เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม

Question: เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม ค้นพบอะไร?


เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม (German: Georg Simon Ohm) เกิดเมื่อวันที่ 16 มีนาคม ค.ศ. 1787 ที่เมืองแอร์ลังเงินในจักรวรรดิโรมันอันศักดิ์สิทธิ์ (ปัจจุบันอยู่ทางตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศเยอรมนี) เป็นนักฟิสิกส์ผู้ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับความต้านทานไฟฟ้า และเป็นผู้คิดค้นการคำนวณหาความต้านทานของเส้นลวดนำไฟฟ้าที่รู้จักกันโดยทั่วกันว่าเรียกว่ากฎของโอห์ม
ประวัติ
เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม มีบิดาชื่อ โยฮัน โอห์ม (Johann Ohm) มีอาชีพเป็นช่างทำกุญแจและปืน ด้วยอาชีพของโยฮัน โอห์ม ทำให้ต้องตระเวนเดินทางค้าขายในบริเวณที่เป็นเยอรมนีและฝรั่งเศสปัจจุบัน ขณะที่ค้าขายอยู่นั้นก็ถือโอกาสศึกษาวิชาปรัชญาและคณิตศาสตร์ไปด้วย จนโยฮันอายุได้ 40 ปี ได้ตั้งรกรากอยู่ที่เมืองแอร์ลังเงิน แต่งงานและมีบุตรด้วยกัน 2 คน คือ ซีม็อน (Simon) และมาร์ทีน (Martin)
แม้ว่าฐานะทางครอบครัวของโอห์มจะค่อนข้างยากจน แต่โอห์มก็ขวนขวายหาความรู้อยู่เสมอ โอห์มเข้าเรียนที่โรงเรียนมัธยมแห่งหนึ่งในบัมแบร์ค หลังจากจบการศึกษาขั้นต้นแล้ว โอห์มได้เข้าศึกษาเกี่ยวกับวิชาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแอร์ลังเงิน และต่อมาโอห์มก็ได้ลาออกจากมหาวิทยาลัย ขณะที่เขาศึกษาอยู่ในมหาวิทยาลัยได้เพียง 3 เทอม เหตุเพราะว่าโอห์มขาดทุนทรัพย์ ไม่มีเงินพอที่จะศึกษาต่อ ทำให้โอห์มต้องประกอบอาชีพเป็นครูตั้งแต่อายุเพียง 18 ปี โอห์มเป็นครูสอนหนังสืออยู่ที่อารามก็อทชตัท (Gottstadt) ซึ่งอยู่ในเขตรัฐแบร์นของสวิตเซอร์แลนด์ ช่วงแรกที่โอห์มเข้าทำงาน เขาไม่ได้รับความไว้วางใจจากนายจ้าง เนื่องจากไม่เคยเห็นฝีมือการทำงานของโอห์มและเห็นว่าเขายังอายุน้อยเกินไป แต่เมื่อเวลาผ่านไปนายจ้างได้เห็นฝีมือการทำงานของโอห์ม ก็กลายเป็นบทพิสูจน์ว่าเขาเป็นผู้ที่มีความสามารถจนได้รับการยกย่อง ขณะที่โอห์มทำการสอนหนังสือ เขาได้หมั่นฝึกฝนค้นคว้าหาความรู้ด้วยตนเองอยู่เสมอ จนต่อมาเขาได้มีโอกาสเข้าไปศึกษาต่อในมหาวิทยาลัยแอร์ลังเงินอีกครั้งหนึ่ง และได้รับปริญญาเอกทางด้านวิชาคณิตศาสตร์ในปี ค.ศ. 1811 ขณะนั้นยุโรปกำลังลุกเป็นไฟ เนื่องจากจักรพรรดินโปเลียนแห่งฝรั่งเศสกำลังเรืองอำนาจได้ยกกองทัพไปรุกรานประเทศที่ใกล้เคียง ทำให้แต่ละประเทศได้รับความเดือดร้อนไปทั่ว
แต่ละชาติร่วมมือกันเพื่อต่อต้านนโปเลียน โดยบรรดารัฐเยอรมันได้เข้าร่วมด้วย เป็นเหตุให้คนหนุ่มผู้รักชาติอย่างเกออร์ค ซีม็อน โอห์ม พยายามที่จะเข้าไปเป็นทหารอาสาสมัครในกองทัพต่อต้านนโปเลียน แต่ถูกบิดาของเขาคัดค้านเพราะเห็นว่าความรู้ที่โอห์มมีจะมีประโยชน์แก่ประเทศชาติมากกว่าที่เขาจะไปออกรบทำศึก เมื่อโอห์มใคร่ครวญดูแล้วก็มีความเห็นตามคำแนะนำของบิดา เขาจึงกลับมาเป็นอาจารย์เช่นดังเดิม ค.ศ. 1817 โอห์มได้ศึกษาค้นคว้าและพิมพ์ผลงานของเขาออกเผยแพร่ ปรากฏว่าผลงานของโอห์มเป็นที่พอพระทัยของพระเจ้าฟรีดริช วิลเฮ็ล์มที่ 3 แห่งปรัสเซีย จึงทรงแต่งตั้งให้โอห์มดำรงตำแหน่งอาจารย์วิชาคณิตศาสตร์และวิชาฟิสิกส์ในโรงเรียนเยสุอิตแห่งโคโลญ
ผลงานและการค้นพบ
ความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับความต้านทานไฟฟ้า
ในปี ค.ศ. 1822 โฌแซ็ฟ ฟูรีเย ได้ตีพิมพ์ผลงานเรื่องการไหลเวียนของความร้อน (Analytic Theory Of Heat) ภายในหนังสือเล่มนี้ได้อธิบายเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของความร้อนไว้ว่า "อัตราการเคลื่อนที่ของความร้อนจากจุด A ไปยังจุด B หรือการที่ความร้อนไหลผ่านตัวนำโดยส่งต่อจากโมเลกุลหนึ่งไปยังโมเลกุลหนึ่ง ขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของจุดทั้งสอง และขึ้นอยู่กับตัวนำด้วยว่าสามารถถ่ายทอดความร้อนได้ดีขนาดไหน"  เมื่อโอห์มได้นำมาอ่านและศึกษาอย่างละเอียด ในที่สุดก็เกิดความสนใจและมีความคิดที่ว่าการไหลเวียนของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดนำไฟฟ้า อาจจะเกิดขึ้นคล้าย ๆ กันกับทฤษฎีของฟูรีเย โอห์มได้เริ่มทดลองโดยใช้วัตถุที่ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า ควรเลือกโลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี เช่น ทองแดง เงิน อะลูมิเนียม เป็นต้น โอห์มจึงเริ่มทดลองเกี่ยวกับการไหลของกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดนำไฟฟ้า โอห์มก็พบความจริงอยู่ 3 ข้อ คือ กระแสไฟฟ้าจะไหลในเส้นลวดได้มากหรือน้อยขึ้นอยู่กับ:
วัสดุที่จะนำมาทำเส้นลวดนำไฟฟ้าต้องเป็นวัตถุที่นำไฟฟ้าได้ดี
ความยาวของเส้นลวดนำไฟฟ้า
พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดนำไฟฟ้า
ส่วนเรื่องที่เกี่ยวกับความยาวของเส้นลวดนำไฟฟ้าหมายความว่าถ้าเส้นลวดมีความยาวมากความต้านทานของไฟฟ้าก็จะมีมาก ถ้าเส้นลวดมีความยาวน้อยก็จะมีความต้านทานน้อยตามไปด้วย กล่าวคือความต้านทานของเส้นลวดนำไฟฟ้าเป็นสัดส่วนกับความยาวของเส้นลวดนำไฟฟ้า
ในเรื่องพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดก็เช่นเดียวกัน ถ้าพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดนำไฟฟ้ามีมาก กระแสไฟฟ้าก็สามารถไหลผ่านได้มากเพราะมีความต้านทานน้อย ถ้าพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดนำไฟฟ้ามีน้อย ความต้านทานไฟฟ้าจะมีมาก กระแสไฟฟ้าก็จะสามารถไหลผ่านได้น้อย จึงกล่าวสรุปได้ว่า การไหลเวียนของกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนตรงกับพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวดนำไฟฟ้า
ระหว่างนั้นในปี ค.ศ. 1826 หลังจากการทดลองไฟฟ้าในขั้นต้นสำเร็จลงแล้ว โอห์มได้เดินทางไปยังเมืองโคโลญเพื่อเข้าเป็นอาจารย์สอนที่โรงเรียนเน้นวิชาการ (Gymnasium) โอห์มได้จัดพิมพ์หนังสือออกมาเล่มหนึ่งชื่อว่า Bestimmung des Gesetzes nach Welohem die Metalle die Kontaktee
กฎของโอห์ม
ในปีต่อมา เขาได้ทดลองต่อไปอีกและพบว่า ถ้าอุณหภูมิของตัวนำสูงขึ้น กระแสไฟฟ้าจะไหลได้น้อยลง และถ้าทำให้ศักดาไฟฟ้าระหว่างที่สองแห่งต่างกันมากเท่าไร กระแสไฟฟ้าก็ไหลได้มากขึ้นเท่านั้น ผลงานชิ้นนี้ต่อมาเป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไปว่า กฎของโอห์ม ซึ่งถือได้ว่าผลงานชิ้นนี้เป็นผลงานชิ้นเอกของโอห์ม เป็นเรื่องเกี่ยวกับการคำนวณหาความต้านทานของเส้นลวดนำไฟฟ้า ซึ่งเขียนสูตรทางคณิตศาสตร์ได้ดังนี้ I= 
I หมายถึง ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านเส้นลวดนำไฟฟ้า
E หมายถึง แรงที่จะดันให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในเส้นลวด
R หมายถึง ความต้านทานของเส้นลวด
จากการทดลองนี้โอห์มได้พบว่า กระแสไฟฟ้าในเส้นลวดนำไฟฟ้าจะมีมากขึ้นถ้ามีแรงดันไฟฟ้ามาก และจะน้อยลงถ้าความต้านทานของลวดมากขึ้น 
ชีวิตหลังเผยแพร่ผลงาน
ผลงานของโอห์มได้รับการเผยแพร่เมื่อปี ค.ศ. 1827 แต่ปรากฏว่าแทนที่ผลงานของเขาจะได้รับการยกย่อง กลับถูกต่อต้านเป็นอย่างมากจากชาวเยอรมันเนื่องจากความไม่รู้ไม่เข้าใจ ทำให้ในระหว่างนี้โอห์มได้รับความลำบาก เพราะรัฐมนตรีการศึกษาของเยอรมนีได้พิจารณาว่า เขามีความรู้ขั้นปริญญาเอกแต่ผลิตผลงานที่ไม่มีประโยชน์แก่การศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์และคณิตศาสตร์ในระดับมหาวิทยาลัย จะนับได้ว่าเขาเป็นนักวิทยาศาสตร์ที่โชคร้ายที่สุดในรอบคริสต์ศวรรษที่ 18
เมื่อถูกไล่ออกจากงาน โอห์มจึงไปสมัครเป็นอาจารย์ช่วยสอนอยู่ตามโรงเรียน แต่ก็ยังถูกโจมตีอย่างรุนแรง เขาต้องใช้ชีวิตอย่างลำบากอยู่เป็นเวลานานถึง 6 ปีเต็ม จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1833 พระเจ้าลูทวิชที่ 1 แห่งบาวาเรีย ซึ่งเห็นความสามารถของโอห์มได้ช่วยเหลือให้เขาได้ทำงานเป็นอาจารย์สอนอยู่ที่โรงเรียนสารพัดช่างเนือร์นแบร์ค เขาได้ทำงานอยู่ที่นั่นเรื่อยมาจนกระทั่งปี ค.ศ. 1849 ถึงแม้ในระหว่างปี ค.ศ. 1835 เขาจะได้รับเชิญไปดำรงตำแหน่งที่สูงกว่าในมหาวิทยาลัยเดิมที่แอร์ลังเงิน โอห์มไม่คิดจะหวนกลับไปอีก เพราะทนในความอับอายไม่ได้ ต่อมาในปี ค.ศ. 1849 นั้นเอง โอห์มก็ได้รับการแต่งตั้งให้ดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ในสาขาวิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยมิวนิก และโอห์มได้ทำงานอยู่ที่มหาวิทยาลัยแห่งนี้จนตลอดชีวิตของเขา
ในขณะที่เขาทำงานอยู่ที่เนือร์นแบร์คหรือมิวนิก นอกจากนี้จะทำงานด้านการสอนหนักแล้ว โอห์มยังทำงานด้านการค้นคว้าทดลองและพิมพ์ผลงานออกเผยแพร่อยู่เสมอ ผลงานอีกชิ้นหนึ่งของโอห์มก็คือเรื่องราวเกี่ยวกับการควบคุมเสียงในอาคารให้สามารถฟังได้ชัดเจน และเกี่ยวกับเรื่องของเครื่องดนตรี ซึ่งเป็นการบุกเบิกทางให้แก่นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ แฮร์มัน ฟ็อน เฮ็ล์มฮ็อลทซ์ ที่ค้นพบเกี่ยวกับเรื่องคลื่นเสียง นอกจากนี้โอห์มยังค้นคว้าเกี่ยวกับ Molecular Physics และผลงานชิ้นสุดท้ายที่เขาจัดพิมพ์ขึ้นที่มิวนิก เมื่อ ค.ศ. 1852 และเมื่อ ค.ศ. 1853 คือการค้นคว้าเกี่ยวกับเรื่องแสงที่เกิดขึ้นแถบขั้วโลก ที่เรียกกันว่าแสงเหนือและแสงใต้ แต่โอห์มก็ได้พบกับความโชคร้ายอีกเช่นเคย เพราะโอห์มไม่ทราบมาก่อนเลยว่าผลงานชิ้นนี้ของเขา มีนักวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ที่ชื่อว่า คริสเตียน บีร์เคอลัน (Kristian Birkeland) เป็นผู้ค้นพบก่อน ผลงานของโอห์มชิ้นนี้จึงไม่ได้รับความสนใจ
แม้ว่าโอห์มจะไม่ได้รับการยกย่องในบ้านเกิดเมืองนอนของเขา แต่ผลงานของโอห์มกลับได้รับความยกย่องในประเทศเพื่อนบ้านใกล้เคียง เช่นในฝรั่งเศสและอังกฤษ ในประเทศฝรั่งเศสถึงกับมีการสาธิตผลงานเรื่องกฎของโอห์มตั้งแต่ ค.ศ. 1831 ถึง ค.ศ. 1837 ส่วนในอังกฤษ ราชสมาคมแห่งลอนดอนได้มอบเหรียญรางวัลค็อปลีย์ (Copley Medal) ให้แก่เขาในปี ค.ศ. 1841 ในฐานะที่เขาเป็นคนแรกที่ค้นพบกฎซึ่งมีสาระสำคัญอย่างยิ่งต่อวิชาไฟฟ้ากระแส และในปี ค.ศ. 1842 โอห์มก็รับเกียรติยศอันยิ่งใหญ่อีกครั้งหนึ่ง เพราะทางราชสมาคมแห่งลอนดอนได้คัดเลือกให้โอห์มเป็นสมาชิกชาวต่างประเทศที่มีความสามารถดีเด่นที่สุด
วาระสุดท้ายของชีวิต
เกออร์ค ซีม็อน โอห์ม ได้ทำงานอยู่ที่มหาวิทยาลัยมิวนิกตั้งแต่ ค.ศ. 1849 ถึง ค.ศ. 1854 โดยสอนวิชาฟิสิกส์และทดลองค้นคว้าอย่างหนัก ไม่ค่อยมีเวลาพักผ่อน สุขภาพของโอห์มได้ทรุดโทรมลง ในที่สุดเขาก็ถึงแก่กรรมเมื่อวันที่ 27 กรกฎาคม ค.ศ. 1854 ด้วยอายุ 67 ปี ที่เมืองมิวนิก สมาพันธรัฐเยอรมัน (ปัจจุบันคือเยอรมนี)
ถึงแม้ว่าโอห์มจะจากโลกนี้ไปแล้ว โลกก็ยังรำลึกถึงความสำคัญของเกออร์ค ซีม็อน โอห์ม ในปี ค.ศ. 1881 ที่ประชุมใหญ่ระหว่างประเทศว่าด้วยไฟฟ้า (International Electrical Congress) ณ กรุงปารีส ได้มีมติยกย่องให้เกียรติแก่โอห์มโดยใช้ชื่อสกุลของเขาเป็นชื่อหน่วยเป็นหน่วยวัดความต้านทานไฟฟ้า และขณะเดียวกันก็ใช้ชื่อสกุลของอ็องเดร-มารี อ็องแปร์ ชาวฝรั่งเศส เป็นหน่วยชื่อหน่วยกระแสไฟฟ้า และชื่อสกุลของอาเลสซานโดร โวลตา ชาวอิตาลี เป็นชื่อหน่วยของแรงดันไฟฟ้า ดังนั้น กฎของโอห์มที่เขียนเป็นสัญลักษณ์ทางคณิตศาสตร์ว่า I =  จึงเขียนได้อีกอย่างหนึ่งว่า Amperes = 
อ้างอิง

บรรณานุกรม
ทวี มุขธระโกษา. (2548). นักวิทยาศาสตร์เอกของโลก (ฉบับสมบูรณ์). พิมพ์ครั้งที่ 4. กรุงเทพฯ: สถาพรบุ๊คส์.
ศิริวรรณ คุ้มโห้. 50 นักวิทยาศาสตร์เอกของโลก. พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ:  สำนักพิมพ์เดอะบุ๊คส์.
หมวดหมู่:บุคคลที่เกิดในปี พ.ศ. 2332
หมวดหมู่:บุคคลที่เสียชีวิตในปี พ.ศ. 2397
หมวดหมู่:นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน