E=mc2 Bozeman Science English Thai

E=mc2YouTube↗ IA↗(long shot)
Education 53.7K views 773 likes 17 dislikes 27 May 2014

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

Hi. It's Mr. Andersen and this is AP Physics essentials video 12. It is on E=mc2. This

สวัสดี ครูแอนเดอเสนกับวิดีโอในชุดวิชาฟิสิกส์พื้นฐานลำดับที่ 12 นี้ จะว่าด้วยเรื่องของ E = MC2

is maybe the most famous equation in all of physics. It was developed by Albert Einstein

ซึ่งน่าจะนับได้ว่าเป็นสมการที่รู้จักกันดีที่สุดในทางฟิสิกส์ และคิดขึ้นมาโดยอัลเบิร์ต ไอสไตน์ในปี 1905

in 1905. And what it really shows is energy-mass equivalence. In others that energy can be

ความหมายของมันก็คือการบอกความสัมพันธ์ระหว่างมวลกับพลังงาน หมายความว่า พลังงานนั้น สามารถที่จะ

converted into mass. And mass can be converted back into energy. And this equation tells

เปลี่ยนมาเป็นมวลได้ และมวลก็สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นพลังงานได้เช่นกัน สมการนี้ยังบอกเราว่า

us how much energy is going to be released in that process. And so there are a couple

จะมีปริมาณพลังงานเท่าไรที่ปล่อยออกมาในกระบวนการการเปลี่ยนแปลงนี้ นอกจากนี้ ก็ยังมี

of conservation rules that you are probably familiar with. Number 1 is the conservation

กฎการอนุรักษ์อีกสองสามข้อที่เราอาจจะคุ้นเคยกันดี ไม่ว่าจะเป็นข้อแรก คือกฏการอนุรักษ์มวล

of mass. And so if I take a piece of wood for example and chop it in half, the mass

ในตัวอย่างเช่นถ้าครูเอาไม้มาชึ้นนึง ผ่าออกเป็นสองท่อน

of those 2 pieces is equal to the mass of the original piece of wood. But if I burn

ไม้สองท่อนที่ผ่าออกมานี่ก็ย่อมจะมีมวลเท่ากับ ชิ้นไม้อันเดิมก่อนที่จะผ่าออก .. และถ้าครูเอาไปเผา

that wood, I am going to create a lot of things like water. I am going to create carbon dioxide.

ก็จะมีสารต่างๆ ออกมา ไม่ว่าจะเป็นน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์

But the mass of that all of that is going to be equal to the wood itself as well. So

แต่อย่างไรก็ตาม มวลของสารทั้งหมดที่ได้ออกมานี้ ก็ย่อมจะยังมีค่าเท่ากับชิ้นไม้ท่อนนั้นอยู่นั่นเอง

we can not create or destroy matter. There is also a rule of conservation of energy.

สสารนั้น ไม่สามารถทำลายหรือสร้างขึ้นมาใหม่ได้ แล้วก็ยังมีกฎการอนุรักษ์พลังงาน

So the energy in that wood used to be energy inside a tree, used to be energy in the sun

อย่างเช่นพลังงานที่อยู่ในไม้ท่อนนั้น เคยเป็นพลังงานในต้นไม้มาก่อน ก่อนหน้านั้นก็เคยเป็นพลังงานในแสงอาทิตย์

that was delivered to the tree through photosynthesis. But we do not create energy. We do not destroy

แล้วก็ส่งผ่านมายังต้นไม้ด้วยกระบวนการการสังเคราะห์แสง แต่ก็ไม่มีการสร้างพลังงานขึ้นมาใหม่ หรือทำลายพลังงานใดใดลงไป

it. But what we learned in the last century is that mass can be converted into energy

แต่ในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา เราก็ได้เรียนรู้ว่ามวลนั้น สามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน

and energy can be converted back into mass. And so we have kind of adjusted that conservation

และพลังงานก็สามารถเปลี่ยนกลับไปเป็นมวลได้ ซึ่งก็นำไปสู่การปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมกฎการอนุรักษ์ที่ว่านั้นด้วย

rule. And it is the conservation of mass-energy. And we refer to those as the same thing. Mass

เอามาเรียกกันเสียใหม่ว่าการอนุรักษ์มวล-พลังงาน แล้วก็ให้หมายรวมถึงเป็นสิ่งเดียวกันได้

is energy. Energy is mass. They are essentially the same thing. And this equation allows us

มวลก็คือพลังงาน พลังงานก็คือมวล เนื่องจากจะว่าไปแล้วมันคือสิ่งเดียวกัน และสมการที่เราพูดถึงเมื่อตอนต้น ก็จะช่วยเรา

to see how we can convert between the two. And so the three things in this equation are

ทำความเข้าใจการเปลี่ยนสภาพไปมาระหว่างสองอันนี้ ก็จะมีตัวแปรอยู่สามตัวในสมการคือ

energy, mass and then the speed of light. So if I want to figure out how much energy

พลังงาน, มวลและความเร็วของแสง ..นั่นคือ หากครูต้องการหาว่า มีพลังงานอยู่เท่าไร

is in matter, I can just multiply it times the speed of light squared. And so what is

ในสสารอันนึง ครูก็เพียงแต่เอาความเร็วแสงยกกำลังสองคูณเข้าไป ..แล้ว

the speed of light? Well it is a really large number. And if I square a really large number

ความเร็วของแสงนี่มันมาเกี่ยวข้องอย่างไรล่ะ? ก็ความที่มันเป็นตัวเลขที่มีค่าสูงมาก ..ยิ่งเอามายกกำลังสองด้วยแล้ว

I get an even larger number. And so there is a huge amount of energy locked in a small

ก็จะยิ่งไค้ค่าที่สูงมากยิ่งขึ้นไปอีก ..ความหมายก็คือ มีพลังงานจำนวนมหาศาลที่เก็บอยู่ข้างใน

amount of matter. And so Einstein realized this and it lead to things like atomic bombs

สสารที่อาจจะมีปริมาณเพียงน้อยนิด ซึ่งไอนสไตน์ได้ค้นพบความจริงอันนี้ แล้วในที่สุดก็นำไปสู่ระเบิดอะตอม

and nuclear energy. And so let me give you a couple of examples of this conversion of

และพลังงานนิวเคลียร์ .. เอาละ ทีนี้ครูก็จะยกตัวอย่างการเปลี่ยนมวล

mass to energy. And so let's start with carbon 12. And that is what we base our atomic mass

ไปเป็นพลังงานสักสองสามตัวอย่าง ..เริ่มจากคาร์บอน 12 ซึ่งเป็นอะตอมที่เราใช้เป็นฐานในการวัดมวลอะตอม

unit on. In other words how do we define an atomic mass unit? It is essentially 1/12 the

นั่นก็คือเราเอาอะตอมตัวนี้เป็นที่มาของหนึ่งหน่วยมวลอะตอม ซึ่งมีค่าเท่ากับหนึ่งส่วนสิบสอง (1/12)

mass of carbon 12. And so the mass of carbon 12 is 12.000 atomic mass units. It is the

ของมวลของคาร์บอน 12 .. โดยที่มวลของคาร์บอน 12 มีค่าเท่ากับ 12.000 หน่วยมวลอะตอม

standard. But let's say I deconstruct, I take all those protons, neutrons and electrons

ทีนี้ สมมติว่าครูแยกส่วนออกมาวิเคราะห์ดู เอา โปรตอน นิวตรอน แล้วก็อิเลคตรอนแยกออกมา

apart. And then we mass them individually. Well you would think conservation of mass

แล้วก็เอามาชั่งดูทีละตัว เราก็น่าจะเชื่อได้ว่ากฎการอนุรักษ์มวลนั้น

is going to be the same thing. But let's do that. Let's break apart those electrons. They

ก็ยังคงเป็นไปตามเดิม ..ลองมาทำดูกัน เอาอิเลคตรอนออกมาก่อน

have a mass of 0.00548 atomic mass units. If I multiple that times the 6 electrons this

อิเลคตรอนมีมวลอยู่ 00548 หน่วยมวลอะตอม คูณด้วยจำนวนทั้งหมดคือ 6

is the total mass of electrons. I can do the same thing for the protons and the neutrons

ก็จะได้มวลทั้งหมดของอิเลคตรอนที่มีอยู่ แล้วก็ทำอย่างเดียวกันกับโปรตอนและนิวตรอน

that I have. And then if I add all of these up I get a number that is larger than the

จากนั้นก็เอาจำนวนทั้งหมดรวมเข้าด้วยกัน สิ่งที่ได้กลับกลายเป็นว่า มีค่ามากกว่า

number I had before. In other words if you break apart an atom, if you break it into

ตัวเลขอันเดิมที่เป็นค่าของอะตอม นั่นหมายความว่า ถ้าเราแยกอะตอมออกมาเป็นส่วนๆ

its constituent parts it actually has more mass divided then it did when it was all together.

แต่ละส่วนนั้น เมื่อเอาตัวเลขมวลมารวมกันเข้า จะมีค่ามากกว่ามวลของอะตอมที่แต่ละส่วนนั้นมารวมกันเป็นอะตอมแล้ว

And so where did the mass come from? And where will the mass go when we convert it back into

เอ้าแล้วมวลที่เกินมานี่มาจากไหนล่ะ? แล้วก็หายไปไหนด้วยตอนที่ มารวมตัวกันเป็นอะตอมแล้วน่ะ?

that atom? Well it is used in binding energy of the atom itself. And so when we convert

คำตอบก็คือจะใช้ไปเป็นพลังงานในการสร้างพันธะในอะตอมนั่นเอง ก็คือตอนที่เราเอามารวมกัน

that back into carbon 12 again, that mass is gone, but it has been converted into energy

เข้ามาเป็นคาร์บอน 12 อีกที่นั้น จะมีมวลบางส่วนหายไป ซึ่งก็คือจะเปลี่ยนไปเป็นพลังงาน

that is holding that atom together. Another place we could see that would be in a particle

ที่ยึดส่วนต่างๆในอะตอมนั้นเข้าไว้ด้วยกัน เราสามารถเห็นลักษณะเดียวกันนี้ได้ในเครื่องเร่งอนุภาคด้วย

accelerator. And so the large Hadron collider is really large. It is 17 miles around. And

อย่างเครื่องยิง Hadron ที่เห็นนี่ มีขนาดใหญ่มาก มีความกว้างโดยรอบถึง 17 ไมล์ เลยทีเดียว

so what they are doing is accelerating protons. And they are going much faster than this.

โดยเขาจะเอาเครื่องนี้มากระตุ้นให้โปรตอนทีความเร่งเพิ่มขึ้น ซึ่งที่จริงเล้วจะเร็วกว่าที่เห็นมาก

And so this proton takes 1 second to move around. In the large Hadron collider it is

จะบอกว่าโปรตอนตัวนี้ใช้เวลาเพียง 1 วินาทีในการเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบ ใครื่องที่มีชื่อว่า the large Hadron collider นี้

going to go around, in 1 second, 11,000 times. And so it is approaching the speed of light.

จะทำให้โปรตอนเคลื่อนที่ครบรอบใน 1 วินาทีเป็นจำนวน 11,000 รอบ ทำให้มีความเร็วเข้าใกล้ความเร็วแสง

It is like 3 meters per second less than the speed of light. But it will never get to the

เรียกว่าน้อยความความเร็วแสงอยู่เพียง 3 เมตรต่อวินาทีเท่านั้น นั่นก็คือยังไม่เข้าใกล้ความเร็วแสงจริง

speed of light. Why is that? Well as the proton is moving, if we want to accelerate it we

ทำไมล่ะ? นั่นก็เพราะการเคลื่อนโปรตรอนนั้น

have to put energy into it. And a lot of that energy ends up being converted into mass.

ต้องใส่พลังงานเข้าไป แล้วก็พลังงานที่ใส่เข้าไปนั้น บางส่วนก็กลายเป็นมวล

And so the proton gets heavier and heavier and heavier. And eventually it would move

โปรตอนนี้ก็จะมีน้ำหนักมากขึ้น มากขึ้น แล้วก็มากขึ้น จนในที่สุดก็จะมีค่า

towards infinite mass. And we would require infinite energy to speed it to the speed of

เข้าใกล้อนันต์ ซึ่งก็ทำให้ต้องใช้พลังงานที่มีค่าเป็นอนันต์ มาเร่งความเร็วให้มีค่าเข้าใกล้ความเร็วแสง

light. And so that is kind of a universal speed limit. And so again in this case we

ก็หมายความว่า ค่าอันนี้ เป็นค่าความเร็วจำกัดสากล (universal speed limit) .. สรุปกันอีกทีว่า พวกเราได้

are converting energy into mass. They are convertible. And so we could use this equation

เปลี่ยนพลังงานไปเป็นมวล ซึ่งทั้งสองอันนี้ เปลี่ยนกลับไปมาได้ เราสามารถใช้สมการนี้

to figure out how much energy it is going to take. And the math is very, very simple.

มาคำนวณหาว่าจะต้องใช้พลังงานเท่าไร เป็นสมการง่ายๆ เท่านี้เอง

Let's say I had a certain amount of uranium. So we have 5 kilograms of uranium 235. And

สมมติว่าครูมีของยูเรเนียมอยู่จำนวนหนึ่ง เป็นยูเรเนียม 235 หนักราวๆ 5 กิโลกรัม

I want to see how much energy is in that. Well we are going to be able to solve for

ทีนี้ครูก็อยากรู้ว่ามีพลังงานอยู่ในนั้นมากน้อยสักเท่าไร ครูก็สามารถจะคำนวณหาออกมา

energy in Joules, just using the mass of that uranium times the speed of light squared.

เป็นหน่วยจูลส์ได้ ด้วยการเอามวลยูเรเนียม คูณด้วย ความเร็วแสงยกกำลังสอง

Now it would be the same amount of energy in 5 kilograms of you. It doesn't matter what

ทีนี้ ลองนึกดูให้ดีก็จะเห็นว่า เป็นพลังงานจำนวนเดียวกันที่อาจจะ มาจากร่างกายเราส่วนไหนก็ได้ .. ไม่จำเป็นว่าจะต้องเป็นสสารอะไร

the matter is, there is going to be energy inside it. And so I set up the equation like

ต่างก็มีพลังงานอยู่ภายในทั้งสิ้น ทีนี้ครูก็จะเขียนสมการขึ้นมาอย่างนี้

this and then I just plug in my values. And so we are putting 5 kilograms in here. The

แล้วก็ใส่ค่าต่างๆ เข้าไป .. ก็จะมีค่าเป็น 5 กิโลกรัมตรงนี้

speed of light is 3.0 times 10 to the 8 meters per second. Again I have to square that. And

ความเร็วของแสง ซึ่งก็จะเป็นเป็น 3.0 คูณ 10 ยกกำลัง 8 เมตรต่อวินาที แล้วก็ยกกำลังขึ้นไปอีกทีนึงด้วย

so I get an incredibly large number of joules. We could convert that into watts if we wanted

ก็จะเห็นว่าเราจะไค้ค่าออกมาเป็นหน่วยจูลส์ที่มีค่ามหาศาล เราอาจจะเปลี่ยนหน่วนไปเป็นวัตต์ หากต้องการจะ

to figure out how long we could light a light bulb for. And what you find is this small

ดูว่าน่าจะเอาไปทำให้หลอดไฟสว่างได้นานสักเท่าไร สิ่งที่เราเห็นก็คือ

amount uranium would be able to light a light bulb for millions and millions of years. And

ยูเรเนียมปริมาณเพียงน้อยนิดนี้ สามารถเอาไปทำให้หลอดไฟสว่างได้นานนับล้านๆปี

so there is a huge amount of energy locked in that matter. Now obviously we would lose

แสดงให้เห็นว่ามีพลังงานเป็นจำนวนมหาศาลเก็บอยู่ในสสาร แน่นอนว่าย่อมจะมัพลังงานบางส่วนหายไป

energy. There would be energy lost along the way but it is a really really large number.

อาจจะมีพลังงานบางส่วนหายไประหว่างการเปลี่ยนแปลงนั้น แต่ก็ยังนับว่าทั้งหมดเป็นพลังงานที่มีค่ามหาศาลอยู่นั่นเอง

And so did you learn why the theory of conservation of mass was replaced by the theory of conservation

สรุปว่าพวกเราได้เรียนรู้การที่ทฤษฎีการอนุรักษ์มวล ถูกแทนที่ด้วยทฤษฎีการอนุรักษ์

of mass energy? It is because mass can be converted into energy and vice versa. And

มวลพลังงานแล้วหรือไม่? การปรับปรุงทฤษฎีนี้ ก็เนื่องมาจากการที่มวลสามารถเปลี่ยนกลับไปมาเป็นพลังงานได้

I hope that was helpful.

ก็หวังว่าคงจะได้ประโยชน์ไม่มากก็น้อย