5.15 การแปลงมวล–พลังงาน

หน้าแรก ／ บทที่ 5: อนุภาคระดับจุลภาค

“มวล” คือพลังงานที่ถูกกักเก็บไว้: เป็น “ปม” ของเส้นพลังงานที่พยุงตัวเองได้ในทะเลพลังงาน ส่วน “พลังงาน” คือคลื่นที่เดินทางอยู่ในทะเลนั้น จัดระเบียบเป็นพัคลื่นเชิงสหสอดคล้อง การแปลงมวล–พลังงานจึงหมายถึงการคลายปมให้กลายเป็นคลื่น หรือดึงคลื่นให้รวมเป็นเส้นแล้วปิดวงเป็นปม ภายในสภาพแวดล้อมเชิงเทนเซอร์เดียวกัน อัตราแลกเปลี่ยนคงที่; แต่เมื่อข้ามสภาพแวดล้อม ต้องปรับเทียบ “นาฬิกาและไม้บรรทัด” ให้สอดคล้องกับพื้นฐานเทนเซอร์ท้องถิ่น

I. กรณีเชื่อถือได้ของ “มวล → พลังงาน” (ปมคลายเป็นคลื่น)

1. การทำลายล้างระหว่างอนุภาค–ปฏิอนุภาค:
   เมื่ออิเล็กตรอนพบโพซิตรอน ทั้งคู่ “คืนสู่ทะเล” พลังงานเกือบทั้งหมดออกมาเป็นลำโฟตอนคู่ หลายกระบวนการสลายตัวของมีซอนอายุสั้นก็คล้ายกัน คือพลังงานโครงสร้างถูกปล่อยเป็นแสงและอนุภาคเบา
2. สถานะกระตุ้นที่ผ่อนกลับ:
   อะตอมหรือโมเลกุลที่ถูก “ดันขึ้น” โดยสิ่งเร้าภายนอก จะกลับสู่โครงสร้างที่ประหยัดพลังงานกว่า และปล่อยพลังงานส่วนต่างเป็นโฟตอน นี่คือพื้นฐานของสเปกโตรสโกปีและตัวกลางเลเซอร์
3. ความพร่องมวลในปฏิกิริยานิวเคลียร์:
   • นิวเคลียร์ฟิวชัน “ทอ” นิวคลีออนที่กระจัดกระจายให้เป็นโครงสร้างที่เสถียรกว่า ทำให้มวลรวมลดลง; พลังงานยึดเหนี่ยวถูกปล่อยเป็นนิวตรอน แกมมา และพลังงานจลน์ของเศษอนุภาค
   • นิวเคลียร์ฟิชชัน “เขียนใหม่” โครงสร้างที่ตึงเกินไป ให้เป็นชุดที่ใช้แรงน้อยกว่า เปลี่ยนส่วนเกินเป็นการเคลื่อนที่และรังสี ไฟฟ้านิวเคลียร์และการส่องสว่างของดวงอาทิตย์อยู่ในเส้นทางนี้
4. การสลายตัวพลังงานสูงและไอพ่นอนุภาค:
   อนุภาคหนักที่เกิดขึ้นจะสลายตัวอย่างรวดเร็ว พลังงานโครงสร้างถูกส่งต่อไปยังอนุภาคเบาจำนวนมากและรังสี ผ่านช่องทางที่เฉพาะเจาะจง พร้อมบัญชีพลังงานที่ปิดได้ชัดเจน

แก่นร่วม: โครงสร้างที่เสถียรหรือกึ่งเสถียรถูกเขียนใหม่ พลังงานที่กักเก็บไว้กลับออกมาเป็นพัคลื่นสหสอดคล้องและอนุภาคเบา—คือ “ปมคลายเป็นคลื่น”

II. กรณีเชื่อถือได้ของ “พลังงาน → มวล” (คลื่นดึงรวมเป็นปม)

• โฟตอนแกมมาสร้างคู่อนุภาคใกล้สนามคูลอมบ์แรง:
  โฟตอนแกมมาพลังงานสูงถูก “สนามของนิวเคลียสหนักยึดจับ” และแปลงเป็นคู่อิเล็กตรอน–โพซิตรอน อินพุตคือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า; เอาต์พุตคืออนุภาคจริงที่มีมวลพัก
• การสร้างคู่อนุภาคแบบสองโฟตอน และแบบสนามแรง:
  โฟตอนพลังงานสูงสองลำปะทะกัน หรือเลเซอร์กำลังสูงมากทำปฏิสัมพันธ์กับลำอิเล็กตรอนพลังงานสูง สามารถดันสนามเฉพาะที่ให้ข้าม “เกณฑ์” การกำเนิดคู่อานุภาค การชนไอออนหนักแบบเยื้องศูนย์ระยะไกลในเครื่องเร่งอนุภาคสังเกตเห็นเหตุการณ์เช่นนี้อย่างชัดเจน
• การสร้างอนุภาคหนักในเครื่องเร่งอนุภาค:
  พลังงานจลน์ของลำอนุภาคถูกรวมหนาแน่นในปริมาตรปริภูมิเวลาขนาดเล็กมาก ชั่วขณะหนึ่ง “ดึงเส้นและปิดปม” จนเกิดอนุภาคหนักที่ไม่มีในลำเดิม (เช่น W, Z, ควาร์กท็อป, ฮิกส์) แล้วสลายตัวอย่างรวดเร็ว อินพุตคือพลังงานจลน์และพลังงานสนาม; เอาต์พุตมีมวลพักเด่นชัด
• การขยาย “พื้นหลังสุญญากาศ” ให้เป็นโฟตอนจริง:
  ผลคาซิเมียร์เชิงพลวัต และกระบวนการพาราเมตริกดาวน์คอนเวอร์ชันแบบเกิดขึ้นเอง สามารถสร้างโฟตอนคู่ที่มีความสัมพันธ์กัน โดยไม่ต้องอัดฉีดสัญญาณที่ความถี่นั้น เมื่อมีป้อนพลังงานภายนอก ความปั่นป่วนศูนย์จุดข้ามเกณฑ์และกลายเป็นควอนตัมที่นับได้ แม้ผลผลิตเป็นโฟตอน (ไร้มวลพัก) แต่ตรรกะ “พลังงานสู่ควอนตัมนับได้” เดินคู่กับการสร้างคู่อณู

แก่นร่วม: การป้อนพลังงานจากภายนอกหรือการจัดรูปเรขาคณิต ยกเทนเซอร์และสหสอดคล้องเฉพาะที่ให้เกินเกณฑ์ “การกำเนิดปม” ทำให้ความปั่นป่วนที่เคยเป็นเพียง “กึ่งปม” อายุสั้น กลายเป็นปมจริง

III. ขอบเขตคำอธิบายของฟิสิกส์สมัยใหม่

ฟิสิกส์สมัยใหม่ใช้ภาษาว่าด้วย “สนาม” และ “ความผันผวนควอนตัม” ทำนายความน่าจะเป็น การกระจายเชิงมุม ผลผลิต และบัญชีพลังงานของกระบวนการข้างต้นได้อย่างแม่นยำ—ประสบความสำเร็จในระดับวิศวกรรม กลไกของฮิกส์ก็พารามิเตอร์ไรซ์ที่มาของเทอมมวลสำหรับอนุภาคพื้นฐานจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม สำหรับคำถามเชิงภาพ เช่น “อะไรกันแน่ที่กำลังผันผวน” หรือ “ทำไมสุญญากาศจึงผันผวนแบบนั้น” กรอบกระแสหลักให้ความสำคัญกับการคำนวณและสมมุติฐาน มากกว่าการวาดแผนที่กลไกแบบ “มีสสารให้จับต้อง”

กล่าวอีกนัยหนึ่ง การคำนวณและการฟิตข้อมูลนั้นแข็งแรงมาก แต่ “ภาพว่ามันทำงานอย่างไร” ไม่ได้ถูกเน้น นี่เป็นทางเลือก ไม่ใช่ความผิดพลาด: เลือกจัดกฎด้วยสนามนามธรรม และงดอุปมาแบบ “วัสดุ”

ตามที่เคยย้ำไว้: คณิตศาสตร์และเรขาคณิตเป็นภาษาและเงาของความจริง—ไม่ใช่ความจริงเอง เป้าหมายคือการเข้าใกล้ความเป็นจริงเบื้องลึก

IV. แผนที่กลไกเชิงโครงสร้างของ ทฤษฎีเส้นพลังงาน (EFT)

ใน ทฤษฎีเส้นพลังงาน (EFT) “ทะเล” คือสื่อเนื่องที่ดึงให้ตึงหรือผ่อนให้หลวมได้; “เส้น” คือ “แนววัสดุ” ที่ดึงออกมาจากทะเลและปิดวงเป็นปมได้

• มวล → พลังงาน: เส้นคืนสู่ทะเล
  เมื่อเงื่อนไขการพยุงตัวล้มเหลว—จากเหตุการณ์แรงที่เขียนภูมิทัศน์เทนเซอร์ใหม่ การหลุดล็อกเฟส หรือแรงกดภายนอกที่มากเกิน—ปมจะคลาย และพลังงานกักเก็บถูกปล่อยเป็นพัคลื่น เคลื่อนออกตามเส้นทางที่ “อิมพีแดนซ์ต่ำ” กว่า การทำลายล้าง การผ่อนสถานะกระตุ้น และการปลดปล่อยพลังงานนิวเคลียร์ ล้วนอยู่ในกลุ่มนี้
• พลังงาน → มวล: ดึงเส้นและก่อปม
  เมื่อสนามภายนอกหรือเรขาคณิตยกเทนเซอร์เฉพาะที่ขึ้น และมีการป้อนพลังงานต่อเนื่องพร้อมล็อกเฟส ทะเลจะดึงพลังงานให้เป็นเส้นและพยายามปิดวง ส่วนใหญ่จะเป็น “กึ่งปม” อายุสั้น; บางส่วนข้ามเกณฑ์และกลายเป็นอนุภาคที่ตรวจจับได้ การสร้างคู่อณูด้วยแกมมา สองโฟตอน และสนามแรง รวมทั้งการสร้างอนุภาคหนักในเครื่องเร่ง ล้วนเป็นฉากที่ “พลังงานภายนอกผลักกึ่งปมให้ข้ามเกณฑ์”
• อัตราแลกเปลี่ยนและการปรับเทียบ
  ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน การแลกเปลี่ยนระหว่างมวลและพลังงานมีอัตราคงที่ เมื่อเปรียบข้ามสภาพแวดล้อม ต้องปรับเทียบ “นาฬิกาและไม้บรรทัด” ให้ตรงกับพื้นฐานเทนเซอร์ท้องถิ่น ซึ่งได้ย้ำไว้ในบทก่อนหน้า

แผนที่เชิง “วัสดุ” นี้ แยกคำถาม “เหตุใดจึงแลกเปลี่ยนได้” ออกเป็นสามประเด็นที่มองเห็นได้: ข้ามเกณฑ์แล้วหรือไม่ เชื่อมต่อใหม่อย่างไร และเส้นทางใดมีความต้านต่ำสุด

V. จับคู่สองภาษา (ตัวอย่างเทียบเคียง)

1. การทำลายล้างของอิเล็กตรอน–โพซิตรอน
   • กระแสหลัก: อนุภาคที่มีเลขควอนตัมตรงข้ามทำปฏิกิริยา พลังงานออกมาเป็นโฟตอน
   • ทฤษฎีเส้นพลังงาน: เส้นสองเส้นที่พันสวนทางกันคลายตัว พลังงานที่กักเก็บโดยเทนเซอร์คืนสู่ทะเล แล้วออกไปเป็น “พวง” ของแสง
2. การสร้างคู่ด้วยแกมมาใกล้นิวเคลียสหนัก
   • กระแสหลัก: โฟตอนแกมมาแปลงเป็นคู่อิเล็กตรอน–โพซิตรอนในสนามคูลอมบ์แรง
   • ทฤษฎีเส้นพลังงาน: นิวเคลียสดันเทนเซอร์เฉพาะที่ให้เกินเกณฑ์กำเนิดปม พลังงานคลื่นของแกมมาถูก “ดึงเป็นเส้นและปิดวง” เกิดคู่อนุภาคจริง
3. สองโฟตอนและสนามแรงสร้างคู่อณู
   • กระแสหลัก: พลังงานของโฟตอนสองลำรวมกันพอข้ามเกณฑ์; เลเซอร์กำลังสูงจับคู่อย่างไม่เชิงเส้นกับลำอิเล็กตรอน
   • ทฤษฎีเส้นพลังงาน: แหล่งพลังงานสองชุดล็อกเฟสในปริมาตรเล็กมาก ดันทะเลไปยัง “จุดทำงานแบบดึงเส้น” ทำให้กึ่งปมข้ามเกณฑ์และเป็นจริง
4. การสร้างอนุภาคหนักในเครื่องเร่ง
   • กระแสหลัก: พลังงานลำรวมตัวเป็นอนุภาคหนักใหม่แล้วสลายตัวทันที
   • ทฤษฎีเส้นพลังงาน: ฟองเทนเซอร์สูงก่อเกิดขึ้นชั่วแล่นในปริมาตรเล็กยิ่งยวด—“ดึงเส้นหนาออกมาครั้งเดียว” ปิดวงเป็นปมหนัก แล้วแตกสลายอย่างรวดเร็ว
5. คาซิเมียร์เชิงพลวัตและพาราเมตริกดาวน์คอนเวอร์ชันแบบเกิดเอง
   • กระแสหลัก: เปลี่ยนขอบเขตหรือใช้สื่อไม่เป็นเชิงเส้นเพื่อขยายความผันผวนของสุญญากาศให้เป็นโฟตอนจริง
   • ทฤษฎีเส้นพลังงาน: แก้ไข “ขอบและโหมดของทะเล” อย่างรวดเร็ว เปิดช่องทางที่รับและขยายกึ่งปมให้เห็นเป็นโฟตอนคู่ที่นับได้

VI. ลายนิ้วมือที่ตรวจพิสูจน์ได้ (ทั้งสองทิศควรมีเหมือนกัน)

• บัญชีพลังงานต้องปิด: อะไรลด อะไรเพิ่ม ส่วนต่างไปไหน—ต้องปิดได้ทั้งระดับเหตุการณ์และระดับชุดข้อมูล
• เกณฑ์และความชัน: การก่อปมหรือการคลายโครงสร้างมี “จุดเริ่มและความชัน” ที่วัดได้ ซึ่งแปรตามเทนเซอร์เฉพาะที่และความแรงของการป้อนพลังงาน
• การเปลี่ยนแปลงร่วมของโพลาไรซ์และเฟส: เมื่อเส้นทางหรือสภาพแวดล้อมเปลี่ยนเทนเซอร์แบบมีทิศ การโพลาไรซ์และความสัมพันธ์เฟสของผลผลิตต้องเปลี่ยนตาม
• ความพึงพอใจของช่องทาง: “ระเบียงความต้านต่ำ” ให้การปล่อยแสงและการสร้างคู่ได้ง่ายกว่า การกระจายเชิงพื้นที่สอดคล้องกับเรขาคณิตของช่องทาง

สรุป

• ฟิสิกส์สมัยใหม่ทำนายและยืนยันปรากฏการณ์และตัวเลขของการแลกเปลี่ยนมวล–พลังงานได้แม่นยำมาก
• แต่ภาพทางกายภาพของ “สุญญากาศคืออะไร” และ “เหตุใดพลังงานจึงกลายเป็นอนุภาค” ยังมีลักษณะนามธรรม
• ทฤษฎีเส้นพลังงาน เสนอเครื่องกลไกที่มองเห็นได้: ทะเลสามารถดึงให้เป็นเส้น; เส้นสามารถปิดวงเป็นปม ใต้เกณฑ์จะเห็นเพียงกึ่งปมและพื้นหลัง; เหนือเกณฑ์จะตรวจพบอนุภาค ปมที่สูญเสียเสถียรภาพจะคลายและคืนสู่ทะเล
• ในขอบเขตที่ทับซ้อนกัน การพยากรณ์สอดคล้องกัน; ความต่างอยู่ที่การอธิบาย “วัสดุและความต้านของเส้นทาง” แผนที่นี้ทำให้อ่านแต่ละการทดลองได้อย่างเป็นรูปธรรม: ส่วนใดของทะเลถูกดึงให้ตึง เส้นทางใดลื่นไหลกว่า และก้าวใดที่ข้ามเกณฑ์กำเนิดปม—จึงอธิบายได้ว่าทำไม “พลังงานกลายเป็นมวล” และ “มวลกลายเป็นพลังงาน”