ไฮไลท์ของจักรวาลใหม่ (2)

ไฮไลท์ของจักรวาลใหม่ (2)



ทำไมจึงเรียกจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ (Modern cosmology) แล้วอะไรคือจักรวาลสมัยเก่า ของเก่าก็มี แต่ไม่ค่อยเป็นเรื่องเป็นราวเท่าไหร่และพิสูจน์ได้ยาก ส่วนใหญ่จักรวาลสมัยเก่าจะหมายถึงความรู้อะไรก็ตามที่เกี่ยวกับจักรวาลที่พูดถึงกันก่อนศตวรรษที่ 20

ทำไมจึงเรียกจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ (Modern cosmology) แล้วอะไรคือจักรวาลสมัยเก่า ของเก่าก็มี แต่ไม่ค่อยเป็นเรื่องเป็นราวเท่าไหร่และพิสูจน์ได้ยาก ส่วนใหญ่จักรวาลสมัยเก่าจะหมายถึงความรู้อะไรก็ตามที่เกี่ยวกับจักรวาลที่พูดถึงกันก่อนศตวรรษที่ 20 ซึ่งมีพื้นฐานมาจากการตั้งข้อสงสัย คาดคะเน เดา โดยใช้วิชากลศาสตร์ของนิวตันผสมกับวิชาความร้อน (เธอร์โมไดนามิคส์) มาอธิบาย

ดาราศาสตร์ก็เป็นวิชาแขนงหนึ่งที่เกี่ยวกับจักรวาลแต่เน้นเรื่องตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดวงดาว หากตั้งคำถามว่าจักรวาลมีมานานเป็นนิรันดร์หรือไม่ ถ้าไม่แล้วเกิดขึ้นอย่างไร หรือถ้าถามว่า จักรวาลกว้างใหญ่แค่ไหน มีดาวอยู่กี่ดวง มีขอบเขตหรือไม่มีขอบเขต … ก็จะไม่มีคำตอบที่น่าพอใจ

จักรวาลวิทยาก่อนหน้านี้จึงไม่มีทฤษฎีที่ชัดเจน และมักจะมีความเชื่อทางศาสนาเข้ามาเกี่ยวข้อง ทั้งโดยจากตัวนักวิทยาศาสตร์(บางคน)และนักปรัชญาที่มีความเชื่อในแนวเทวนิยม

มีจักรวาลสมัยใหม่เพราะมีฟิสิกส์ใหม่

ปัจจุบันจักรวาลวิทยาถือว่าเป็นศาสตร์ใหม่ซึ่งเกิดขึ้นในศตวรรษที่แล้ว เกิดขึ้นมาพร้อมกับความรู้ใหม่ๆที่เรียกว่า ฟิสิกส์สมัยใหม่ (Modern Physics, นิยามอย่างกว้างที่สุดคือวิชาฟิสิกส์ที่เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 20) ซึ่งมีความรู้ใหม่ๆสองเรื่องคือ “ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์” และ “ทฤษฎีควอนตัม” ซึ่งถ้าถือตามปี 1917 “จักรวาลวิทยาสมัยใหม่” ก็ครบร้อยปีพอดี

จักรวาลวิทยาไม่ได้เรื่องของการดูดาว ค้นหาดาวหาง หรืออุกกาบาต แต่สนใจทั้งจักรวาล คำถามเบื้องต้นที่ทุกคนชอบถาม เช่น จักรวาลสิ้นสุดที่ไหน มีขอบเขตไหม ก็ถือว่าเป็นคำถามทางจักรวาลวิทยา (แต่บอกไว้ก่อนว่าจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ก็ไม่ได้ตอบคำถามเหล่านี้ได้ถูกใจคนถามนัก)

เรารู้อะไรมากขึ้นในเกือบร้อยปีที่ผ่านมา

1. เรารู้ว่าจักรวาลมีอายุ

ไฮไลท์ที่สำคัญสำหรับจักรวาลสมัยใหม่ก็คือเรื่องที่จักรวาลมีอายุ นั่นคือเราไม่สามารถย้อนเวลากลับไปได้ไม่สิ้นสุด จักรวาลอาจมีจุดกำเนิด และอาจจะมีเวลาเริ่มต้นด้วย

2. เรารู้ว่าดาวระยิบระยับบนท้องฟ้าเป็นเพียงแค่กลุ่มดาวที่อยู่กระจุกเดียวกันกับเรา

ย้อนหลังไปเกินกว่าร้อยปีก่อนหน้านี้ เมื่อนักดาราศาสตร์ส่องกล้องไปบนท้องฟ้า นอกจากดวงดาวที่สุกใสที่คุ้นเคยแล้ว พวกเขายังเห็นแสงสว่างเป็นปื้นๆ จางๆ พร่าๆ อยู่บนส่วนของท้องฟ้าที่มืดมิด พวกเขาตั้งชื่อมันว่า เนบูร่า (Nebura) บางคนตั้งข้อสังเกตว่ามันอาจจะเป็นกลุ่มหมอก บางคนบอกว่ามันอาจจะเป็นกระจุกดาวที่อยู่ไกลออกไปมาก ซึ่งอันหลังนี้ถูก

ช่วงทศวรรษที่ 1920 เรามีกล้องดูดาวที่มีประสิทธิภาพมากพอที่จะส่องดูว่าแสงปื้นๆเหล่านั้นคืออะไรกันแน่ และก็ตรงตามที่บางคนเชื่อ “มันคือเกาะแก่งแห่งดวงดาวที่ไกลแสนไกลออกไป” ดวงดาวสุกใสที่เราเห็นบนท้องฟ้าเมื่อเราไปนอนเล่นอยู่บนเขา เป็นดาวที่อยู่บนเกาะเดียวกับเรา ดวงอาทิตย์ของเราเป็นเพียงดาวดวงหนึ่งที่อาศัยอยู่บนเกาะแห่งนี้ ถ้ามีมนุษย์ต่างดาวอยู่บนเกาะอีกแห่งที่อยู่ไกลแสนไกลออกไป พวกเขาก็จะเห็นเกาะของเราเป็นปื้นแสงจางๆพร่าๆเช่นเดียวกัน

และนี่คือสิ่งที่เรียกว่า “กาแล็คซี่” หรือเกาะแห่งดวงดาวที่ว่ามา ซึ่งเราก็อยู่ในเกาะแก่งที่เราตั้งชื่อว่าทางช้างเผือก (Milky way)

3. เรารู้ว่าที่ว่างไม่ใช่ที่ว่างอย่างที่เราคิด

ด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ในปี 1915 ที่ว่างไม่ใช่ความว่างเปล่าตามสามัญสำนึกของเรา แต่ที่ว่างถูกมองเป็นสิ่งๆหนึ่งที่มีความยืดหยุ่น สามารถยืดได้ หดได้และบิดเบี้ยวได้ ซึ่งจะทำให้วัตถุที่อยู่ในที่ว่างนั้นเคลื่อนไหวไปตามรอยบิดเบี้ยวนั้น
แล้วอะไรทำให้ที่ว่างบิดเบี้ยว คำตอบก็คือ อะไรก็ตามที่อยู่ในที่ว่างนั่นแหละเป็นตัวทำ

โลกทำให้ที่ว่างรอบๆตัวมันบิดเบี้ยว แล้วดวงจันทร์ก็เคลื่อนที่ไปตามรอยบิดเบี้ยวที่โลกสร้างไว้ และความรู้นี้ถือเป็นหัวใจหลักของจักรวาลวิทยาสมัยใหม่

4. เรารู้ว่าจักรวาลกำลังขยายตัว

หลังจากปี 1929 เรารู้ว่าจักรวาลกำลังขยายตัว ผลจากเก็บข้อมูลเกือบสิบปีบอกเราว่าที่ว่างระหว่างกาแล็คซี่กำลังยืดออก หรือเรากล่าวว่าจักรวาลกำลังขยายตัว กาแล็คซี่ต่างๆกำลังถีบตัวห่างกันออกไป เกิดที่ว่างมากขึ้นระหว่างกาแล็คซี่ที่มีระยะทางมากกว่าขนาดของกาแล็คซี่หลายเท่า เกาะแห่งดวงดาวจำนวนมากมายมหาศาลกำลังดีดตัวห่างกันออกไปทุกทิศทุกทาง เกิดที่ว่างจำนวนมากมายมหาศาลในจักรวาล กาแล็คซี่กำลังถูกโดดเดี่ยวจากกันและกัน

5. เรารู้ว่าเรายังไม่รู้อะไรอีกเยอะ

ข้อนี้สำคัญ ถึงแม้ว่าเราจะรู้มากกว่าที่คนรุ่นก่อนรู้ แต่ละเรื่องก็เป็นเรื่องที่คาดไม่ถึงเป็นส่วนมาก แม้แต่ไอน์สไตน์ผู้บุกเบิกในทางทฤษฎีก็เคยไม่เชื่อว่าจักรวาลขยายตัว แต่เกือบร้อยปีที่ผ่านมา แม้ทฤษฎีเราจะพัฒนาไปมาก เครื่องไม้เครื่องมือในการสังเกตทางดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยามีประสิทธิภาพสูงกว่าแต่ก่อนหลายเท่า กลับกลายเป็นเป็นว่า ยิ่งเรารู้มาก ก็ยิ่งเกิดคำถามให้ต้องตอบมากตามไปด้วย

หลังปี 1929 นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อว่าจักรวาลขยายตัวแบบ “ถูกหน่วง” คล้ายกับรถที่ปล่อยคันเร่งแล้วยังไถลตัวไปข้างหน้าแต่จะค่อยๆช้าลง ต่างกันที่การขยายตัวของจักรวาลไม่มีความฝืดแบบที่ทำให้หยุดนิ่ง จักรวาลอาจจะขยายตัวไปเรื่อยๆหรืออาจจะหยุดแล้วหดตัวกลับ การขยายตัวแบบนี้ทำนายได้จากสมการของไอน์สไตน์ แต่…จนกระทั่ง 69 ปีผ่านไป

ปี 1998 นักวิทยาศาสตร์ส่วนหนึ่ง “ช็อค” เมื่อรู้ว่าจักรวาลกำลังขยายตัวด้วย “ความเร่ง” กาแลคซี่ต่างๆกำลังดีดตัวห่างออกจากกันเหมือนรถที่เหยียบคันเร่ง เขาเรียกอะไรก็ตามที่ทำให้จักรวาลขยายตัวแบบนี้ว่า “พลังงานมืด” (dark energy) ซึ่งปัจจุบันเรายังไม่มีทฤษฎี(ที่เป็นที่ยอมรับ)ที่จะอธิบายได้ว่าพลังงานมืดคืออะไร

จรัสพรรณ เปรมปรีบุตร
0

จรัสพรรณ เปรมปรีบุตร

Writer / Commentator นำเสนอเรื่องราวทางฟิสิกส์และจักรวาลวิทยาในมุมมองของ outsider หรือ layperson ที่ไม่เป็นวิชาการที่จับต้องไม่ได้
Close Menu