ข้ามไปยังเนื้อหา

ข้ามไปยังสารบัญ

สิ่งที่ตาเปล่าไม่สามารถมองเห็น

สิ่งที่ตาเปล่าไม่สามารถมองเห็น

สิ่ง​ที่​ตา​เปล่า​ไม่​สามารถ​มอง​เห็น

อนุภาค​เล็ก ๆ ของ​ฝุ่น​ลอย​อยู่​ใน​อากาศ​โดย​ที่​ตา​มอง​ไม่​เห็น. แต่​เมื่อ​ลำ​แสง​ของ​ดวง​อาทิตย์​ส่อง​เข้า​มา​ทาง​หน้าต่าง สิ่ง​ที่​มอง​ไม่​เห็น​ก็​ประจักษ์​แก่​สายตา​ใน​ทันใด. ลำ​แสง​ที่​ส่อง​เข้า​มา​ทำ​ให้​มนุษย์​มอง​เห็น​อนุภาค​เล็ก ๆ.

ลอง​คิด​ต่อ​ไป​เกี่ยว​กับ​แสง​ที่​มอง​เห็น​ได้ ซึ่ง​สำหรับ​ตา​เปล่า​แล้ว​จะ​เห็น​เป็น​สี​ขาว​หรือ​ไม่​มี​สี. จะ​เกิด​อะไร​ขึ้น​ถ้า​แสง​อาทิตย์​ส่อง​ผ่าน​หยด​น้ำ​ใน​มุม​ที่​เหมาะ​สม? น้ำ​ก็​จะ​ทำ​หน้า​ที่​เสมือน​ปริซึม และ​เรา​จะ​เห็น​รุ้ง​กิน​น้ำ​สี​สัน​สด​สวย!

จริง ๆ แล้ว วัตถุ​ต่าง ๆ รอบ​ตัว​เรา​สะท้อน​ความ​ยาว​คลื่น​แสง​หลาก​หลาย​ซึ่ง​ตา​ของ​เรา​จะ​เห็น​เป็น​สี. ยก​ตัว​อย่าง หญ้า​สี​เขียว​ใน​ตัว​มัน​เอง​แล้ว​ไม่​ได้​สร้าง​แสง​สี​เขียว แต่​แทน​ที่​จะ​เป็น​อย่าง​นั้น มัน​ดูด​ความ​ยาว​คลื่น​ของ​แสง​ทุก​สี​ที่​เห็น​ได้​ยก​เว้น​สี​เขียว. หญ้า​สะท้อน​ความ​ยาว​คลื่น​สี​เขียว​กลับ​มา​ยัง​ตา​ของ​เรา. ด้วย​เหตุ​นี้ ตา​ของ​เรา​จึง​เห็น​หญ้า​เป็น​สี​เขียว.

ดู​ด้วย​เครื่อง​มือ​ที่​มนุษย์​ทำ​ขึ้น

ไม่​กี่​ปี​มา​นี้ หลาย​สิ่ง​หลาย​อย่าง​ที่​ตา​เปล่า​ของ​เรา​มอง​ไม่​เห็น​กลาย​เป็น​สิ่ง​ที่​ประจักษ์​แก่​สายตา​เมื่อ​อาศัย​สิ่ง​ประดิษฐ์​สมัย​ใหม่. เรา​สามารถ​ดู​หยด​น้ำ​ที่​ดู​เหมือน​ปราศจาก​ชีวิต​ด้วย​กล้อง​จุลทรรศน์​แบบ​ธรรมดา ๆ และ​พบ​ว่า​มี​สิ่ง​มี​ชีวิต​ชนิด​ต่าง ๆ เคลื่อน​ไหว​ยั้วเยี้ย. และ​เส้น​ผม​เส้น​หนึ่ง​ถ้า​มอง​ตาม​ปกติ​จะ​เห็น​เป็น​เส้น​กลม​เรียบ​เสมอ​กัน​ตลอด แต่​ถ้า​ดู​ผ่าน​กล้อง​จุลทรรศน์​จะ​เห็น​เป็น​หยัก ๆ ไม่​เรียบ. กล้อง​จุลทรรศน์​ที่​มี​กำลัง​ขยาย​สูง​มาก ๆ สามารถ​ขยาย​วัตถุ​ได้​หนึ่ง​ล้าน​เท่า พอ ๆ กับ​การ​ขยาย​แสตมป์​ดวง​หนึ่ง​ให้​ใหญ่​เท่า​ประเทศ​เล็ก ๆ!

ปัจจุบัน เมื่อ​ใช้​กล้อง​จุลทรรศน์​ที่​มี​กำลัง​ขยาย​สูง​ยิ่ง​ขึ้น​อีก พวก​นัก​วิจัย​ก็​ได้​ภาพ​โครง​ร่าง​ของ​พื้น​ผิว​วัตถุ​ใน​ระดับ​อะตอม. วิธี​นี้​ทำ​ให้​พวก​เขา​เห็น​ภาพ​ของ​สิ่ง​ซึ่ง​ก่อน​หน้า​นี้​อยู่​เกิน​ขอบ​เขต​การ​เห็น​ของ​มนุษย์.

ใน​อีก​ด้าน​หนึ่ง เรา​อาจ​มอง​ขึ้น​ไป​บน​ท้องฟ้า​ยาม​ค่ำ​คืน​และ​เห็น​ดวง​ดาว​ต่าง ๆ. มาก​เท่า​ไร? ถ้า​ดู​ด้วย​ตา​เปล่า อย่าง​มาก​ก็​เห็น​เพียง​ไม่​กี่​พัน​ดวง. แต่​โดย​ใช้​กล้อง​โทรทัศน์​ที่​ประดิษฐ์​ขึ้น​เมื่อ​เกือบ 400 ปี​มา​แล้ว ผู้​คน​เริ่ม​เห็น​มาก​ขึ้น. ต่อ​มา ใน​ทศวรรษ 1920 กล้อง​โทรทัศน์​กำลัง​ขยาย​สูง ณ หอ​ดู​ดาว​เมาท์วิลสัน เผย​ให้​เห็น​ว่า​มี​กาแล็กซี​อื่น ๆ นอก​เหนือ​จาก​กาแล็กซี​ของ​เรา และ​เต็ม​ไป​ด้วย​ดวง​ดาว​นับ​ไม่​ถ้วน​เช่น​กัน. ปัจจุบัน โดย​ใช้​เครื่อง​มือ​สลับ​ซับซ้อน​ที่​มนุษย์​ประดิษฐ์​ขึ้น​เพื่อ​สำรวจ​เอกภพ นัก​วิทยาศาสตร์​กะ​ประมาณ​ว่า​มี​กาแล็กซี​อยู่​หลาย​หมื่น​ล้าน​กาแล็กซี และ​ใน​จำนวน​นี้​มี​หลาย​กาแล็กซี​ที่​ประกอบ​ด้วย​ดวง​ดาว​นับ​แสน ๆ ล้าน​ดวง!

น่า​ทึ่ง​จริง ๆ ที่​กล้อง​โทรทัศน์​ได้​เผย​ให้​เห็น​ว่า​ดาว​นับ​พัน ๆ ล้าน​ดวง​ที่​ปรากฏ​เป็น​ทาง​ช้าง​เผือก​เพราะ​ดู​เหมือน​อยู่​ใกล้​กัน​มาก​นั้น จริง ๆ แล้ว​แต่​ละ​ดวง​อยู่​ไกล​กัน​สุด​จะ​พรรณนา. ทำนอง​คล้าย​กัน กล้อง​จุลทรรศน์​ที่​มี​กำลัง​ขยาย​สูง​ได้​ช่วย​ให้​ตา​เปล่า​ของ​เรา​เห็น​ว่า​วัตถุ​ที่​ดู​เหมือน​มี​เนื้อ​แน่น​แข็ง​นั้น จริง ๆ แล้ว​ประกอบ​ด้วย​อะตอม​ซึ่ง​มี​ความ​ว่าง​เปล่า​เป็น​ส่วน​ประกอบ​พื้น​ฐาน.

เล็ก​เหลือ​ประมาณ

สิ่ง​เล็ก​ที่​สุด​ที่​สามารถ​ดู​ด้วย​กล้อง​จุลทรรศน์​ธรรมดา ๆ นั้น​ประกอบ​ด้วย​อะตอม​มาก​กว่า​หนึ่ง​หมื่น​ล้าน​อะตอม! แต่​ใน​ปี 1897 มี​การ​ค้น​พบ​ว่า​อะตอม​มี​อนุภาค​เล็ก ๆ ที่​โคจร​อยู่​โดย​รอบ​เรียก​ว่า​อิเล็กตรอน. ต่อ​มา มี​การ​ค้น​พบ​ว่า นิวเคลียส​ของ​อะตอม​ที่​อิเล็กตรอน​โคจร​อยู่​โดย​รอบ​นั้น​ประกอบ​ด้วย​อนุภาค​ที่​ใหญ่​กว่า เรียก​ว่า​นิวตรอน​และ​โปรตอน. อะตอม​หรือ​ธาตุ 88 ชนิด​ซึ่ง​มี​ใน​ธรรมชาติ​บน​แผ่นดิน​โลก โดย​พื้น​ฐาน​แล้ว​มี​ขนาด​เท่า​กัน แต่​น้ำหนัก​ต่าง​กัน เพราะ​แต่​ละ​ชนิด​มี​จำนวน​อนุภาค​พื้น​ฐาน​สาม​อย่าง​นี้​มาก​กว่า​กัน​ตาม​ลำดับ.

อิเล็กตรอน—ใน​กรณี​ของ​อะตอม​ไฮโดรเจน​จะ​มี​อิเล็กตรอน​เพียง​ตัว​เดียว—วิ่ง​วน​ผ่าน​ความ​ว่าง​เปล่า​รอบ​นิวเคลียส​ของ​อะตอม​หลาย​พัน​ล้าน​รอบ​ใน​ทุก ๆ เศษ​หนึ่ง​ส่วน​ล้าน​วินาที ด้วย​เหตุ​นี้ อะตอม​จึง​คง​รูป​อยู่​ได้​และ​ทำ​ให้​มัน​มี​คุณสมบัติ​เสมือน​ของ​แข็ง. จะ​ต้อง​ใช้​อิเล็กตรอน​เกือบ 1,840 ตัว​จึง​จะ​มี​มวล​เท่า​กับ​โปรตอน​หรือ​นิวตรอน​หนึ่ง​ตัว. ทั้ง​โปรตอน​และ​นิวตรอน​เล็ก​กว่า​ตัว​อะตอม​ประมาณ 100,000 เท่า!

เพื่อ​จะ​เห็น​ภาพ​ความ​ว่าง​เปล่า​ของ​อะตอม ลอง​มโนภาพ​นิวเคลียส​ของ​อะตอม​ไฮโดรเจน​ที่​มี​อิเล็กตรอน​โคจร​อยู่​โดย​รอบ. ถ้า​นิวเคลียส​ซึ่ง​มี​โปรตอน​ตัว​เดียว​นั้น มี​ขนาด​เท่า​กับ​ลูก​เทนนิส อิเล็กตรอน​ที่​โคจร​อยู่​โดย​รอบ​จะ​ห่าง​ออก​ไป​ราว 3 กิโลเมตร!

รายงาน​การ​ฉลอง​ครบ​รอบ​หนึ่ง​ร้อย​ปี​แห่ง​การ​ค้น​พบ​อิเล็กตรอน​ให้​ความ​เห็น​ว่า “บาง​คน​ลังเล​ที่​จะ​ฉลอง​ถึง​บาง​สิ่ง​บาง​อย่าง​ซึ่ง​ไม่​มี​ใคร​มอง​เห็น, ไม่​มี​ขนาด​ที่​พอ​จะ​สังเกต​เข้าใจ​ได้​แต่​มี​น้ำหนัก​ที่​ตรวจ​วัด​ได้, มี​ประจุ​ไฟฟ้า—และ​หมุน​รอบ​ตัว​เอง​คล้าย​ลูก​ข่าง. . . . ปัจจุบัน ไม่​มี​ใคร​สงสัย​ความ​คิด​ที่​ว่า สิ่ง​ที่​เรา​ไม่​มี​ทาง​จะ​เห็น​ได้​เลย​นั้น​มี​อยู่​จริง.”

แม้​แต่​วัตถุ​ที่​เล็ก​ลง​ไป​อีก

เครื่อง​เร่ง​อนุภาค ซึ่ง​สามารถ​ทำ​ให้​อนุภาค​ต่าง ๆ ของ​สสาร​ชน​กัน ทำ​ให้​นัก​วิทยาศาสตร์​ใน​ปัจจุบัน​มอง​เข้า​ไป​ใน​นิวเคลียส​ของ​อะตอม​ได้. ผล​ก็​คือ มี​การ​เขียน​เกี่ยว​กับ​อนุภาค​ต่าง ๆ มาก​มาย​ซึ่ง​มี​ชื่อ​แปลก ๆ เช่น โพซิตรอน, โฟตอน, มีซอน, ควาร์ก, และ​กลูออน ที่​เอ่ย​มา​เป็น​เพียง​เล็ก​น้อย. ทั้ง​หมด​มอง​ด้วย​ตา​เปล่า​ไม่​เห็น แม้​จะ​ใช้​กล้อง​จุลทรรศน์​ที่​มี​กำลัง​ขยาย​สูง​ที่​สุด​ก็​ตาม. แต่​ด้วย​อุปกรณ์​อย่าง​เช่น ห้อง​หมอก (cloud chamber), ห้อง​ฟอง (bubble chamber), และ​เครื่อง​วัด​การ​เปล่ง​แสง​วับ ทำ​ให้​สังเกต​ได้​ถึง​ร่องรอย​ที่​อนุภาค​เหล่า​นั้น​ทิ้ง​ไว้.

พวก​นัก​วิจัย​ใน​ปัจจุบัน​มอง​เห็น​สิ่ง​ซึ่ง​ครั้ง​หนึ่ง​ไม่​สามารถ​เห็น​ได้. เมื่อ​ได้​เห็น พวก​เขา​ก็​เข้าใจ​นัย​สำคัญ​ของ​สิ่ง​ซึ่ง​พวก​เขา​เชื่อ​ว่า​เป็น​แรง​พื้น​ฐาน​สี่​ชนิด—แรง​โน้มถ่วง, แรง​แม่เหล็ก​ไฟฟ้า, และ​แรง​อีก​สอง​ชนิด​ที่​อยู่​ใน​นิวเคลียส เรียก​ว่า “แรง​นิวเคลียร์​ชนิด​อ่อน” และ “แรง​นิวเคลียร์​ชนิด​เข้ม.” นัก​วิทยาศาสตร์​บาง​คน​พยายาม​ค้น​หา​สิ่ง​ที่​เรียก​ว่า “ทฤษฎี​แห่ง​สรรพสิ่ง” ซึ่ง​พวก​เขา​หวัง​ว่า​จะ​อธิบาย​ทุก​เรื่อง​ใน​เอกภพ​อย่าง​ที่​เข้าใจ​ได้ ตั้ง​แต่​ระดับ​มหา​ทรรศน์ (ใหญ่​มาก ๆ) จน​ถึง​จุลทรรศน์ (เล็ก​มาก ๆ).

อาจ​เรียน​รู้​อะไร​ได้​บ้าง​จาก​การ​เห็น​สิ่ง​ที่​ตา​เปล่า​ไม่​สามารถ​เห็น​ได้? และ​โดย​อาศัย​สิ่ง​ที่​พวก​เขา​เรียน​รู้ หลาย​คน​ลง​ความ​เห็น​เช่น​ไร? บทความ​ถัด​ไป​จะ​ให้​คำ​ตอบ.

[ภาพ​หน้า 3]

ภาพ​ของ​อะตอม​นิกเกิล (บน) และ​อะตอม​แพลทินัม

[ที่​มา​ของ​ภาพ]

Courtesy IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center