The 2,400-year search for the atom - Theresa Doud

2,400 ปีในการค้นหาอะตอม - เทเรซา ดูด (Theresa Doud)

Translator: Pakawat Wongwaiyut Reviewer: Rawee Ma

What do an ancient Greek philosopher

อะไรที่ทำให้นักปรัชญากรีกโบราณ

and a 19th century Quaker

และกลุ่มเควกเคอร์ในศตวรรษที่ 19

have in common with Nobel Prize-winning scientists?

ได้มีส่วนร่วมในรางวัลโนเบลสาขาวิทยาศาสตร์?

Although they are separated over 2,400 years of history,

ทั้งที่พวกเขาอยู่ห่างกัน ในช่วงเวลากว่า 2400 ปี

each of them contributed to answering the eternal question:

ซึ่งหนึ่งในพวกเขาเหล่านั้น ต่างช่วยในการตอบคำถามอมตะที่ว่า

what is stuff made of?

สิ่งต่างๆนั้นสร้างจากอะไร

It was around 440 BCE that Democritus first proposed

มันเริ่มในช่วง 440 ปีก่อนคริสตกาล ดิมอคริตัส ได้เสนอเป็นครั้งแรก

that everything in the world was made up of tiny particles

ว่าสิ่งต่างๆในโลกนั้น สร้างมาจากอนุภาคเล็กๆ

surrounded by empty space.

ซึ่งล้อมรอบไปด้วยพื้นที่ว่างๆ

And he even speculated that they vary in size and shape

และเขาได้คาดเดาว่า ความแตกต่างในขนาดและรูปร่าง

depending on the substance they compose.

ขึ้นอยู่กับสสารที่มารวมตัวกัน

He called these particles "atomos," Greek for indivisible.

เขาเรียกอนุภาคเหล่านี้ว่า อะโตโมส (ภาษากรีกแปลว่าแบ่งแยกอีกไม่ได้)

His ideas were opposed by the more popular philosophers of his day.

ทว่าแนวคิดของเขาถูกคัดค้านโดยนักปรัชญา ที่มีชื่อเสียงกว่าเขาในเวลานั้น

Aristotle, for instance, disagreed completely,

อริสโตเติล โต้แย้งอย่างเต็มที่

stating instead that matter was made of four elements:

ด้วยข้อโต้แย้งที่ว่าสิ่งต่างๆ ประกอบขึ้นด้วยธาตุทั้ง 4

earth, wind, water and fire,

ดิน ลม น้ำ และ ไฟ

and most later scientists followed suit.

ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ในเวลาต่อมา ต่างก็เห็นด้วยเป็นส่วนใหญ่

Atoms would remain all but forgotten until 1808,

เรื่องอะตอมจึงยังคงอยู่แต่ถูกลืมเลือนไป จนกระทั่งในปี 1808

when a Quaker teacher named John Dalton sought to challenge Aristotelian theory.

เมื่ออาจารย์ในกลุ่มเควกเคอร์ จอน ดอลตัน พยายามพิสูจน์ทฤษฏีของอริสโตเติล

Whereas Democritus's atomism had been purely theoretical,

เทียบกับของ ดิมอคริตัส ที่ยังคงเป็นแค่ทฤษฏีบริสุทธิ์

Dalton showed that common substances always broke down into the same elements

ดอลตันแสดงให้เห็นว่าสสารที่รวมตัวกัน จะยังคงเป็นสสารเดิมเมื่อแยกมันออกจากกัน

in the same proportions.

ในสัดส่วนที่เท่ากัน

He concluded that the various compounds

เขาจึงทดลองกับสสารผสม

were combinations of atoms of different elements,

ที่เกิดจากการรวมตัวของ อะตอมต่างธาตุ

each of a particular size and mass

ที่มีความเฉพาะทั้งขนาดและมวล

that could neither be created nor destroyed.

แต่มันไม่ประสบความสำเร็จ

Though he received many honors for his work,

แม้ว่าเขาจะทุ่มเทให้กับมันมากก็ตาม

as a Quaker, Dalton lived modestly until the end of his days.

เฉกเช่นเควกเคอร์ ดอลตันใช้ชีวิตอย่างสงบ จนกระทั่งวันสุดท้ายของชีวิต

Atomic theory was now accepted by the scientific community,

ทฤษฏีอะตอมจึงเริ่มได้รับการยอมรับ ในกลุ่มนักวิทยาศาสตร์

but the next major advancement

แต่การค้นพบครั้งสำคัญ

would not come until nearly a century later

จะยังไม่เกิดขึ้น จนกระทั้งเกือบศตวรรษต่อมา

with the physicist J.J. Thompson's 1897 discovery of the electron.

นักฟิสิกส์นาม เจเจ ทอมสัน ผู้ค้นพบอิเล็กตรอนในปี 1897

In what we might call the chocolate chip cookie model of the atom,

หรือเราจะเรียกอีกชื่อว่า แบบจำลองคุกกี้ช็อคโกแลตชิพของอะตอม

he showed atoms as uniformly packed spheres of positive matter

เขาแจงว่าอะตอมนั้นคล้ายกับ กลุ่มสสารทรงกลมประจุบวก

filled with negatively charged electrons.

ซึ่งอัดแน่นไปด้วยอิเล็กตรอนประจุลบ

Thompson won a Nobel Prize in 1906 for his electron discovery,

ทอมสันได้รับรางวัลโนเบล ในปี 1906 เรื่องที่เขาค้นพบอิเล็กตรอน

but his model of the atom didn't stick around long.

แต่แบบจำลองอะตอมของเขา ไม่ได้หยุดนิ่งอยู่กับที่

This was because he happened to have some pretty smart students,

นั่นเพราะเขาได้มีลูกศิษย์ ที่แสนฉลาดปราดเปรื่อง

including a certain Ernest Rutherford,

ซึ่งแน่นอนรวมถึง เออร์เนสต์ รูเทอร์ฟอร์ด

who would become known as the father of the nuclear age.

ผู้ซึ่งรู้จักกันในนาม บิดาแห่งนิวเคลียร์ฟิสิกส์

While studying the effects of X-rays on gases,

ในขณะที่ศึกษาผลกระทบ ของรังสี เอ็กซเร์บนกลุ่มแก๊ส

Rutherford decided to investigate atoms more closely

รูเทอร์ฟอร์ดตัดสินใจศึกษาอะตอมให้มากขึ้น

by shooting small, positively charged alpha particles at a sheet of gold foil.

โดยยิงอนุภาคอัลฟาประจุบวก ลงบนแผ่นฟอยล์ทองคำ

Under Thompson's model,

ภายใต้แบบจำลองของทอมสัน

the atom's thinly dispersed positive charge

อะตอมนั้นแบนและเต็มไปด้วยประจุบวก

would not be enough to deflect the particles in any one place.

ซึ่งนั่นไม่พอที่จะสะท้อนประจุออกมา

The effect would have been like a bunch of tennis balls

ผลของมันเหมือนกับกลุ่มลูกเทนนิส

punching through a thin paper screen.

ทะลุผ่านแผ่นกระดาษ

But while most of the particles did pass through,

แต่ในขณะที่ประจุส่วนใหญ่ทะลุผ่าน

some bounced right back,

บางประจุนั้นสะท้อนกลับ

suggesting that the foil was more like a thick net with a very large mesh.

ราวกับแผ่นฟอยล์เต็มไปด้วย ใยหนาทึบประสานกันเป็นตาข่าย

Rutherford concluded that atoms consisted largely of empty space

รูเทอร์ฟอร์ดสรุปว่าอะตอม ประกอบด้วยพื้นที่ว่างขนาดใหญ่

with just a few electrons,

พร้อมด้วยอิเล็กตรอนจำนวนน้อยนิด

while most of the mass was concentrated in the center,

ในขณะที่มวลส่วนใหญ่รวมตัวกัน กระจุกอยู่ที่ศูนย์กลาง

which he termed the nucleus.

ในมุมมองของเขาคือนิวเคลียส

The alpha particles passed through the gaps

ในขณะที่อนุภาคอัลฟาทะลุผ่านช่องว่าง

but bounced back from the dense, positively charged nucleus.

บางส่วนสะท้อนกลับมา เนื่องจากนิวเคลียสมีประจุบวกอยู่หนาแน่น

But the atomic theory wasn't complete just yet.

แต่กระนั้นทฤษฏีอะตอมก็ยังไม่สมบูรณ์

In 1913, another of Thompson's students by the name of Niels Bohr

ในปี 1913 ลูกศิษย์อีกคนของทอมสัน ชื่อว่า นีล บอล์

expanded on Rutherford's nuclear model.

ได้ต่อยอดแบบจำลองของรูเทอร์ฟอร์ด

Drawing on earlier work by Max Planck and Albert Einstein

สร้างความต่อเนื่องในผลงานแรกเริ่ม ที่คิดโดย แม็ค พลังค์ และอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

he stipulated that electrons orbit the nucleus

เขากำหนดว่าอิเล็กตรอนนั้นโครจรรอบนิวเคลียส

at fixed energies and distances,

ด้วยพลังงานและระยะทางที่คงที่

able to jump from one level to another, but not to exist in the space between.

สามารถเปลี่ยนระดับวงโครจร แต่ไม่สามารถอยู่ในระหว่างพื้นที่ว่าง

Bohr's planetary model took center stage,

แบบจำลองวงโครจรรอบๆจุดศูนย์กลางของบอล์

but soon, it too encountered some complications.

ไม่นานนักมันก็ได้เกิดความซับซ้อนยิ่งขึ้น

Experiments had shown that rather than simply being discrete particles,

เมื่อผลการทดลองได้แสดงว่า แทนที่มันจะเป็นอนุภาคเดี่ยวรูปแบบง่ายๆ

electrons simultaneously behaved like waves,

อิเล็กตรอนกลับมีพฤติกรรมคล้ายคลื่น

not being confined to a particular point in space.

ไม่ได้เป็นเพียงอนุภาคเดี่ยวในพื้นที่ว่าง

And in formulating his famous uncertainty principle,

และในการคำนวน ของหลักความไม่แน่นอนที่มีชื่อเสียง

Werner Heisenberg showed it was impossible to determine

เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์กเผยให้เห็นว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุ

both the exact position and speed of electrons

ทั้งความเร็วและตำแหน่งของอิเล็กตรอน

as they moved around an atom.

ในขณะที่มันโครจรไปรอบๆอะตอม

The idea that electrons cannot be pinpointed

ทฤษฏีเรื่องอิเล็กตรอน จึงไม่สามารถหาความแม่นยำ

but exist within a range of possible locations

แต่มันได้เข้าสู่ขอบเขตของความเป็นไปได้

gave rise to the current quantum model of the atom,

นำไปสู่การยอมรับในเรื่อง แบบจำลองควอนตัมของอะตอม

a fascinating theory with a whole new set of complexities

เป็นทฤษฏีชวนพิศวง ที่อธิบายความซับซ้อนในรูปแบบใหม่

whose implications have yet to be fully grasped.

สิ่งที่ยังสงสัย ก็ได้รับความเข้าใจอย่างถ่องแท้

Even though our understanding of atoms keeps changing,

แม้แต่ความเข้าใจเดิมของอะตอม ก็ต้องเปลี่ยนไป

the basic fact of atoms remains,

แต่พื้นฐานข้อเท็จจริงของอะตอมจะยังคงอยู่

so let's celebrate the triumph of atomic theory

งั้นมาเฉลิมฉลองให้กับความสำเร็จ ของทฤษฏีอะตอมกัน

with some fireworks.

ด้วยพลุสีสันสวยงาม

As electrons circling an atom shift between energy levels,

เหมือนกับที่อิเล็กตรอนโครจร และเปลี่ยนระดับพลังงานไปรอบๆอะตอม

they absorb or release energy in the form of specific wavelengths of light,

มันดูดซับและปลดปล่อยพลังงาน ในรูปแบบของคลื่นแสง

resulting in all the marvelous colors we see.

ผลลัพธ์มันเหมือนกับความอัศจรรย์ ของสีสันที่เรามองเห็น

And we can imagine Democritus watching from somewhere,

และจินตนาการว่าดิมอคริตัส คงมองดูมาจากที่ไหนซักแห่ง

satisfied that over two millennia later,

พึงพอใจกับเวลากว่าสองพันปีที่ผ่านมา

he turned out to have been right all along.

ว่าสิ่งที่เขาคิดมันเป็นสิ่งที่ถูกมาตลอด