paul-steinhardt-what-is-big-bang

Big Bang และ Inflation (1)


Paul Steinhardt

เมื่อพูดถึงบิกแบง นักฟิสิกส์ให้ความหมายสองอย่าง นักจักรวาลมักจะหมายถึงไอเดียที่ว่าครั้งหนึ่งจักรวาลเคยร้อนและมีความหนาแน่นสูงจากนั้นก็ขยายตัวและเย็นลง เมื่อมีคนที่ไม่ได้เป็นนักวิทยาศาสตร์ถามเราว่าคุณเชื่อทฤษฎีบิ๊กแบงหรือไม่ นั่นมักจะหมายถึงสิ่งที่เรากำลังพูดถึง มีหลักฐานอะไรที่บอกว่าจักรวาลเคยร้อนและหนาแน่นมากจากนั้นก็เย็นตัวลง คำตอบก็คือมีหลักฐานมากมายเต็มไปหมด เมื่อคนทั่วไปถามเราเกี่ยวกับบิกแบง พวกเขามีไอเดียที่แตกต่างออกไปอยู่ในใจ เป็นไอเดียเกี่ยวกับการเริ่มต้นของบิ๊กแบงที่ว่าครั้งหนึ่งจักรวาลไม่เคยมีอยู่ จากนั้นในทันทีทันใดก็ผุดขึ้นมาจากความไม่มีอะไรแล้วนำไปสู่การมีสิ่งต่างๆ นั่นเป็นบิ๊กแบงในมุมมองของเขา แต่ถ้าคุณไปถามนักฟิสิกส์ว่าคุณมีความเชื่อมั่นในไอเดียแบบนี้ไหม คำตอบก็คือ “ไม่” แต่เป็นไอเดียที่แตกต่างออกไปเกี่ยวกับอะไรที่อาจจะเกิดขึ้นเมื่อเราย้อนเวลากลับไปที่ ณ ขณะเวลานั้น คนมีความเห็นแตกต่างกันออกไปเกี่ยวกับประเด็นนี้ใน(ปลาย)ศตวรรษที่แล้ว และนี่เป็นเป็นเรื่องหลักของการดีเบตในวงการจักรวาลวิทยาในวันนี้

พอล สไตน์ฮาร์ด (Paul Steinhardt) เป็นนักฟิสิกส์ที่เริ่มเป็นที่รู้จักในช่วงปี 1980 เขาเป็นผู้ร่วมบุกเบิกทฤษฎีอินเฟลชั่นซึ่ง(Inflation)เป็นทฤษฎีทางจักรวาลวิทยาที่โดดเด่นและได้รับความนิยมจากนักวิจัยอย่างมากมายเป็นเวลามากว่า 30 ปี ทฤษฎีนี้เสนอโดยอลัน กูธ (Alan Guth) ซึ่งเป็นเพื่อนกันกับสไตน์ฮาร์ด แต่ในช่วงสิบกว่าปีที่ผ่านมาเขากลับกลายไปเป็นผู้ที่วิจารณ์ทฤษฎีนี้อย่างรุนแรงและเสนอทฤษฎีทางเลือกใหม่ที่เรียกว่า Cyclic Cosmology ซึ่งก็ยังไม่ได้รับการยอมรับจากผู้ที่สนับสนุนทฤษฎ๊อินเฟลชั่นเดิม

จุดประสงค์เริ่มแรกของทฤษฎีนี้ก็เพื่อหาคำตอบว่าทำไมในเราจึงไม่พบสสารที่มีสภาพเป็นแม่เหล็กขั้วเดียว (monopole) ซึ่งเราทุกคนรู้ดีว่าแม่เหล็กมีสองขั้ว เหนือ-ใต้เสมอ เราไม่เคยเจอแม่เหล็กขั้วเหนืออย่างเดียวหรือขั้วใต้อย่างเดียว ซึ่งต่างจากประจุซึ่งมีประจุบวก-ลบ แต่เราพบประจุบวกหรือประจุลบอย่างเดียวได้ อลัน กูธเสนอว่าถ้าในช่วงแรกก่อนเกิดบิกแบงจักรวาลมีการเร่งขยายตัวอย่างรวดเร็วและฉับพลันก็จะเป็นคำตอบว่าทำไมขั้วแม่เหล็กขั้วเดียวจึงไม่ปรากฏให้เห็นในจักรวาลแห่งนี้ เขาเรียกช่วงเวลานี้ว่า Inflation

แต่ในขณะเดียวกันกูธกลับพบว่าการเร่งขยายตัวอย่างฉับพลันไม่เพียงแต่ตอบปัญหาเรื่องขั้วแม่เหล็ก ยังช่วยตอบปัญหาว่าทำไมจักรวาลในสเกลระดับใหญ่ถึงได้ราบเรียบและทำไมอุณหภูมิพื้นหลังของจักรวาลถึงได้เกือบจะเท่ากันหมดทั้งจักรวาลซึ่งไม่น่าจะเป็นไปได้ ซึ่งกล่าวโดยรวมๆว่าการเพิ่มปริมาตรอย่างฉับพลันของจักรวาลในขณะที่ก่อนจะเกิดบิกแบงได้แก้ปัญหาสามอย่างคือ แม่เหล็กขั้วเดียว-monopole, จักรวาลแบบราบ-flat และจักรวาลที่สม่ำเสมอ-homogeneous

หลังจากที่กูธเสนอทฤษฎีอินเฟลชั่นได้เพียงสองสามปี นักฟิสิกส์และนักจักรวาลหลายคนก็เข้ามาร่วมกันหาคำตอบของปัญหาที่สำคัญอันหนึ่งก็คือว่า ดวงดาวและกาแล็กซี่ต่างๆเกิดขึ้นได้อย่างไรจากจักรวาลที่สม่ำเสมอ ซึ่งพอลก็เป็นหนึ่งในนั้น ปรากฏว่าหากใช้ทฤษฎีนี้ร่วมกับทฤษฎีควอนตัมก็จะได้คำอธิบาย ซึ่งทำให้นักฟิสิกส์เกิดความเชื่อมั่นในทฤษฎีนี้มาก แต่เขากลับมองในมุมที่ต่างกันออกไป ทฤษฎีไม่เพียงแต่อธิบายการเกิดจักรวาลอย่างที่เราอยู่เท่านั้น ยังอาจทำให้เกิดฟองจักรวาลอื่นๆซึ่งเรียกว่า multiverse (ภาษาไทยบางทีใช้คำว่า พหุภพ) ซึ่งพอลมองว่าเป็นจุดบกพร่องของทฤษฎีและเลิกสนับสนุน ในขณะที่กูธและพวกกลับมองว่านี่เป็นคำทำนายจากทฤษฎีอินเฟลชั่นนี้

จรัสพรรณ เปรมปรีบุตร
Latest posts by จรัสพรรณ เปรมปรีบุตร (see all)