
ไฟฟ้าในทุกความยาวคลื่น ไม่ว่าจะเป็นอินฟราเรด อัลตราไวโอเลต รังสีเอ็กซ์ คลื่นวิทยุ ไมโครเวฟ ฯลฯ

คลื่นแสงคือการสั่นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวคลื่นคือระยะทางระหว่างยอดคลื่นที่อยู่ติดกัน มีความแตกต่างกันได้อย่างมากสำหรับแสงแต่ละชนิด เช่น คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นกว้างมากในหน่วยเมตร ขณะที่รังสีแกมมามีความยาวคลื่นสั้นมาก สั้นกว่าขนาดของอะตอมเสียอีก ยิ่งความยาวคลื่นต่ำก็ยิ่งมีพลังงานสูงมาก

เมื่อราว 1,000 ปีที่แล้ว อิบน์ อัลฮัยษัม (Ibn Al-Haytham) ซึ่งตะวันตกรู้จักกันในชื่อละตินว่าอัลฮาเซน (Alhazen) เป็นนักวิทยาศาสตร์ชาวอาหรับ ที่ได้เผยแพร่ผลงานการศึกษาค้นคว้าด้านทัศนศาสตร์อันเกี่ยวข้องกับแสงและการมองเห็น ผลงานของเขาถือได้ว่าเป็นงานด้านทัศนศาสตร์ที่โดดเด่นที่สุดแห่งยุค จนได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งทัศนศาสตร์สมัยใหม่ อีกทั้งเขายังมีผลงานด้านดาราศาสตร์และคณิตศาสตร์

อิบน์ อัลฮัยษัม เกิดที่เมืองบัสเราะห์ ปัจจุบันอยู่ทางตอนใต้ของอิรัก ผลงานที่สำคัญที่สุดของเขาคือทฤษฎีที่อธิบายการที่ดวงตาของเรามองเห็นวัตถุ โดยอาศัยความรู้ทางเรขาคณิตและกายวิภาคศาสตร์ของดวงตา เขาอธิบายว่า ทุกจุดบนพื้นที่ซึ่งถูกแสงจะมีการแผ่รังสีออกมาทุกทิศทุกทาง แต่มีรังสีเพียงเส้นเดียวจากแต่ละจุดที่สะท้อนมาเข้าตาเรา ทำให้เรามองเห็นวัตถุนั้น สนับสนุนความเชื่อของอริสโตเติล ซึ่งแตกต่างจากของยูคลิดและทอเลมีที่กล่าวว่าการมองเห็นเกิดจากดวงตาปล่อยรังสีไปโดนวัตถุที่มอง

หลังจากผลงานของ อิบน์ อัลฮัยษัม ความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่เกี่ยวข้องกับแสงซึ่งเกิดขึ้นในเวลาต่อมาได้สร้างความเข้าใจในธรรมชาติของแสง จนมนุษย์สามารถนำแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามาใช้ประโยชน์ได้อย่างกว้างขวาง

ปี 1815 ออกุสแต็ง ฌ็อง เฟรแนล นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส มีส่วนสำคัญในการวางรากฐานทฤษฎีความเป็นคลื่นของแสง ต่อมาในปี  1865 เจมส์ คลาร์ก แมกซ์เวลล์ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เผยแพร่ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า อธิบายว่าแสงคือการแผ่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า นับเป็นการรวมสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าเข้าด้วยกัน

ปี 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คิดค้นทฤษฎีที่นำมาใช้อธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ซึ่งก็คือปรากฏการณ์ที่อิเล็กตรอนหรืออนุภาคมีประจุหลุดออกมาจากโลหะ หรือวัสดุที่ได้รับพลังงานจากแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า นับเป็นก้าวสำคัญในทฤษฎีควอนตัมรวมถึงการทำความเข้าใจในแนวคิดสมบัติความเป็นทั้งคลื่นและอนุภาคของแสง ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ที่เผยแพร่เมื่อปี 1915 ก็ทำนายได้อย่างถูกต้องว่าแสงเกิดการหักเหเมื่อผ่านใกล้วัตถุที่มีมวลมากเนื่องจากการบิดโค้งของปริภูมิและเวลา

ปี 1965 อาร์โน เพนเซียส และรอเบิร์ต วิลสัน ค้นพบรังสีไมโครเวฟพื้นหลังในอวกาศ ซึ่งเป็นพลังงานที่หลงเหลือมาจากการระเบิดครั้งใหญ่ที่จุดเริ่มต้นของเอกภพ สนับสนุนทฤษฎีบิ๊กแบงที่อธิบายการกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพ ซึ่งก็คือที่มาที่ไปของทุกสรรพสิ่งในเอกภพนี้ปี 1965 ชาลส์ เกา นักฟิสิกส์ชาวจีน-อังกฤษ-อเมริกัน ค้นพบและบุกเบิกวิธีการส่งผ่านแสงในเส้นใยแก้วเป็นระยะทางไกลมากได้โดยมีการสูญเสียน้อย ซึ่งปัจจุบันได้นำมาใช้ประโยชน์ด้านการสื่อสารและการถ่ายโอนข้อมูลทางไกลผ่านเคเบิลใยแก้วนำแสง นับเป็นการปฏิวัติการสื่อสารของโลกอินเทอร์เน็ตความเร็วสูงที่เราใช้งานกันในทุกวันนี้ ส่วนสำคัญอันหนึ่งก็ด้วยผลงานของเขา

จะเห็นได้ว่าแสงมีบทบาทสำคัญในชีวิตประจำวันของเราทุกคน เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับแสงได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในหลายด้านเพื่อตอบสนองความต้องการและความจำเป็นของมนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นเรื่องพื้นฐานอย่างแสงสว่าง ความปลอดภัย พลังงาน ตลอดจนเพื่อการค้า การแพทย์ ความบันเทิง การสื่อสาร อินเทอร์เน็ต ฯลฯ ไปจนถึงการสำรวจอวกาศเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับแสงจึงก่อให้เกิดประโยชน์ สร้างความก้าวหน้าในหลายด้านเพื่อยกระดับชีวิตความเป็นอยู่ของเราทุกคนให้ดียิ่งขึ้น เราจึงควรตระหนักถึงความสำคัญและพยายามใช้อย่างคุ้มค่า ไม่ปล่อยให้สูญเสียไปอย่างสิ้นเปลืองโดยเปล่าประโยชน์

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า(8-15 ก.พ.)

ท้องฟ้าเวลาหัวค่ำมีดาวศุกร์และดาวอังคารอยู่ทางทิศตะวันตก ดาวพฤหัสบดีอยู่ทางทิศตะวันออก ดาวศุกร์เป็นดาวสว่างเด่นที่สุดบนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ ดาวอังคารสว่างน้อยกว่าและยังคงอยู่สูงกว่าดาวศุกร์ ดาวศุกร์มีตำแหน่งเคลื่อนเข้าใกล้ดาวอังคารมากขึ้นทีละน้อย ขณะนี้ทั้งคู่อยู่บริเวณรอยต่อระหว่างกลุ่มดาวคนแบกหม้อน้ำกับกลุ่มดาวปลา สัปดาห์นี้ดาวศุกร์ตกลับขอบฟ้าเวลา 2 ทุ่ม ดาวอังคารตกช้ากว่าไม่เกินครึ่งชั่วโมง

ดาวพฤหัสบดีอยู่ทางทิศตะวันออกในกลุ่มดาวปู ดาวพฤหัสบดีเพิ่งผ่านตำแหน่งตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ในสัปดาห์ที่ผ่านมา จึงอยู่บนท้องฟ้าเกือบตลอดทั้งคืน โดยอยู่สูงเหนือศีรษะในเวลาเที่ยงคืนและตกลับขอบฟ้าก่อนดวงอาทิตย์ขึ้นไม่นาน นอกจากดาวพฤหัสบดีที่อยู่ทางทิศตะวันตกแล้ว เวลาเช้ามืดจะเห็นดาวเสาร์อยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในกลุ่มดาวแมงป่อง

สัปดาห์นี้เป็นข้างแรม ดวงจันทร์อยู่บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืดของทุกวัน ดวงจันทร์ผ่านใกล้ดาวรวงข้าว ซึ่งเป็นดาวสว่างในกลุ่มดาวหญิงสาวในเช้ามืดวันที่ 10 ก.พ. ที่ระยะ 3 องศา ดวงจันทร์สว่างครึ่งดวงในกลางสัปดาห์ หลังจากนั้นกลายเป็นเสี้ยว ดวงจันทร์มีส่วนสว่างน้อยกว่าครึ่งดวง เช้ามืดวันที่ 13 ก.พ. มองเห็นจันทร์เสี้ยวอยู่ใกล้ดาวเสาร์ที่ระยะ 2 องศา