‹

06. How Many Atoms — Proving Matter Is Grainy

คู่ฉบับนี้จับคู่ที่ระดับหัวข้อ ไม่ใช่ระดับย่อหน้า — ภาษาไทยถูกเรียบเรียงใหม่ทั้งบท เนื้อความจึงย้ายตำแหน่งภายในหัวข้อเดียวกันได้

06. How Many Atoms — Proving Matter Is Grainy

06. ​จำนวน​อะตอม​เท่าไร — ​การพิสูจน์​ว่า​สสาร​มี​ความเป็น​เม็ด​เล็ก ๆ

A number named after a man who never calculated it

The Avogadro constant is the number of particles in a mole of substance, and since 2019 it has been fixed at exactly 6.02214076 × 10²³ per mole. Amedeo Avogadro proposed in 1811 that equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain equal numbers of particles. He never computed how many, and the constant carrying his name was estimated for the first time decades after his death. Josef Loschmidt made an early determination in 1865 from the kinetic theory of gases, working out the number density of molecules in air; German-language usage still calls the related quantity the Loschmidt constant. The figures attributed to Loschmidt in modern secondary sources disagree with each other by about an order of magnitude, which is a warning about tracing an old number through retellings rather than to its paper. What matters is that by the 1860s the size of the graininess of matter had become a quantity somebody could put a value on.

​ตัวเลข​ที่ตั้ง​ชื่อ​ตาม​บุคคล​ผู้​ไม่​เคย​คำนวณ​มัน

​พยาน​คนเดียว​บรรยาย​คนแปลกหน้า​อาจ​จำ​ผิด​ได้ ​พยาน​สี่​คน​ที่​ไม่​เคย​พบกัน​บรรยาย​คนแปลกหน้า​คนเดียว​กัน​ตรงกัน ​เป็นการ​กล่าวอ้าง​คนละ​ชนิด ​นี่​คือ​สิ่ง​ที่เกิด​ขึ้นกับ​คำถาม​ว่า​อะตอม​มี​อยู่​จริง​หรือไม่ ​และ​เป็น​เหตุผล​ที่​ค่าคงที่​อา​โว​กา​โดร ​ซึ่ง​เป็น​จำนวน​อนุภาค​ใน​สาร​หนึ่ง​โมล ​ตั้งชื่อ​ตาม​ชาย​ที่​ไม่​เคย​คำนวณ​มัน​เลย​สักครั้ง Amedeo Avogadro ​เสนอ​ใน​ปี 1811 ​ว่า​ก๊าซ​ปริมาตร​เท่ากัน ​ที่​อุณหภูมิ​และ​ความดัน​เดียวกัน ​มี​อนุภาค​จำนวน​เท่ากัน ​แต่​เขา​ไม่​เคย​คำนวณ​ว่า​เท่าใด ​ค่าคงที่​ที่​ใช้​ชื่อ​เขา​ถูก​ประมาณ​ครั้งแรก​หลาย​ทศวรรษ​หลังเขา​เสียชีวิต ​และ​ตั้งแต่​ปี 2019 ​ค่า​นี้​ถูก​กำหนด​ตายตัว​ไว้​ที่ 6.02214076 × 10²³ ​ต่อ​โมล ​ไม่​มี​ความคลาดเคลื่อน

Josef Loschmidt ​หา​ค่า​นี้​ใน​ยุค​แรก​เมื่อ​ปี 1865 ​จาก​ทฤษฎี​จลน์​ของ​ก๊าซ ​โดย​คำนวณ​ความหนาแน่น​เชิง​จำนวน​ของ​โมเลกุล​ใน​อากาศ ​ภาษาเยอรมัน​ยัง​เรียก​ปริมาณ​ที่​เกี่ยวข้อง​นี้​ว่า​ค่าคงที่​ลอชมิดท์​จนถึง​ทุกวันนี้ ​ตัวเลข​ที่​แหล่งข้อมูล​ทุติยภูมิ​สมัยใหม่​อ้างว่า​เป็น​ของ Loschmidt ​ไม่​ตรงกัน​เอง ​ต่างกัน​ราว​หนึ่ง​อันดับ​ความใหญ่ ​นี่​คือ​คำเตือน​ว่า​ตัวเลข​เก่า​ต้อง​สืบ​กลับ​ไป​ถึง​บทความ​ต้นฉบับ ​ไม่​ใช่​สืบ​ผ่าน​การเล่า​ต่อ ​สิ่ง​ที่​สำคัญ​คือ ​ใน​ทศวรรษ 1860 ​ความเป็น​เม็ด​ของ​สสาร​ได้​กลายเป็น​ปริมาณ​ที่​มี​คน​ใส่​ค่า​ให้ได้​แล้ว

The experiment that ended the argument

Well into the twentieth century, serious scientists held that atoms were a useful bookkeeping fiction rather than objects. Jean Perrin attacked the question through Brownian motion, the jittering of pollen grains suspended in water that Einstein had connected to molecular bombardment. Perrin measured how the grains distributed themselves vertically under gravity, tracked their displacements, and extracted the constant several different ways. The decisive part was not any single value but that his independent methods converged on the same figure, which is very difficult to explain if the underlying particles do not exist. He was awarded the 1926 Nobel Prize in Physics "for his work on the discontinuous structure of matter," a citation that names the real achievement rather than the number. After Perrin, the atomic hypothesis stopped being a hypothesis.

​การทดลอง​ที่​ยุติ​ข้อโต้แย้ง

​ล่วง​เข้า​ศตวรรษ​ที่​ยี่สิบ​แล้ว ​นักวิทยาศาสตร์​ที่จริง​จัง​ยัง​ถือ​อยู่​ว่า​อะตอม​เป็น​เครื่องมือ​ทาง​บัญชี​ที่​มีประโยชน์ ​ไม่​ใช่​วัตถุ​ที่​มี​อยู่​จริง Jean Perrin ​โจมตี​คำถาม​นี้​ผ่าน​การเคลื่อนที่​แบบ​บราวน์ ​คือ​การสั่น​ของ​ละอองเกสร​ที่​แขวนลอย​ใน​น้ำ ​ซึ่ง Einstein ​ได้​เชื่อมโยง​เข้ากับ​การพุ่ง​ชน​ของ​โมเลกุล​ไว้​ก่อน​แล้ว Perrin ​วัด​ว่า​ละอองเกสร​กระจาย​ตัว​ใน​แนวดิ่ง​อย่างไร​ภายใต้​แรงโน้มถ่วง ​ติดตาม​ระยะ​ที่​มัน​เคลื่อน ​แล้ว​สกัด​ค่าคงที่​ออกมา​ได้​หลาย​วิธี​ต่างกัน

​จุด​ชี้ขาด​ไม่​ใช่​ค่า​ใด​ค่า​หนึ่ง ​แต่​คือ​วิธี​ที่​เป็นอิสระ​ต่อกัน​ของ​เขา​ลู่เข้า​สู่​ตัวเลข​เดียวกัน ​ถ้า​อนุภาค​ที่อยู่​เบื้องหลัง​ไม่​มี​จริง ​เรื่อง​นี้​อธิบาย​ได้​ยาก​มาก ​เขา​ได้รับ​รางวัลโนเบล​สาขา​ฟิสิกส์​ปี 1926 "​สำหรับ​ผลงาน​เกี่ยวกับ​โครงสร้าง​ที่​ไม่​ต่อเนื่อง​ของ​สสาร" ​คำประกาศ​นี้​ระบุ​ความสำเร็จ​ที่แท้​จริง ​ไม่​ใช่​ตัวเลข ​หลัง Perrin ​สมมติฐาน​เรื่อง​อะตอม​เลิก​เป็น​สมมติฐาน

Convergence as the strongest evidence

A single measurement can be wrong in a way its author cannot see, and a repeated measurement can be wrong in exactly the same way. Independent methods failing in the same direction is far less likely, so agreement between unrelated techniques carries more weight than precision within one. This is why the pattern recurs in every later chapter of this book, and why a lone spectacular result should be read as an invitation rather than a conclusion.

Example: One witness describing a stranger may be mistaken; four witnesses who never met describing the same stranger is a different kind of claim.

Verdict. Avogadro's constant was named for a man who did not calculate it and established by Perrin's convergence of independent methods, which is what ended the debate over whether atoms are real.

Overturned if: Perrin's several determinations are shown to share a common systematic assumption, which would collapse the independence that carries the argument.

Sources. 1926 · Nobel Prize in Physics, Jean Baptiste Perrin — NobelPrize.org · 2019 · "Avogadro constant" — Wikipedia

​ความลู่เข้า​ใน​ฐานะ​หลักฐาน​ที่​แข็งแกร่ง​ที่สุด

​การวัด​ครั้ง​เดียว​อาจ​ผิด​ใน​แบบ​ที่​ผู้​วัด​มองไม่เห็น ​และ​การวัด​ซ้ำ​ก็​ผิด​ซ้ำ​ใน​แบบ​เดิม​ได้​ทุก​ประการ ​วิธี​ที่​เป็นอิสระ​ต่อกัน​จะ​พลาด​ไป​ทางเดียว​กัน​ได้​ยาก​กว่า​มาก ​ความสอดคล้อง​ระหว่าง​เทคนิค​ที่​ไม่​เกี่ยวข้อง​กัน​จึง​มี​น้ำหนัก​มากกว่า​ความแม่นยำ​ภายใน​เทคนิค​เดียว ​ไม่​ใช่​ตัวเลข​ตัว​ใด​ตัว​หนึ่ง​ของ Perrin ​ที่​ปิด​ข้อ​ถกเถียง​เรื่อง​อะตอม ​แต่​คือ​การที่​พยาน​ทั้งหมด​พูด​ตรงกัน​โดย​ไม่​นัดหมาย ​นี่​คือ​เหตุผล​ที่​รูปแบบ​นี้​กลับมา​อีก​ใน​ทุก​บท​ถัดไป​ของ​หนังสือ​เล่ม​นี้ ​และ​เป็น​เหตุผล​ที่​ผลลัพธ์​ตระการตา​เพียง​ชิ้น​เดียว​ควร​อ่าน​เป็น​คำเชื้อเชิญ ​ไม่​ใช่​บทสรุป

​ตัวอย่าง: ​พยาน​คนเดียว​บรรยาย​คนแปลกหน้า​อาจ​จำ​ผิด​ได้ ​พยาน​สี่​คน​ที่​ไม่​เคย​พบกัน​บรรยาย​คนแปลกหน้า​คนเดียว​กัน​ตรงกัน ​เป็นการ​กล่าวอ้าง​คนละ​ชนิด

​คำตัดสิน. ​ค่าคงที่​อา​โว​กา​โดร​ตั้งชื่อ​ตาม​คน​ที่​ไม่​ได้​คำนวณ​มัน ​และ​ถูก​ยืนยัน​ด้วย​วิธี​ที่​เป็นอิสระ​ต่อกัน​ของ Perrin ​ที่​ลู่เข้า​สู่​ค่า​เดียวกัน ​นั่น​คือ​สิ่ง​ที่​ยุติ​ข้อ​ถกเถียง​ว่า​อะตอม​มี​อยู่​จริง​หรือไม่

​จะ​พลิก​คำตัดสิน​ได้​เมื่อ: ​มี​ผู้แสดง​ได้​ว่าการ​วัด​หลายครั้ง​ของ Perrin ​ใช้​สมมติฐาน​เชิง​ระบบ​ร่วมกัน ​ความเป็นอิสระ​ที่​รองรับ​ข้อโต้แย้ง​นี้​จะ​พัง​ลง​ทันที

​แหล่ง​อ้างอิง. 1926 · Nobel Prize in Physics, Jean Baptiste Perrin — NobelPrize.org · 2019 · "Avogadro constant" — Wikipedia

บทถัดไป · 7 / 1207. The Age of the Earth — The Man Who Also Removed the Lead
Size
Page
Font

How Big How Far How Old

❦
101. The Fact Box — Every Number Had a First Person01. กล่องข้อมูล — ทุกตัวเลขล้วนมีคนคนแรกที่เป็นผู้ค้นพบ202. The Size of the Earth — A Shadow and a Stride02. ขนาดของโลก — เงาและก้าวย่าง303. The Metre — The Hidden Error in the Standard03. เมตร — ข้อผิดพลาดที่ซ่อนอยู่ในมาตรฐาน404. The Weight of the World — Cavendish in a Shed04. น้ำหนักของโลก — คาเวนดิชในโรงเก็บของ505. The Speed of Light — Late Moons05. ความเร็วแสง — ดวงจันทร์ที่ล่าช้า606. How Many Atoms — Proving Matter Is Grainy06. จำนวนอะตอมเท่าไร — การพิสูจน์ว่าสสารมีความเป็นเม็ดเล็ก ๆ707. The Age of the Earth — The Man Who Also Removed the Lead07. อายุของโลก — ผู้ที่กำจัดสารตะกั่วออกไปเช่นกัน808. The Distance Ladder — Leavitt's Rung, and the Crack in It08. บันไดระยะทาง — ขั้นของ Leavitt และรอยร้าวในนั้น909. The Temperature of the Sky — Noise That Would Not Go Away09. อุณหภูมิของท้องฟ้า — สัญญาณรบกวนที่ยังคงอยู่1010. The Length of a Second — The Best-Known Number We Have10. ความยาวของหนึ่งวินาที — ตัวเลขที่เรารู้จักกันดีที่สุด1111. The Last Artefact — The Day the Kilogram Stopped Being an Object11. วัตถุต้นแบบชิ้นสุดท้าย — วันที่กิโลกรัมเลิกเป็นวัตถุ1212. Reading a Fact Box — The Procedure12. การอ่านกล่องข้อมูล — ขั้นตอนการดำเนินงาน