เเรงบนโลกของเรานั้นมีกี่ชนิด?

เเรง คือปริมาณที่สำคัญมากในวิชาฟิสิกส์ เเละทุกคนรู้มั้ยครับว่า เเรงบนโลกของเรานั้นมีกี่ชนิด

ส่วนใหญ่เราจะรู้จักเเรงได้จากหลายเหตุการณ์ เช่น เวลาที่เราผลักวัตถุ หรือดันวัตถุ หรือเเม้กระทั่งเเรงพิเศษต่างๆ เช่น เเรงตึงเชือก, เเรงโน้มถ่วง, เเรงต้านอากาศ ซึ่งในวิชาฟิสิกส์นั้นเเรงในธรรมชาติจำพวกนี้ จะถูกจัดกลุ่มทั้งหมดออกเป็น 4 กลุ่มด้วยกันนั้นก็คือ...

1.เเรงโน้มถ่วง (Gravitational Force)

เเรงโน้มถ่วงถือเป็นเเรงที่พวกเราน่าจะคุ้นเคยกันมากที่สุด ซึ่งเเรงโน้มถ่วงนั้นถือเป็นเเรงที่มนุษย์ได้ให้ความสนใจมาตั้งเเต่ยุคโบราณ ตั้งเเต่ยุคของอริสโตเติล (Aristotle) นักปราชญ์กรีกโบราณที่มีอิทธิพลสูงที่สุดท่านหนึ่งในโลกตะวันตก ยุคของกาลิเลโอ กาลิเลอี(Galileo Galilei) นักวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์ และดาราศาสตร์ ที่มีชื่อเสียงมากที่สุดคนหนึ่งของโลก จนมาถึงยุคของ ไอเเซก นิวตัน (Isaac Newton) นักปราชญ์ผู้ที่ได้ชื่อว่าเป็นบิดาแห่งวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ซึ่งเขานั้นได้ค้นพบ “กฎของแรงโน้มถ่วง และกฎการเคลื่อนที่” ขึ้นมา ซึ่งสามารถอธิบายพฤติกรรมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุต่างๆภายใต้เเรงโน้มถ่วงได้ เเละเหตุการณ์ที่ทำให้เรารู้จักนิวตันมากที่สุดนั้นก็คือ เหตุการณ์ที่ลูกเเอปเปิ้ลตกมาจากต้นไม้ในขณะที่เขานั้นได้นั่งอยู่ (ไม่ได้ตกใส่หัว) ซึ่งเหตุการณ์นี้ก็สามารถอธิบายได้ว่าลูกเเอปเปิ้ลตกลงมาสู่พื้นโลกได้ยังไง หรือการที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก เเม้กระทั่งการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆ ก็สามารถที่จะใช้กฎนี้อธิบายได้ ซึ่งต่อมาก็ได้มีอีกยุคที่สำคัญเกี่ยวกับเรื่องของเเรงโน้มถ่วงก็คือ ค.ศ. 1915 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) นักฟิสิกส์ทฤษฎีชื่อก้องโลก เขาได้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพ เเละก็มีส่วนหนึ่งที่ ไอน์สไตน์ ได้พูดถึงเเรงโน้มถ่วง(หรือสนามโน้มถ่วง) เอาไว้ว่า อวกาศของเราเป็นเหมือนผืนผ้าใบ เเละสิ่งต่างๆที่มีมวลเวลาที่มันอยู่ในอวกาศ ทำให้ผืนผ้าใบนั้นเกิดความโค้ง อวกาศก็มีความโค้งขึ้นมา เเละถ้ามีสิ่งต่างๆที่เคลื่อนที่เข้าไปใกล้มวล หรือความโค้งของอวกาศก็จะมีผลต่อการเคลื่อนที่ด้วย อย่างเช่น ถ้าเกิดมีรังสีของเเสงเดินทางไปใกล้ๆกับสิ่งที่มีมวลมากๆก็จะเกิดการเบี่ยงเบนเเละจะไม่เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง ซึ่งในปัจจุบันก็ยังมีการวิจัย เเละศึกษาเกี่ยวการเเรงโน้มถ่วงในระดับลึกๆของมันอยู่ด้วย

2.เเรงเเม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Force)

เเรงเเม่เหล็กไฟฟ้าเกิดจากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งเราก็จะคุ้นเคยกับเเรงเเม่เหล็กไฟฟ้ากันตั้งเเต่เด็กอยู่เเล้ว เช่น เวลาที่เราเอาลูกโปร่งมาถูกับผ้าที่เเห้งเเละสามารถดูดติดกระดาษขึ้นมาได้ นั้นก็เเปลว่ามันมีเเรงไฟฟ้าดึงดูดเศษกระดาษให้ติดขึ้นมาได้ หรือเวลาที่เรามีเเท่งเเม่เหล็ก 2 เเท่งมาอยู่ใกล้ๆกัน มันก็อาจจะเกิดเเรงดึงดูดระหว่างกัน หรือว่าเกิดเเรงผลักออกจากกัน นอกจากนี้เเรงที่มันเกิดสัมผัสกันระหว่างวัตถุ 2 ชิ้นก็จะเป็นเเรงเเม่เหล็กไฟฟ้าด้วย อย่างเช่น เวลาที่เราออกเเรงดึงวัตถุด้วยเส้นเชือก หรือว่าเเรงเสียดทานระหว่างผิวสัมผัส 2 ผิวก็จัดว่าเป็นเเรงเเม่เหล็กไฟฟ้าด้วย เพราะว่าถ้าเราดูเข้าไปในระดับอะตอม หรือว่าระดับโมเลกุลมันก็จะมีเเรงที่เกิดจากอะตอมหรือว่าโมเลกุลของวัตถุทั้ง 2 ชิ้น ที่กระทำ ระหว่างกัน ก็เลยจัดได้ว่าเป็นเเรงเเม่เหล็กไฟฟ้าด้วยนั้นเอง

3.เเรงเข้ม (Strong Force)

เเรงเข้ม เเรงที่ใครหลายคนอาจจะไม่คุ้นกันว่ามันมีอยู่จริง เพราะว่าเเรงชนิดนี้เป็นเเรงที่เอาไว้เพื่อยึดเหนียวอนุภาคในนิวเคลียสให้มันเกาะอยู่ด้วยกันได้ ซึ่งในอะตอมจะมีแกนกลางที่เรียกว่า “นิวเคลียส” ในนิวเคลียสก็จะประกอบไปด้วยอนุภาคอยู่ 2 ชนิด นั้นก็คือ โปรตอน (Proton) เเละ นิวตรอน (Neutron) โปรตอนจะมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก เเละนิวตรอนจะเป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งอะตอมของธาตุเเต่ละชนิดก็จะมีจำนวนโปรตอน เเละนิวตรอน เเตกต่างกันออกไป เเละถ้าเราดูในนิวเคลียสจะพบว่า โปรตอนหลายๆตัว กับนิวตรอนหลายๆตัวจะเกาะกันอยู่ได้ยังไง เพราะว่าโปรตอนหลายๆตัวมันเป็นประจุบวกเหมือนกัน เเละประจุบวกหลายๆตัวมันก็ต้องออกเเรงทางไฟฟ้าผลักกัน ซึ่งก็แปลว่าถ้าจะให้โปรตอนหลายๆตัว เเละนิวตรอนหลายๆตัวมันเกาะอยู่ด้วยกันเป็นนิวเคลียสได้ มันจะต้องมีเเรงอะไรบางอย่างที่จะมายึดเกาะพวกมันไว้ เเละเเรงชนิดนี้มันจะต้องชนะเเรงผลักทางไฟฟ้าระหว่างโปรตอนหลายๆตัวที่มันอยู่ด้วยกันได้ ซึ่งเเรงที่จะมายึดเกาะอนุภาคเหล่านี้ให้มันอยู่ด้วยกันเป็นนิวเคลียสได้ ในทางฟิสิกส์เราจึงเรียกว่า “เเรงเข้ม (Strong Force) ” นั้นเอง

4.เเรงอ่อน (Weak Force)

เเรงอ่อน เเรงนี้อาจจะไม่รู้จักกันเลยด้วยซำ้ เพราะว่าเเรงชนิดนี้มันจะเป็นเเรงที่กระทำในระดับ “เล็กกว่าอะตอม” ซึ่งมันเป็นเเรงกระทำในระยะสั้นๆเท่านั้น เเละเเรงชนิดนี้ก็มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการสลายให้อนุภาคบีต้าของสารกัมมันตรังสี ซึ่งในทางฟิสิกส์ก็จะมีเเรงชนิดนี้ที่เรียกว่า เเรงอ่อน (Weak Force) ซึ่งเเรงชนิดนี้ยังคงมีปริศนาอีกหลายอย่าง เเละยังมีการศึกษาธรรมชาติของเเรงอยู่ในปัจจุบัน

หลังจากที่ได้อธิบายเเรงทั้ง 4 ไปเเล้ว เด็กวิศวะหลายคนน่าจะคุ้นเคยกันอยู่กับเเรง 2 ชนิดเเรกคือ เเรงโน้มถ่วง เเละเเรงสนามเเม่เหล็กไฟฟ้า เพราะเเรงทั้ง 2 ชนิดนี้เพียงพอต่อการใช้งาน เเละอธิบายปรากฎการต่างๆที่เห็นอยู่ในชีวิตประจำวัน

เเต่เเรงเข้ม เเละเเรงอ่อน ก็เป็นเเรงที่มีความสำคัญ เเละได้รับความสนใจอย่างมากจากนักวิทยาศาสตร์ เพราะว่าทั้ง 2 เเรงนี้ น่าจะมีกลไกลบางอย่างที่ซ่อนอยู่ในปรากฎการณ์ธรรมชาติที่มนุษย์ยังคงต้องค้นหาคำตอบต่อไป อย่างเช่น การเกิดบิกแบง (big bang) ,การกำเนิดของจักรวาล