6.2 การแผ่รังสีแบบเกิดขึ้นเองและที่มาของแสง

หน้าแรก ／ บทที่ 6: เขตควอนตัม

I. กลไกเดียวแบบสามขั้น: สะสมพลังงาน → จัดก้อนข้ามค่าประตู → ปล่อยออกมา
การ “ส่องสว่าง” ทุกกรณีสรุปได้เป็นสามขั้นตอน:

• สะสม (มีคลังสำรองพลังงาน).
  ในภาพ “เส้น–ทะเลพลังงาน” ของ ทฤษฎีเส้นพลังงาน (EFT) อะตอม โมเลกุล ของแข็ง และพลาสมา ตรงกับโครงรูปความตึงที่แน่นหรือหย่อนต่างกัน เมื่อได้รับความร้อน เร่งด้วยสนามไฟฟ้า ชนเป็นลำ หรือเกิดปฏิกิริยาเคมี ระบบจะถูก “ยกระดับ” และเก็บพลังงานไว้เป็นคลังความตึง (สถานะกระตุ้น สถานะเร่ง สถานะไอออน ฯลฯ)
• จัดก้อน (ข้าม “ค่าประตูการปล่อย”).
  เมื่อเฟสภายในเดินทางเข้าสู่ช่วงที่เอื้อต่อการปล่อย ความรบกวนพื้นหลังของทะเลพลังงานจะ “เคาะประตู” เบา ๆ ทำให้ระบบเฉพาะที่ข้ามค่าประตู และรวบรวมคลังเป็น ซองคลื่นความตึงที่สอดประสาน—คือ ก้อนแสงหนึ่งก้อน (ขณะเดินทางมีลักษณะเป็น “คลื่น”)
  แก่นสำคัญ: การจัดก้อนมีลักษณะตามค่าประตู ต่ำกว่าประตูจะไม่ “ซึมออกทีละครึ่ง” แต่พอถึงประตูก็ได้ทั้งก้อน นี่คือรากที่หนึ่งของความเป็นหน่วยย่อยของแสงที่ต้นทาง
• ปล่อยและแพร่กระจาย (ต้องผ่าน “ค่าประตูเส้นทาง”).
  หลังปล่อยออกมา ระยะทางที่ก้อนไปได้ไกลขึ้นอยู่กับค่าประตูของการแพร่กระจาย: ซองคลื่นยังคงสอดประสานเพียงใด ย่านความถี่อยู่ในหน้าต่างโปร่งใสหรือไม่ และทิศ/ช่องทางสอดคล้องกับตัวกลางหรือไม่ หากผ่าน เงื่อนไขก็เดินทางไกลได้ มิฉะนั้นจะถูกดูดกลืน กลายเป็นความร้อน หรือกระเจิงใกล้แหล่งกำเนิด
  เมื่อก้อนไปถึง ตัวรับ (อิเล็กตรอน โมเลกุล พิกเซลของเครื่องตรวจจับ) ยังต้องข้าม ค่าประตูการปิดรับ จึงนับเป็นการดูดกลืนหรือปล่อยซ้ำ ค่าประตูนี้แบ่งย่อยไม่ได้ จึงเห็นความเป็น “ครั้งละก้อน” ที่ปลายทางเช่นกัน

สรุปสั้น ๆ: ค่าประตูการจัดก้อนที่ต้นทาง กำหนด “ปล่อยอย่างไร”; ค่าประตูเส้นทาง กำหนด “ไปได้ไกลเพียงใด”; ค่าประตูการปิดรับที่ปลายทาง กำหนด “รับอย่างไร” โซ่ “ค่าประตู” นี้เชื่อม การแพร่แบบคลื่น เข้ากับ การนับแบบหน่วยย่อย อย่างเป็นเนื้อเดียว

II. เหตุใดจึง “เกิดขึ้นเอง” — ไม่มีแสงจากภายนอกก็ยังปล่อยได้

• สถานะกระตุ้นรักษายากกว่า. โครงรูปที่ถูกยกระดับในความหมายของความตึง “ใช้แรง” มากกว่า เมื่อเฟสภายในเข้าใกล้ “เขตปล่อยได้” ระบบจะมองหาทางลาดลงเอง
• ทะเลพลังงานมีสัญญาณรบกวนพื้นหลังเสมอ. มีไมโคร–การรบกวนแบบย่านความถี่กว้างคอยเคาะประตูอยู่ตลอด
• เคาะตรงประตูก็ปล่อย. เมื่อเฟสพอเหมาะและได้แรงผลักเล็กน้อย ก sẽข้ามค่าประตูและรวบรวมเป็นก้อนแสง
• การแผ่รังสีแบบถูกกระตุ้นเพียงแค่ลดค่าประตู. คลื่นจากภายนอกที่ “ลงจังหวะเดียวกัน” จะกดค่าประตูลง และ ล็อกเฟส ของการปล่อยหลายครั้งให้เป็นรูปขบวนเดียวกัน (เลเซอร์)

ดังนั้น การแผ่รังสีแบบเกิดขึ้นเองเกิดจาก สถานะกระตุ้น + สัญญาณรบกวนพื้นหลัง + ค่าประตูการปล่อย ที่สอดคล้องพร้อมกัน มิใช่ “ปาฏิหาริย์จากความว่างเปล่า”

III. “แหล่งกำเนิดแสง” หลัก (จำแนกตามสาเหตุทางฟิสิกส์)
ทุกชนิดปฏิบัติตามสามขั้น สะสม – จัดก้อน – ปล่อย เหมือนกัน ต่างกันที่ คลังสำรองมาจากไหน, ข้ามค่าประตูอย่างไร, และ ใช้ช่องทางใด:

1. สเปกตรัมแบบเส้น (ลดระดับในอะตอม/โมเลกุล):
   • คลัง: คอนฟิกูเรชันของอิเล็กตรอนถูกยกขึ้น (กระตุ้น หรือจับกลับหลังไอออนไนซ์)
   • จัดก้อน: เฟสเข้าสู่เขตปล่อยได้; สัญญาณรบกวนพื้นหลังดันให้ข้ามประตู; ซองคลื่นสอดประสานถูกยิงออกมา; ความถี่ถูกล็อกด้วย “จังหวะภายใน”
   • ปล่อย: เกือบเป็น isotropic; ความกว้างเส้น ถูกกำหนดโดย อายุขัยของระดับ (สั้น → กว้าง) และ สิ่งรบกวนสิ่งแวดล้อม (การชน, ความหยาบของสนาม)
   • การหน่วงเวลา (ฟลูออเรสเซนซ์/ฟอสฟอเรสเซนซ์): หากค้างในสถานะกึ่งเสถียร “ประตู” จะเปิดช้า เกิดการหน่วงหรือแย่งช่องทางก่อนปล่อย
2. การแผ่รังสีความร้อน (วัตถุดำ–กึ่งวัตถุดำ):
   • คลัง: กระบวนการระดับจิ๋วจำนวนมากบนผิวแลกเปลี่ยนพลังงานอย่างต่อเนื่อง
   • จัดก้อน: ก้อนเล็กนับไม่ถ้วนถูก “อบรม” ซ้ำที่ขอบเขตหยาบจนเฉลี่ยรวมกัน
   • ปล่อย: รูปร่างสเปกตรัมถูกกำหนดโดย อุณหภูมิ; เกือบ isotropic; ความสอดประสานต่ำ แต่ อีมิซซิวิตี และ โพลาไรเซชัน ยังสะท้อนความตึงผิวและความขรุขระ
3. การแผ่รังสีจากประจุเร่ง (ซินโครตรอน/วิถีโค้ง และเบรมสตราห์ลุง):
   • ซินโครตรอน/วิถีโค้ง: ลำประจุถูก “บังคับเลี้ยว” โดยสนามแม่เหล็กหรือวิถีโค้ง เขียนภูมิประเทศความตึงซ้ำอย่างต่อเนื่องและสาดก้อนออกมา—มีทิศเด่นชัด, มีโพลาไรซ์แรง, ย่านความถี่กว้าง
   • เบรมสตราห์ลุง: การหน่วงอย่างฉับพลันในสนามคูลอมบ์แรงทำให้ภูมิประเทศความตึงเปลี่ยนเฉียบพลัน ก้อน กว้างสเปกตรัม ถูกยิงออกมา เด่นชัดในวัสดุที่ หนาแน่น และ เลขอะตอมสูง
4. การรวมตัว/การจับกลับ (อิเล็กตรอนเสรีตกสู่ “กระเป๋า” ของไอออน):
   • คลัง: ไอออน “กระเป๋า” จับอิเล็กตรอน พาระบบจาก “ใช้แรงมาก” กลับสู่ “ประหยัดแรง”
   • จัดก้อน: พลังงานส่วนต่างข้ามค่าประตู → ปล่อยก้อน
   • ปล่อย: เส้นสเปกตรัมเป็นลำดับชัด—“ป้ายนีออน” ของเนบิวลา/พลาสมาคลาสสิก
5. การทำลายล้างเป็นคู่ (คู่ตรงข้าม “แก้เงื่อน”):
   • คลัง: คู่ที่มีแนวโน้มตรงข้ามและเสถียรมาเจอกันแล้วคลายเส้น
   • จัดก้อน → ปล่อย: คลังเกือบทั้งหมดกลายเป็น สองก้อน (หรือมากกว่า) วิ่งสวนกัน (แคบสเปกตรัม เป็นคู่ทิศ) เช่น โฟตอนคู่ ~0.511 MeV
6. รังสีเชเรนคอฟ (กรวยความเร็วเชิงเฟส):
   • คลัง: ประจุวิ่งในตัวกลางเร็วกว่า ความเร็วเชิงเฟส ของตัวกลางนั้น
   • จัดก้อน → ปล่อย: “ฉีกเฟส” ต่อเนื่องตามผิวกรวยและรวบเป็น แสงเรืองสีน้ำเงิน; มุมกรวยถูกกำหนดโดยความเร็วเชิงเฟสของตัวกลาง
   • ช่องทาง: กรณีพิเศษที่ ค่าประตูเส้นทาง ถูกเหยียบค้างอยู่ในย่านเหนือความเร็วเชิงเฟส
7. ไม่เชิงเส้นและการผสมความถี่ (แปลงความถี่ ผลรวม/ผลต่างความถี่ รามัน):
   • คลัง: สนามแสงภายนอกป้อนพลังงาน; ความไม่เชิงเส้นของตัวกลาง จัดสรรพลังงานใหม่
   • จัดก้อน → ปล่อย: เมื่อ การจับเฟส และ ช่องทาง สอดคล้อง จะเกิดก้อนที่ ความถี่ใหม่ (อาจถูกกระตุ้นหรือเกิดเอง) โดยทิศและความสอดประสานขึ้นกับเรขาคณิตและความตึงของวัสดุ

IV. สาม “สภาพที่มองเห็น” จากชั้นลึก: ความกว้างเส้น ทิศทาง โพรงสอดประสาน

• ความกว้างเส้น: อายุขัยสั้น → มีเวลาจูนความถี่น้อย → เส้นกว้างขึ้น; สิ่งแวดล้อมยิ่ง “ดัง” (การชน สนามหยาบ) → การคายสอดประสานแรง → เส้นกว้างขึ้น
• ทิศทาง/โพลาไรเซชัน: ถูกกำหนดโดย เรขาคณิตใกล้แหล่ง และ ไล่ระดับของความตึง อะตอมอิสระปล่อยแบบเกิดขึ้นเองมักเกือบ isotropic; ใกล้สนามแม่เหล็ก ช่องคอลลิเมต หรือผิวต่อเนื่อง การแผ่รังสีจะ มีทิศเด่น และ มีโพลาไรซ์แรง
• ความสอดประสาน: การปล่อยครั้งเดียวมีความสอดประสานโดยเนื้อแท้; เมื่อถูกประมวลผลซ้ำหลายรอบจะโน้มไปสู่ แสงความร้อน ที่สอดประสานต่ำ; หาก ล็อกเฟส ด้วยการปล่อยแบบถูกกระตุ้น ความสอดประสานทำได้สูงมาก (เลเซอร์)

V. ไม่ใช่ทุกการรบกวนจะ “กลายเป็นแสงที่ไปได้ไกล”: ค่าประตูของการแพร่กระจายคือด่านคัดกรอง

• ความสอดประสานไม่พอ: ซองคลื่นแตกตั้งแต่แหล่ง ก่อ “คลื่นที่จัดก้อนไม่สำเร็จ”
• หน้าต่างไม่ตรง: ย่านความถี่ตกในบริเวณดูดกลืนแรง จึงถูกกลืนใกล้แหล่ง
• ช่องทางไม่เข้าคู่: ไม่มีระเบียงอิมพีแดนซ์ต่ำหรือทิศไม่สอดคล้อง พลังงานจึงสลายเร็ว

แสงที่เดินทางไกลต้องครบสามเงื่อนไข: ซองคลื่นสมบูรณ์พอ อยู่ในหน้าต่างโปร่งใสที่ถูกต้อง และ ช่องทางเข้าคู่ การรบกวนส่วนใหญ่ที่เหลือมักเป็นเพียง “ฟองระยะใกล้”

VI. เทียบเคียงกับทฤษฎีที่มีอยู่

• สัมประสิทธิ์การปล่อยแบบเกิดขึ้นเอง/ถูกกระตุ้นของไอน์สไตน์. ทฤษฎีเส้นพลังงาน ทำให้ “ความน่าจะเป็นของการเกิดขึ้นเอง” มีรูปธรรมเป็น การเคาะประตูของพื้นหลัง + ค่าประตูการปล่อย และทำให้ “การถูกกระตุ้น” เป็น การล็อกเฟส + การลดค่าประตู
• อิเล็กโทรไดนามิกส์เชิงควอนตัม (QED). QED มองแสงเป็นควอนตาของสนามและคำนวณปฏิสัมพันธ์อย่างแม่นยำ ทฤษฎีเส้นพลังงาน เสนอคำอธิบายเชิงสสาร–เรขาคณิตผ่านลำดับ ค่าประตูการจัดก้อน → ค่าประตูเส้นทาง → ค่าประตูการปิดรับ ว่าทำไมการปล่อยจึงเป็นหน่วยย่อย ทำไมการแพร่จึงสำเร็จ และทำไมการตรวจจับจึงเป็นแบบก้อน
• อิเล็กโทรไดนามิกส์คลาสสิก (“ประจุที่เร่งต้องแผ่รังสี”). ในภาษา ทฤษฎีเส้นพลังงาน การเขียนภูมิประเทศความตึงซ้ำอย่างต่อเนื่องย่อม จัดก้อนและปล่อย รังสีอย่างต่อเนื่อง

VII. สรุป

• การแผ่รังสีแบบเกิดขึ้นเอง เกิดเมื่อสถานะกระตุ้นได้รับแรงผลักเล็กน้อยจากสัญญาณรบกวนพื้นหลังของทะเลพลังงาน ข้ามค่าประตูการปล่อย และรวบคลังเป็นก้อน
• เหตุที่แสงมาเป็น “ครั้งละก้อน”: มาจากความเป็นหน่วยย่อยสองชั้น ทั้งจาก ค่าประตูการจัดก้อนที่ต้นทาง และ ค่าประตูการปิดรับที่ปลายทาง
• แสงมาจากไหน: สเปกตรัมแบบเส้น แผ่รังสีความร้อน ซินโครตรอน/วิถีโค้ง และเบรมสตราห์ลุง การรวมตัว การทำลายล้างเป็นคู่ เชเรนคอฟ และการแปลงแบบไม่เชิงเส้น—ล้วนเป็น “วิธีเสิร์ฟ” ต่างรูปของ กลไกสามขั้น เดียวกัน
• ความกว้างเส้น–ทิศ–ความสอดประสาน ถูกกำหนดร่วมกันโดย อายุขัย/สิ่งแวดล้อม และ เรขาคณิต/ความตึง
• ไม่ใช่การรบกวนทุกแบบจะเป็นแสงทางไกล: ต้องมี ซองคลื่นสมบูรณ์, หน้าต่างถูกต้อง, และ ช่องทางเข้าคู่ ครบถ้วน

ประโยคปิด: แสงคือ คลื่นที่ถูกจัดก้อน ในทะเลพลังงาน; ความเป็นหน่วยย่อยเกิดจาก ค่าประตู; ต้นทางกำหนดสี เส้นทางกำหนดรูป ปลายทางกำหนดการรับ