The Brief History of Time ความเป็นไปของเอกภพของเรา

ฉบับ: 2000-07-31

เขียน: น้องมิ้นท์



หลังจากหายหน้าหายตาไปนาน วันนี้น้องมิ้นท์ออกมาอาละวาดอีกแล้ว หุๆๆ.. ที่จริงก็ไม่ใช่อะไรหรอกค่ะ เป็นเพราะ อ.จิ๊ก บังคับให้น้องมิ้นท์ไปอ่านเรื่องควอนตัม ตอนที่แกเขียนบทความเรื่องก่อน น้องมิ้นท์ก็ค้นไปเรื่อย เจออะไรน่าสนใจมากมาย ก็เลยจะเอามาเล่าให้ฟังค่ะ ที่ผ่านมาเห็น อ.จิ๊กยุ่งๆ เรื่องสอบๆ ติวๆ ด้วย ก็เลยเขียนบทความแทนซะเลย แต่ที่แน่ๆ บทความเที่ยวนี้ไม่เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์เลยค่ะ เหอะๆๆ .. แหม.. เป็นนักคอมพิวเตอร์ไม่จำเป็นต้องสนใจแต่เรื่องคอมพิวเตอร์อย่างเดียวนี่คะ .. อ่านอย่างอื่นมั่งก็ได้น่า.. บทความเที่ยวนี้ส่วนมากอ้างอิงมาจากหนังสือเล่มนึงค่ะ เขียนโดยนักฟิสิกส์ทฤษฎีชื่อ สตีเฟน ฮอว์กิ้ง .. โอ๊วว.. ใครหว่า.. เอ่อ.. น้องมิ้นท์ไม่รู้จะบอกว่าเป็นใครดี ไม่ใช่ญาติกันซะด้วยสิ.. แหะๆๆ แต่เอาเป็นว่า ในวงการฟิสิกส์ทฤษฎียกย่องให้ฮอว์กิ้งเป็นคนที่ปราดเปรื่องที่สุดต่อจากไอน์สไตน์ .. นี่..สุดยอดมั้ยล่ะ .. อยากรู้จักก็ ดูรายละเอียดข้างล่างละกันค่ะ น้องมิ้นท์ว่าเค้าเก่งที่สามารถอธิบายเรื่องยากสุดๆ ด้วยภาษาที่มนุษย์ตาดำๆ อย่างน้องมิ้นท์เข้าใจได้ (แต่กว่าจะรู้เรื่องก็อ่านไปหลายรอบเหมือนกันค่ะ).. หนังสือที่ว่านี่ก็คือ "The Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes" เป็นหนังสือที่ขายดีมาก และได้รับการยกย่องว่าอธิบายการกำเนิดเอกภพได้ดีที่สุดหลังยุคของไอน์สไตน์ ..ถ้าสนใจจริงๆ ก็ลองหาอ่านดูนะคะ ..ดีจริงๆ นะจะบอกให้.. แต่ก็นั่นล่ะค่ะ น้องมิ้นท์ก็ไม่ได้เรียนฟิสิกส์เยอะแยะหรอกนะคะ เกรดวิชาฟิสิกส์ก็ไม่ดีเท่าไหร่ .. ถ้าใครอ่านเจอที่ผิดก็บอกๆ มาด้วยนะคะ..แหะๆๆ ...เอาล่ะค่ะมาเริ่มกันดีกว่านะ.. <HR> สตีเฟน วิลเลี่ยม ฮอว์กิ้ง (Stephen William Hawking) ดำรงตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ลูคาเซียน (Lucasian Professor) ประจำมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษค่ะ (สมัย เซอร์ ไอแซค นิวตัน ยังมีชีวิตก็อยู่ในตำแหน่ง Lucasian Professor นี้ล่ะค่ะ) ฮอว์กิ้งมีชื่อเสียงในวงการฟิสิกส์จากการที่สามารถพิสูจน์การกำเนิดของเอกภพ โดยใช้พื้นฐานจากทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป ฮอว์กิ้งป่วยเป็นโรคทางประสาทที่เรียกว่า Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS) หรือ Lou Gehrig's Disease ค่ะ ทำให้เค้ากลายเป็นคนพิการ ไม่สามารถเดิน หรือแม้แต่ออกเสียงพูดได้ถูกต้อง แต่ความพิการของฮอว์กิ้งไม่ได้ลดทอนความสามารถและสติปัญญาของเขาลงเลย ปัจจุบันฮอว์กิ้งใช้ชีวิตบนรถเข็น และใช้เครื่องช่วยพูดได้อย่างคล่องแคล่ว เค้าเป็นคนมีอารมณ์ขันเสมอ อาจเป็นเพราะอารมณ์ขันนี้เอง ที่ทำให้ฮอว์กิ้งมีอายุยืนจนเป็นสถิติทางการแพทย์ของโรคนี้ .. ครั้งนึง ลาร์รี่ คิง (Larry King) ถามฮอว์กิ้งขณะออกรายการวาไรตี้ Larry King Live ว่า "What, Professor, puzzles you the most? What do you think about the most?." ฮอว์กิ้งตอบสั้นๆ ว่า "Women".. เหอะๆๆ ...คิดดู ..ขนาดฮอว์กิ้งยังยอมแพ้เลย...^^"

<HR>การศึกษาโลกของเรา



เราคงเคยเรียนกันมาแล้วว่า อดีตมีคนพยายามอธิบายว่าโลกมีลักษณะเป็นยังไง .. จำได้มั้ยคะว่าสมัยก่อนโน้นเชื่อกันว่าโลกแบนเป็นแผ่นกลมๆ (บางคนว่าแผ่นนี้วางอยู่บนหลังของเต่ายักษ์อีกที ^^") ต่อมาอริสโตเติล (Aristotle) ก็พบว่าจริงๆ โลกไม่ได้แบน แต่เป็นทรงกลม โดยสังเกตจากเงาของโลกบนดวงจันทร์เวลาเกิดจันทรุปราคา ซึ่งจะมีลักษณะกลมเสมอ นอกจากนี้ก็ยังมีเหตุผล จากการสังเกตเสากระโดงเรือเวลาเรือแล่นเข้าฝั่ง แต่อริสโตเติลก็ยังเชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของเอกภพ มีดาวอื่นๆ วนรอบ เป็นวงกลม หมายถึงกลมโดยสมบูรณ์จริงๆ นะคะ แบบว่า ..กล๊มกลม..น่ะ .. พโทเลมี (Ptolemy) ก็สนับสนุนแนวคิดของ อริสโตเติล แต่เปลี่ยนจากวงกลมเป็นทรงกลมครอบโลกเป็นชั้นๆ แต่ละชั้นก็เป็นที่อยู่ของดาวแต่ละดวง ไล่ตั้งแต่ดวงจันทร์ ไปจนถึงชั้นนอกสุดซึ่งเป็นที่อยู่ของดาวฤกษ์อยู่ ทฤษฎีของพโทเลมีแม้จะไม่ค่อยดีนัก แต่เป็นที่ยอมรับกันเพราะว่าเรื่องของศาสนาเป็นสำคัญ เนื่องจากรูปแบบของเอกภพที่พโทเลมีเสนอ ทำให้มีที่ว่างมากพอสำหรับคำว่านรกและสวรรค์ล่ะค่ะ ต่อมาในปี 1514 โคเปอร์นิคัส (Copernicus) เผยแพร่แนวความคิดว่าดวงอาทิตย์ต่างหากที่เป็นศูนย์กลางของระบบ มีโลกและดาวเคราะห์โคจรไปรอบๆ แต่ด้วยความกลัวว่าจะถูกลงโทษ โคเปอร์นิคัสจึงเผยแพร่โดยไม่ลงชื่อจริง (โคเปอร์นิคัสเป็นนักบวชค่ะ สมัยนั้นศาสนามีอิทธิพลสูงมากต่อวงการวิทยาศาสตร์) อีกร้อยปีต่อมา โจฮัน เคปเลอร์ (Johannes Kepler) กับ กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei) ถึงเอาทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสมาศึกษาจริงๆ จังๆ และพบว่าทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสมีความถูกต้องมาก จนสามารถคำนวณตำแหน่งของดาวเคราะห์ได้ใกล้เคียงกับการสังเกตจริง ทำให้ความเชื่อตามแบบของอริสโตเติลกับพโทเลมี เริ่มเสื่อมลง เคปเลอร์ค้นพบว่าวงโคจรจริงๆ ไม่ได้เป็นวงกลมสมบูรณ์แต่เป็นวงรีซึ่งทำให้การคำนวณตำแหน่งดวงดาว เริ่มตรงกับการสังเกตมากขึ้นไปอีก แต่เขาก็ไม่สามารถเข้าใจได้ว่าทำไมดาวเคราะห์จึงเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์..ในที่สุด ในปี 1687 แอ๊ปเปิลหล่นใส่หัว เซอร์ ไอแซค นิวตัน (Sir Issac Newton) ก็เลยได้คำตอบ นิวตันก็เลยตีพิมพ์หนังสือ "The Principia" อธิบายสาเหตุของการเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ของดาวเคราะห์ว่าเป็นเพราะแรงโน้มถ่วง (Gravity) ระหว่างวัตถุในเอกภพ ซึ่งแปรผันตรงกับมวลของวัตถุนั้นน่ะเอง .. ที่จริงเรื่องแอ๊ปเปิลหล่นใส่หัวนี่ว่ากันว่าไม่จริงแหล่ะค่ะ ที่ถูกน่าจะเป็นว่า นิวตันมักไปนั่งคิดอะไรเงียบๆ ตอนกลางคืน แล้วบางครั้งก็จะได้ยินเสียงแอ๊ปเปิลหล่นลงมา.. <HR width=8 SIZE=8>จุดเริ่มของการศึกษาเอกภพ

ก่อนศตวรรษที่ 20 เชื่อกันว่าเอกภพถูกสร้างมาอย่างไรก็เป็นอย่างนั้นไม่เปลี่ยนแปลง ไม่มีใครเคยคิดว่าเอกภพมีชะตากรรมยังไง มีขอบเขตที่แน่นอนหรือไม่ เกิดมาได้ยังไง และจะสิ้นสุดยังไง? แต่จากทฤษฎีของนิวตันและเหตุผลที่น่าเชื่อถือของนักปรัชญาหลายๆ คน ทำให้สามารถบอกได้ว่าเอกภพน่าจะมีขอบเขตที่แน่นอน ความคิดเรื่องการเปลี่ยนแปลงของเอกภพเกิดขึ้นจริงๆ ในปี 1929 ค่ะ..ตอนนั้น เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) ค้นพบว่าดาราจักร (Galaxy) เคลื่อนที่ห่างออกจากเราไม่ว่ามองไปทิศไหน ยิ่งไกล ก็ยิ่งเคลื่อนที่ออกไปเร็วขึ้น (ที่จริงผลที่ฮับเบิลได้จริงๆ ก็คือ spectrum ของดาราจักรเคลื่อนไปในทางสีแดง ที่เรียกว่า red shift ล่ะคะ ก็เลยแปรความหมายได้เป็นอย่างนั้น .. เอ..จำ Doppler effect ได้มั้ยคะ ? คำอธิบายนี้ก็ได้มาจาก Doppler effect น่ะแหละค่ะ) นั่นแสดงว่าเอกภพกำลังขยายตัวไงคะ..โอ๋ว .. งั้นก็แปลว่าก่อนหน้านี้ซักหลายๆ ล้านปีเอกภพทั้งหมดย่อลงมาเหลือเท่าจุดๆ เดียว ทำให้ความหนาแน่นของเอกภพขณะนั้นเป็นอนันต์ อันวา.. ตะลึง ตึงๆ .. อ้าว..ไม่ใช่ๆๆ ..แหะๆๆ .. อนันต์ = infinity น่ะค่ะ .. ฮับเบิลยังเชื่อว่าภาพของเอกภพจะเป็นอย่างนี้เสมอถึงแม้จะย้ายไปสังเกตที่จุดอื่นๆ .. ความเชื่อนี้ได้รับการยืนยันโดยการสังเกต การแผ่รังสีของไมโครเวฟ (Microwave background radiation) ของอาโน เพนเชียส (Arno Penzias) และ โรเบิร์ต วิลสัน (Robert Wilson) สองนักฟิสิกส์แห่ง Bell Labs. ซึ่งตรวจพบการแผ่รังสีของไมโครเวฟโดยบังเอิญในปี 1965 ทีแรกทั้งสองคิดว่าเป็นคลื่นรบกวนธรรมดาจากการส่งสัญญาณในโลก แต่ก็สังเกตพบว่าคลื่นนี้มีลักษณะเหมือนกันตลอดเวลาและมาจากทุกทิศทาง ไม่ว่าจะหันจานวัดไปด้านไหนก็ได้สัญญาณลักษณะเดียวกัน ทั้งสองจึงเชื่อว่าคลื่นนี้มาจากนอกโลกแน่นอน หรือไม่ก็นอกดาราจักรเลยล่ะค่ะ ก็เลยทำให้รู้ว่าถ้ามองในมุมกว้างๆ "เอกภพมีลักษณะเหมือนกันไม่ว่าจะมองไปทางไหนก็ตาม"

การค้นพบเรื่องเอกภพขยายตัวเป็นจุดเริ่มของการตามล่าหาความจริงว่าเอกภพเกิดขึ้นเมื่อไหร่ เค้าตั้งให้จุดกำเนิดนั้นเรียกว่า "บิ๊กแบง" (Big Bang) หรือการระเบิดใหญ่ค่ะ.. ทฤษฎีบิ๊กแบงในปัจจุบันเริ่มมาจากโมเดลของ จอร์จ กาโมว์ (George Gamow) ในปี 1946 กาโมว์เสนอโมเดลบิ๊กแบงเป็นจุดของพลังงานความหนาแน่นสูงมากๆ จนเป็นอนันต์ เรียกว่าเป็นทฤษฎีบิ๊กแบงร้อน (Hot Big Bang Theory) ในสภาวะที่ความหนาแน่นเป็นอนันต์ กฏทางวิทยาศาสตร์จะไม่สามารถนำมาทำนายอะไรได้เลย ไม่สามารถบอกว่า อนาคตจะเป็นอย่างไร และไม่สามารถหาย้อนกลับไปได้ว่าก่อนหน้าบิ๊กแบงเกิดอะไรขึ้นบ้าง ที่บิ๊กแบงจึงเป็นเหมือนจุดที่ ความสัมพันธ์ทุกอย่างถูกตัดออกจากกัน ไม่ว่าอนุภาค กาล-อวกาศ จะหายไปหมดเลยค่ะ..ที่สำคัญก็คือบิ๊กแบงเป็น "จุดที่เราเริ่มนับวินาทีที่ 0 ของเอกภพที่เราอยู่" ล่ะค่ะ ทฤษฎีบิ๊กแบงได้รับการยืนยันอีกครั้งด้วยการสังเกตภาพของเอกภพในปี 1992 โดยดาวเทียม COBE ของ NASA ปัจจุบันนักฟิสิกส์ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเอกภพของเราเริ่มที่บิ๊กแบงเมื่อประมาณ 15000 ล้านปีก่อนโน้น



อืมม..หลังจากพบว่าเอกภพขยายตัวมาจากบิ๊กแบง ทีนี้ก็เลยมีปัญหาถัดมาว่า มันจะขยายไปถึงไหน จะขยายไปไม่สิ้นสุด (1) ขยายจนถึงขนาดนึงแล้วคงที่ไปตลอด (2) หรือจะหดตัวกลับมา (3) ?.. นักฟิสิกส์ให้คำตอบไว้ว่าอยู่ที่อัตราการขยายตัวค่ะ ถ้าอัตราการขยายตัวสูงจนเกิดค่าวิกฤตก็จะไม่สามารถหดตัวกลับมาได้ มีนักฟิสิกส์เก่งๆ หลายคนเชื่อว่า เอกภพจะหดตัวลงและกลายเป็นจุดอีกครั้ง จุดที่เอกภพหดตัวจะเรียกว่าเป็น "บิ๊กครั้นช์" (Big Crunch) ค่ะ อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันเท่าที่เรารู้เอกภพขยายตัวในอัตราเกือบเท่ากับค่าวิกฤต นักฟิสิกส์พบว่า เรายังมีมวลไม่มากพอที่จะหยุดการขยายตัวได้ มวลที่สังเกตได้มีไม่ถึง 1% ที่จะทำให้เอกภพหดตัว แม้รวมวัตถุดำแล้วก็ยังไม่ถึง 10% แต่ก็เป็นไปได้ว่า เรายังไม่ค้นพบอนุภาคอื่นๆ ในเอกภพที่ทำให้มีมวลรวมมากกว่านี้

<HR width=8 SIZE=8>กาล-อวกาศและทฤษฎีสัมพันธภาพ

ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์อธิบายเอกภพโดยใช้ 2 ทฤษฎีคือทฤษฎีสัมพันธภาพแบบทั่วไป (General Theory of Relativity) และทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ค่ะ .. แต่ทั้งสองอย่างเอาไว้อธิบายวัตถุขนาดต่างกันค่ะ เสียดายที่ไม่สามารถเอาทฤษฎีนึงมาอธิบายแทนอีกอันหนึ่งได้เลย ทฤษฎีสัมพันธภาพสามารถใช้กับวัตถุขนาดใหญ่ๆ ตั้งแต่ไม่กี่กิโลเมตร จนถึงขนาดของเอกภพ (ประมาณ 10 ยกกำลัง 24 กิโลเมตร) ค่ะ.. แต่กลศาสตร์ควอนตัมจะใช้กับขอบเขตที่เล็กมากๆ ระดับอะตอมโน่นแน่ะค่ะ ก่อนที่จะมีสองทฤษฎีนี้ นักดาราฟิสิกส์ในสมัยก่อนพบปัญหาเรื่องการเคลื่อนที่ตามทฤษฎีของนิวตัน ซึ่งทำให้การคำนวณตำแหน่งดาวยังไม่เที่ยงตรง เนื่องจากไม่มีอะไรในเอกภพที่อยู่นิ่งตลอดเวลา ทุกอย่างเคลื่อนที่ไปหมด.. อืมม .. พูดถึงเวลา ปัญหาอีกจุดนึงของการเคลื่อนที่ตามแบบของนิวตันก็คือการยึดว่าเวลาเป็นสิ่งสากลและสมบูรณ์ เวลา 1 วินาทีของทุกคนต้องเท่ากันเสมอ ไม่ว่าจะวัดเมื่อไหร่ก็ตาม ..แต่แล้วอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ก็พบว่าความเชื่อเรื่องเวลาสากลไม่เป็นความจริง ไอน์สไตน์เสนอว่าอนุภาคแต่ละอันมีเวลาเป็นของตัวเอง ..หือ..แปลว่าอะไรเนี่ย ? ก็แปลว่า 1 วินาทีของน้องมิ้นท์ กับ 1 วินาทีของคนอื่นๆ จะไม่เท่ากันเสมอไป ตามที่ไอน์สไตน์เสนอสิ่งที่เป็นสากลจริงๆ คือ "ความเร็วแสง" ค่ะ..เอ.. ยกตัวอย่างดีกว่า ในทฤษฎีของนิวตัน ถ้าคนสองคนสังเกตการเคลื่อนที่ของแสงจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง จะได้ว่าทั้งสองจะวัดเวลาได้เท่ากันแต่เพราะทั้งสองคนอยู่คนละตำแหน่งกันก็จะได้ระยะทางที่ต่างกันค่ะ พอได้ระยะไม่เท่ากันก็เลยได้ความเร็วแสงไม่เท่ากัน ทีนี้ไอน์สไตน์เสนอว่าที่จริงแสงมีความเร็วคงที่เสมอ.. ถ้าระยะทางไม่เท่ากันสิ่งเดียวที่จะทำให้ความเร็วแสงมีค่าคงที่ได้ก็คือ "เวลา" ค่ะ.. เวลาที่วัดได้ของทั้งสองคนจะต้องไม่เท่ากัน อันนี้ล่ะค่ะคือที่มาของทฤษฏีสัมพันธภาพ ไอน์สไตน์เคยพูดไว้ว่า "When you are courting a nice girl an hour seems like a second. When you sit on a red-hot cinder a second seems like an hour. That's relativity." ..เหอะๆๆ ไม่แปลล่ะนะคะ.. แต่ความหมายก็คือเวลาของเราไม่ได้เดินอย่างสม่ำเสมอค่ะ 1 วินาทีในกรอบอ้างอิงอันนึง อาจจะไม่นานเท่ากับ 1 วินาทีของอีกกรอบนึงก็ได้.. ไอน์สไตน์บอกว่าแสงหรือโฟตอน (Photon) เป็นอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วที่สุด ไม่มีอะไรที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่านี้อีกแล้ว ความเร็วแสงจะคงที่เสมอ.. เวลาของวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้กับความเร็วแสงจะเดินช้าลง ยิ่งความเร็วใกล้แสงมากเท่าไหร่เวลายิ่งช้าลงมากเท่านั้น มีการทดลองจริงๆ โดยใช้นาฬิกาอะตอมซึ่งถือว่าเป็นนาฬิกาที่เที่ยงตรงที่สุดมาเป็นตัววัด เค้าเอานาฬิกาอะตอมมาสองเรือน อันนึงไว้บนพื้นโลก อีกอันเอาขึ้นยานอวกาศที่ส่งไปนอกโลก เสร็จแล้วเอาเวลาที่วัดได้บนนาฬิกาอะตอมสองเรือนมาเปรียบเทียบกัน ผลที่ได้ก็คือนาฬิกาบนยานอวกาศเดินช้ากว่านาฬิกาบนโลกอยู่นิดนึงค่ะ ซึ่งถูกต้องตามการคำนวณที่ทำนายไว้ตอนแรกโดยสมการของไอน์สไตน์ ..เพราะการค้นพบของไอน์สไตน์นี่เองที่ทำให้กฏการเคลื่อนที่ของนิวตันต้องมีการปรับเปลี่ยนจาก F = ma เป็น F = ma + d โดย d เป็น factor ที่ใช้ปรับค่าเมื่อเคลื่อนที่เร็วใกล้ความเร็วแสงค่ะ .. สูตรเดิมจะใช้ได้ในกรณีการเคลื่อนที่ช้ากว่าแสงมากๆ เท่านั้นค่ะ .. ที่น่าสนใจอีกอย่างคือผลของแรงโน้มถ่วงกับเวลาล่ะค่ะ บริเวณที่แรงโน้มถ่วงมากๆ เวลาเดินช้ากว่าบริเวณที่มีแรงโน้มถ่วงน้อยๆ ล่ะค่ะ .. เค้าเปรียบเทียบว่าสมมติมีแฝดสองคนเกิดเวลาเดียวกันเป๊ะ แต่แยกให้คนนึงอยู่บนภูเขา คนนึงอยู่บนที่ราบ อายุของคนที่อยู่บนภูเขาจะน้อยกว่าคนที่อยู่บนพื้นราบค่ะ แต่นี่แค่เปรียบเทียบนะคะ ไม่ต้องพยายามย้ายบ้านขึ้นไปอยู่บนภูเขาล่ะ เพราะจริงๆ แล้วเวลาที่ต่างมันน้อยมากๆ ค่ะ ..

จะว่าไปแล้วแสงก็ไม่ได้เร็วอะไรมากมายเลยเนาะ เราจะพบขีดจำกัดของความเร็วแสงบ่อยๆ ถ้าระยะทางห่างกันมากๆ อย่างแสงจากดวงอาทิตย์กว่าจะมาถึงโลกก็ตั้ง 8 นาทีกว่าๆ แล้วค่ะ .. นานเอาเรื่องนะคะน่ะ .. ใครได้ดูหนังเรื่อง Mission to Mars ก็จะรู้ว่าขนาดแสงยังต้องใช้เวลาเป็นสิบนาทีจากดาวอังคารกว่าจะมาถึงโลก การสื่อสารแบบโต้ตอบกันไม่มีทางเป็นไปได้เลยล่ะค่ะ ..แหมขอเม้าท์หน่อยๆๆ เรื่อง Mission to Mars นี่ใครได้ดูจับผิดตรงไหนได้มั่งมั้ยคะ น้องมิ้นท์ไปดูมาจับผิดได้หลายที่เหมือนกันค่ะ ออกมาจากโรงหนังแล้วมองหน้ากันทั้งยิ้มทั้งบ่น.. บางฉากเห็นแล้ว OK ก็ยิ้มได้ ..บางฉากขัดตากรรมการน่าดู คือ..ที่เห็นในหนัง มันผิดไปจากความเป็นจริงน่ะค่ะ..อ.จิ๊กดูไปก็บ่นไป "น่าน..เอาแล้วมั้ยล่ะ จำฉากนี้ไว้นะ" แล้วก็หันไปหัวเราะ หึๆๆ กับ HAL9000 ...ส่วน HAL9000 เห็นบางฉากแล้วเอามือกุมหัวเลยค่ะ ..บ่นว่า "เฮ้ยย..มันไม่ใช่แบบนี้ๆๆ" ..เหอะๆๆๆ...ก็แหม..ดูหนังสนุกๆ น่อไม่ได้ดูสารคดี จะเอาอะไรนักหนา..^^" ....เอ้า..กลับมาเรื่องของแสงต่อค่ะ.. เป็นเพราะว่าเหตุการณ์ใดๆ จะปรากฏกับเราเมื่อแสงเดินทางจากเหตุการณ์นั้นมาถึงเรา ดังนั้นไม่ว่ากรณีไหนๆ เราก็จะรู้หลังจากเหตุการณ์นั้นเกิดไปแล้วระยะเวลาหนึ่งเสมอค่ะ ..หือ ?? .. ก็หมายความว่าสิ่งที่เราเห็นเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในอดีตน่ะสิ ?... เย้..ใช่แล้วค่ะ.. เนี่ย..เราเห็นแต่อดีตทั้งนั้นเลยล่ะคะ .. แต่เป็นเพราะนิยามของคำว่า "ปัจจุบัน" ในชีวิตประจำวันของเรามันกว้างมากกก..ก ..เหตุการณ์ส่วนใหญ่ก็เลยอนุโลมว่า มันเกิดขึ้นในปัจจุบัน .. เพราะเรื่องที่ว่าทุกอย่างที่เราเห็นเป็นอดีต ก็เลยมีแนวคิดเรื่อง "กรวยแสง" (Light cone) ขึ้นมา เหมือนเวลาเราโยนก้อนหินลงน้ำ จะเกิดคลื่นเป็นวง ยิ่งเวลานานวงนั้นก็จะขยายออกไปเรื่อยๆ .. กรวยแสงก็เช่นเดียวกันค่ะ มันจะมียอดกรวยที่เหตุการณ์ใดๆ ที่เราต้องการสังเกตหรือไม่ก็เอาเวลาปัจจุบันเป็นจุดอ้างอิง เมื่อเวลาผ่านไปนานๆ ปากกรวยก็จะขยายออกกว้างขึ้น ซึ่งหมายถึงว่าเราจะสังเกตผลของเหตุการณ์ได้มากขึ้น เราเรียกกรวยแสงแบบนี้ว่า "กรวยแสงในอนาคต" ค่ะ ผลกระทบของเหตุการณ์ในปัจจุบันทั้งหมดจะปรากฏอยู่ภายในกรวยแสงอนาคตเสมอ สิ่งที่อยู่นอกกรวยคือสิ่งที่เราสังเกตไม่ได้ เพราะแสงยังเดินทางมาไม่ถึงเราในเวลานั้นไงคะ เราก็เลยสังเกตไม่พบอะไร เราต้องรอจนกว่าปากกรวยจะกว้างพอที่จะคลุมเหตุการณ์นั้นไว้ค่ะถึงจะพบเหตุการณ์นั้น.. นอกจากกรวยแสงในอนาคตก็มีกรวยแสงในอดีตด้วยค่ะ กรวยแสงในอดีตมียอดกรวยที่ปัจจุบันแล้วปากกรวยอยู่ในอดีต เป็นกรวยที่รวมเหตุการณ์ทั้งหมดที่สามารถกระทบถึงปัจจุบันได้ล่ะค่ะ.. อย่างในรูปสมมติให้อวกาศมีสองมิติ (x กับ y) และมีแกนเวลา (t) จุดตัดของแกนเป็นเวลาที่แสงอาทิตย์เดินทางมาหาโลกค่ะ .. แต่โลก (จุดฟ้าๆ ) อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ในแกน x ประมาณหนึ่ง ก็เลยต้องรอจนเวลา t = 8 นาทีกว่าๆ โลกถึงจะเข้าสู่กรวยแสงของเหตุการณ์ที่แสงอาทิตย์เดินทางมาถึงโลกค่ะ

ย้อนมาหาไอน์สไตน์อีกหน่อย .. ในครั้งแรกที่ไอน์สไตน์ค้นพบทฤษฎีสัมพันธภาพในปี 1905 ยังไม่ได้รวมเอาผลกระทบ ของแรงโน้มถ่วงมาคำนวณด้วย จึงเรียกสิ่งที่ค้นพบว่าเป็นทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษ (Special Theory of Relativity) ค่ะ ใช้คำนวณในกรณีที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงมาเกี่ยวข้อง.. ตลอดช่วงปี 1908 - 1914 ไอน์สไตน์พยายามรวมทฤษฎีสัมพันธภาพพิเศษกับกฏแรงโน้มถ่วง โดยเสนอว่าการเคลื่อนที่ของวัตถุใด้จะเป็นไปตามจีออเดสิก (Geodesic) เสมอ ..น่าน..ศัพท์ใหม่อีกแล้ว...อืมม..จีออเดสิกคือระยะที่สั้นที่สุดของจุดสองจุดค่ะ อย่างการเดินทางโดยเครื่องบินก็จะไปตามจีออเดสิกบนพื้นโลก เพราะเป็นระยะที่สั้นที่สุดทีนี้โลกเคลื่อนที่รอบดาวอาทิตย์ก็เป็นเส้นตรงตามจีออเดสิกในสี่มิติ (กาล-อวกาศ: Space-Time) ค่ะ เพียงแต่มันปรากฏเป็นเส้นโค้งในอวกาศสามมิติอย่างที่เราเห็น (อย่างในวิชา Computer Graphics ก็ยังพูดถึงมิติที่สี่ว่าเป็นความโค้งในระบบโคออดิเนต สามมิติ .. น้องมิ้นท์เคยเขียนสมการพิสูจน์เรื่องนี้มาแล้ว โฮ่ๆๆ) .. ที่พูดถึงจีออเดสิกก็เพราะว่า แสงก็เดินทางตามจีออเดสิกในกาล-อวกาศเหมือนกันค่ะ แต่แรงโน้มถ่วงจากมวลขนาดใหญ่ สามารถทำให้แสงเลี้ยวเบนเข้าหาได้ กรวยแสงจึงไม่ได้ราบเรียบแล้วล่ะค่ะ แต่จะบิดเพราะแรงโน้มถ่วง อย่างกรวยแสงของจุดที่อยู่ใกล้ๆ ดวงอาทิตย์จะโค้งเข้าในเล็กน้อย ทำให้คนบนโลกยังเห็นดาวบางดวงปรากฏอยู่ ทั้งที่ตำแหน่งจริงอยู่นอกระยะปรากฏไปแล้ว นอกจากนี้ไอน์สไตน์ยังพบว่าแรงโน้มถ่วงยังทำให้เวลาปรากฏช้าลง เพราะแสงถูกลดพลังงาน จากแรงโน้มถ่วง ความถี่จึงลดลง เวลาจึงถูกยืดออก การค้นพบเหล่านี้ในที่สุดก็ได้ตีพิมพ์เป็นทฤษฎีสัมพันธภาพแบบทั่วไปในปี 1915 ค่ะ

<HR width=8 SIZE=8>ความแน่นอนคือความไม่แน่นอน

ในสมัยเดียวกับไอน์สไตน์ แมกซ์ พลังค์ (Max Planck) เสนอแนวคิดพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมเป็นครั้งแรกในปี 1900 พลังค์เสนอว่าพลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไม่ได้เกิดอย่างต่อเนื่องแต่เกิดมาเป็นก้อนๆ เรียกว่า "ควอนตัม" หรือ "ควอนต้า" (Quantum or Quanta) ค่ะ.. และพลังงานนี้จะมากขึ้นถ้าความถี่ของคลื่นสูงขึ้นด้วย (จำได้มั้ยคะ E = hv ไงคะ..) ในเวลาไล่เลี่ยกัน เวอร์เนอร์ ไฮเซนเบอร์ก (Werner Heisenberg) ก็ตั้งหลักความไม่แน่นอนขึ้นมา สาระสำคัญของหลักความไม่แน่นอน อยู่ตรงที่การทำนายตำแหน่งและความเร็วของวัตถุใดๆ ในอนาคตจำเป็นได้ตำแหน่งและความเร็วในปัจจุบันที่แม่นยำก่อน การหาตำแหน่งที่แม่นยำทำได้ไม่ยากค่ะ ก็ใช้แสงส่องไปที่วัตถุนั้นก็จะหาตำแหน่งได้ ซึ่งจะได้ค่าที่ละเอียดในระดับความยาวคลื่นของแสงที่ใช้ ถ้าใช้แสงความถี่สูง ความยาวคลื่นก็จะสั้น และใช้วัดค่าได้แม่นยำขึ้น ..แต่เมื่อใช้ความถี่สูงพลังงานก็จะเยอะน่ะสิคะ พลังงานนั้นก็จะไปรบกวนความเร็วของวัตถุที่ถูกวัดค่าอยู่ ดังนั้นความเร็วก็จะไม่เป็นค่าเดิมอีกต่อไปล่ะค่ะ.. ในขณะเวลาหนึ่งก็เลยวัดค่าได้แม่นยำจริงๆ เพียงค่าเดียว แล้วยิ่งวัดค่านึงได้แม่นยำเท่าไหร่ การวัดค่าอื่นๆ ก็จะได้รับผลกระทบมากขึ้นและทำให้ผิดพลาดมากขึ้น ไฮเซนเบอร์กยังพบว่า (ความไม่แน่นอนของตำแหน่ง x ความไม่แน่นอนของความเร็ว x มวลของอนุภาค) < ค่าคงที่อันหนึ่งเสมอ เค้าเรียกค่านั้นว่า "ค่าคงที่ของพลังค์"(Planck's Constant: 6.6E-34 joule-seconds) ค่ะ.. และแล้วในปี 1920 ไฮเซนเบอร์ก, เออร์วิน ชโรดิงเกอร์ (Erwin Schrodinger), และ พอล ดิแร็ค (Paul Dirac) รวมกันตั้งกลศาสตร์แบบใหม่ที่เรียกว่า "กลศาสตร์ควอนตัม" โดยตั้งบนพื้นฐานของหลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบอร์กค่ะ ภายในกลศาสตร์ควอนตัม อนุภาคจะมีระดับของควอนตัมที่แน่นอน และค่านี้จะเป็นส่วนผสมของตำแหน่ง และความเร็วของอนุภาคนั้นล่ะค่ะ อย่างไรก็ตามกลศาสตร์ควอนตัมไม่สามารถให้คำตอบที่เป็นหนึ่งเดียวได้ แต่จะได้เป็นคำตอบที่เป็นไปได้หลายๆ อย่างและบอกได้ว่าแต่ละอย่างมีความน่าจะเป็นขนาดไหน แนวคิดแบบนี้ ขัดใจไอน์สไตน์น่าดู เพราะกลศาสตร์ควอนตัมกำลังบอกกับเราว่าสิ่งที่เกิดขึ้นเป็นเพียงความน่าจะเป็นอันหนึ่ง เหมือนว่ามันเกิดขึ้นโดยอุบัติเหตุมากกว่าจะมีที่มาที่ไปแน่นอน ไอน์สไตน์ได้พูดประโยคอมตะที่แสดงความเห็นในเรื่องนี้ว่า "พระเจ้าไม่เล่นโยนลูกเต๋า" ("God does not play dice") .. ไอน์สไตน์ใช้เวลาช่วงหลังๆ พิสูจน์ความไม่สมบูรณ์ของกลศาสตร์ควอนตัมโดยใช้ทฤษฎีสัมพันธภาพเป็นเวลานานทีเดียวค่ะ แต่ก็ไม่ประสบผลสำเร็จ ทุกวันนี้เรายอมรับทั้งว่า สองทฤษฎีนี้มีความสมบูรณ์แล้ว แต่ก็ยังไม่สามารถเอามารวมกันหรือใช้คำนวณแทนกันได้เลย.. ถึงแม้กลศาสตร์ควอนตัมจะแปลกประหลาดและขัดกับธรรมชาติที่เราสังเกต แต่ทฤษฎีกลับมีความถูกต้องมากจนใช้ทำนายปรากฎการณ์ต่างๆ ในระดับอะตอมได้ดี ความเจริญทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันก็ได้กลศาสตร์ควอนตัมนี่ล่ะค่ะเป็นพื้นฐาน เพราะใช้ทำนายปรากฎการณ์การไหลของอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำ

<HR width=8 SIZE=8>อนุภาคพื้นฐาน



คำถามเรื่องสสารมาจากไหนมีมาตั้งแต่สมัยกรีกแล้วค่ะ อริสโตเติลบอกว่าสสารมาจากส่วนประกอบของ ดิน น้ำ ลม และไฟ และยังบอกว่าสสารมีความต่อเนื่องจึงสามารถแบ่งย่อยได้อย่างไม่จำกัด แต่เดโมเครตุส (Democratus) คิดว่าสสารใดๆ มีองค์ประกอบมาจากสิ่งเล็กๆ ที่ไม่สามารถแยกย่อยได้อีกเรียกว่า อะตอมอส (Atomos ในภาษากรีกแปลว่า "แยกไม่ได้" ค่ะ) <TABLE align=left border=1><TBODY><TR align=middle><TD>
อะตอมของดาลตัน</TD></TR><TR align=middle><TD>
อะตอมของทอมสัน</TD></TR><TR align=middle><TD>
อะตอมของรัทเธอร์ฟอร์ด</TD></TR></TBODY></TABLE>ข้อถกเถียงนี้ยืดเยื้อมานานจนปี 1803 จอห์น ดาลตัน (John Dalton) คิดโมเดลของโมเลกุลว่า ประกอบมาจากอะตอม ซึ่งตอนนั้นเชื่อว่าเป็นอนุภาคพื้นฐานที่ไม่สามารถแยกย่อยได้อีก...แต่แล้ว เจ. เจ. ทอมสัน (J. J. Thomson) ก็พบว่าอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุเป็นลบ อิเล็กตรอนเบามากค่ะ มีมวลน้อยกว่า 0.1% ของอะตอมที่เบาที่สุด การค้นพบของทอมสัน ทำให้รู้ว่าเราสามารถแยกย่อยอะตอมได้ อะตอมจึงไม่ใช่อนุภาคพื้นฐานอีกต่อไป .. ต่อมาปี 1911 เออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด (Ernest Rutherford) ก็เสนอโมเดลของอะตอมที่มีนิวเคลียสเป็นประจุบวกล้อมรอบด้วยวงของอิเล็กตรอน สมัยนั้นเชื่อว่านิวเคลียสเป็นส่วนประกอบของโปรตอนที่เป็นประจุบวก กับอิเล็กตรอนที่เป็นประจุลบ แต่มีปริมาณไม่เท่ากัน นิวเคลียสมีขนาดนิดเดียวเองค่ะ ประมาณ 1/100000 ของอะตอม แต่ก็เป็นน้ำหนักเกือบทั้งหมดของอะตอมด้วย ความหนาแน่นของนิวเคลียสจึงสูงมาก... ในปี 1932 เจมส์ แชดวิค (James Chadwick) พบว่านิวเคลียสมีอนุภาคอีกอันหนึ่งคือนิวตรอน มีขนาดเกือบเท่าโปรตอน แต่ไม่มีประจุ ... ตั้งแต่นั้นมา กว่า 20 ปีก็เชื่อกันมาตลอดว่า อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอนเป็นอนุภาคพื้นฐาน จนกระทั่งมีการทดลองยิงโปรตอนให้ไปชนโปรตอนอีกตัว ก็เลยได้พบว่านิวตรอนและโปรตอนประกอบด้วยสิ่งที่เล็กกว่าที่เรียกว่า "ควาร์ก" (Quark) ซึ่งนี้ตั้งขึ้นโดย เมอร์เรย์ เกลล์-แมนน์ (Murray Gell-Mann) เท่าที่ทราบในปัจจุบัน ควาร์กมีอย่างน้อยหกประเภทค่ะ คือ ขึ้น ลง บน ล่าง น่ารัก และ แปลก (6 flavors of quark: up, down, top, bottom, charmed, and strange) แต่ละอย่างยังมีสีต่างๆ กันอีกสามสีคือ แดง เขียว และน้ำเงิน .. ..เอ..ต้องบอกกันก่อนว่า ควาร์กเล็กมากๆๆๆๆ นะคะ ดังนั้นจริงๆ สีอะไรก็ไม่มีใครรู้หรอกค่ะ เพราะมันเล็กกว่าความยาวคลื่นแสงซะอีก การกำหนดสีของควาร์กมีประโยชน์ยังไงไว้ดูกันต่อไปค่ะ ส่วนชื่อที่ตั้งไว้หกชื่อก็เอาไว้เรียกกันง่ายๆ สำหรับควาร์กที่คุณสมบัติต่างกันเท่านั้นเองค่ะ ..โอ๊ะ.. เกือบลืมบอกไป...จากที่รู้ว่าโปรตอนประกอบด้วยควาร์ก ก็เลยมีการหาว่าอนุภาคอย่างโปรตอน หรือนิวตรอนประกอบด้วยควาร์กแบบไหนบ้าง ส่วนมากอนุภาคจะประกอบด้วยควาร์ก 3 ตัวค่ะ อย่างเช่น โปรตอน จะประกอบด้วยควาร์กขึ้นสองตัวกับควาร์กลงหนึ่งตัว นิวตรอนก็ประกอบด้วยควาร์กขึ้นหนึ่งตัวกับควาร์กลงสองตัวค่ะ

ปัญหาเรื่องการสังเกตอะตอมก็คือมันขนาดเล็กมากๆ มากกว่าแถบความยาวคลื่นของแสง ดังนั้นเราใช้แสงส่องเพื่อสังเกตอะตอมไม่ได้ค่ะ. ยังไงก็ไม่เห็นแน่ๆ แต่ว่าในกลศาสตร์ควอนตัมบอกไว้ว่า อนุภาคสามารถปฏิบัติตัวเป็นคลื่นได้ในบางครั้ง ในขณะที่อนุภาคปฏิบัติตัวเป็นคลื่นจะไม่มีตำแหน่งที่แน่นอนค่ะ แต่จะได้เป็นความน่าจะเป็นของตำแหน่งว่า น่าจะอยู่ตรงไหนด้วยสัดส่วนเท่าไหร่ (32-23-35 ..โอ๊ะ..แย่แล้ว ..ลืมตัว แหะๆๆ) ..ทีนี้ปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดกับคลื่น อย่างเช่น การแทรกสอด ฯลฯ ก็เลยเกิดกับอนุภาคได้เหมือนกันล่ะค่ะ ดังนั้นการสังเกตอะตอมจึงสามารถทำได้โดยใช้อนุภาคพลังงานสูงมากๆ เพื่อให้ได้คลื่นที่มีความถี่สูงพอจะสังเกตอะตอมได้ หน่วยพลังงานของอนุภาคก็คือ อิเล็กตรอนโวลท์ (Electron-Volt: eV) ไงคะ.. แต่การสังเกตอะตอมต้องใช้พลังงานสูงมากเป็น MeV หรือ GeV หรือมากถึง TeV เชียวล่ะค่ะ.. เครื่องเร่งอนุภาคที่มีกำลังสูงสุดในปัจจุบันยังทำได้ราวๆ GeV เอง แต่ถึงอย่างนั้นก็เหอะ เปิดเครื่องเร่งอนุภาคให้ทำงานทีเอาไฟฟ้าไปเลี้ยงเมืองใหญ่ๆ ได้ทั้งเมืองเลยค่ะ..

คุณสมบัติอย่างนึงของอนุภาคคือจะมีสปิน (spin) เสมอ..สปินเป็นค่าที่บอกว่าอนุภาคนั้นมีการหมุนเป็นอย่างไรค่ะ.. สปิน 0 หมายถึงอนุภาคที่เป็นวงกลมบนพื้นสองมิติ ซึ่งมองเห็นเหมือนกันหมดไม่ว่าจะหมุนไปกี่รอบ สปิน 1 ก็เหมือนไพ่ A ค่ะ คือหมุนไพ่ 360 องศาแล้วจะได้ภาพเดิม สปิน 2 ก็จะเหมือนไพ่ขอบทั้งหลาย (K Q J) ซึ่งหมุนเพียง 180 องศาก็จะได้ภาพที่เหมือนเดิม .. ที่แปลกก็คืออนุภาคบางอันเช่นอิเล็กตรอนมีสปินเป็นเศษส่วนได้ด้วย เช่น สปิน 1/2 ซึ่งแปลว่าต้องหมุนสองรอบถึงจะได้ภาพเดิม .. หวา .. แปลกนะคะ น้องมิ้นท์ก็ไม่รู้จะอธิบายยังไงเหมือนกัน เอาเป็นว่าเชื่อๆ ไปก่อนนะคะ .. อนุภาคสปิน 1/2 ได้รับการอธิบายจริงๆ จังๆ โดย พอล ดิแร็ค ทฤษฎีของดิแร็คเป็นคณิตศาสตร์ที่อธิบายได้ว่าทำไมอนุภาคบางอย่างถึงต้องมีสปินเป็น 1/2 หรือ 3/2 ซึ่งใช้ได้ทั้งในกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพันธภาพ เขาพยากรณ์ว่าอิเล็กตรอนควรมีคู่ของมันด้วย เราเรียกคู่ของอิเล็กตรอนว่าแอนตี้อิเล็กตรอน (Anti-electron) หรือโพสิตรอน (Positron) ซึ่งค้นพบกันจริงๆ ภายหลังในปี 1932 .. อืมม.. ทุกวันนี้ เรารู้แล้วค่ะว่าอนุภาคจะมีคู่ปฏิอนุภาค (Anti-particle) อยู่ด้วย อนุภาคที่มีสปินเป็นจำนวนเต็มจะเป็นอนุภาคที่เป็นพาหะของแรงค่ะ ดังนั้น..เมื่ออนุภาคที่มีมวลปล่อยแรงออกมา จะหมายถึงการปล่อยอนุภาคที่เป็นพาหะออกมาซึ่งจะทำให้อนุภาคที่มีมวลสะท้อนกลับไปในทิศทางตรงข้าม

<HR width=8 SIZE=8>แรงในธรรมชาติ

เอาล่ะค่ะ..มาเรื่องของแรงกันบ้าง ในธรรมชาติมีแรงอยู่ 4 ประเภทค่ะ ตามนี้เลยนะคะ

แรงโน้มถ่วง (Gravity) เป็นแรงดึงดูดเสมอ ไม่มีขั้ว เป็นแรงที่อ่อนที่สุดในบรรดาแรงทั้งสี่ ในทางกลศาสตร์ควอนตัมบอกว่า พาหะของแรงโน้มถ่วงเป็นอนุภาคสปิน 2 ที่ไม่มีมวลเรียกว่า "แกรวิตอน" (Graviton) ค่ะ .. เพราะแกรวิตอนไม่มีมวลก็เลยทำให้ แรงโน้มถ่วงเป็นแรงระยะห่างมากๆ อย่างแรงโน้มถ่วงระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ก็เป็นการแลกเปลี่ยนแกรวิตอนนั่นเองค่ะ

แรงแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetism) เป็นแรงที่กระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าค่ะ..เป็นแรงที่แข็งกว่าแรงโน้มถ่วงมากๆ (อย่างกรณี อิเล็กตรอนสองตัวมีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าแข็งกว่าแรงโน้มถ่วงประมาณ 10 ยกกำลัง 42 เท่าแน่ะค่ะ) อย่างไรก็ตาม วัตถุขนาดใหญ่ๆ จะมีประจุบวกพอๆ กับประจุลบก็เลยหักล้างกันไปหมดทำให้มีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าน้อย แต่ในระดับโมเลกุล แรงแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแรงที่ยึดอิเล็กตรอนกับโปรตอนไว้ด้วยกันล่ะค่ะ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่เป็นแรงดูดอาจจะอธิบายได้ว่า เป็นการแลกเปลี่ยนอนุภาคสปิน 1 ไม่มีมวลที่เรียกว่า "โฟตอน" (Photon) ล่ะค่ะ

แรงนิวเคลียร์แบบอ่อน (Weak Nuclear Force) เป็นแรงที่ทำให้เกิดการสลายตัวของสารกัมมันตรังสีค่ะ แรงนี้จะกระทำกับ อนุภาคสปิน 1/2 ที่มีมวล แต่ไม่กระทำกับอนุภาคที่มีสปินเป็นจำนวนเต็มอย่างแกรวิตอนหรือโฟตอน การศึกษาระยะหลังโดย แอบัส ซาลัม (Abus Salam) และ สตีเวน ไวน์เบอร์ก (Steven Weinberg) สามารถรวมแรงนิวเคลียร์แบบอ่อนเข้ากับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าได้ ทั้งสองพบว่า นอกจากโฟตอนแล้วยังมีอนุภาคที่มีสปิน 1 อีกสามตัวค่ะ คือ W+, W- และ Z0 แต่ละตัวมีเนื้อสารราวๆ 100 GeV (หนักกว่าโปรตอนหรือนิวตรอนร้อยกว่าเท่าแน่ะค่ะ.. ทั้งโปรตอนและนิวตรอนมีเนื้อสารประมาณ เก้าร้อยกว่าๆ MeV เอง).. ในระดับพลังงานสูงๆ อนุภาคทั้งสามจะทำตัวเหมือนโฟตอนมากๆ แต่ในระดับพลังงานต่ำจะไม่เป็นเช่นนั้น เพราะว่าอนุภาคทั้งสามมีมวลเยอะ

แรงนิวเคลียร์แบบแข็ง (Strong Nuclear Force) เป็นแรงที่ยึดควาร์กในโปรตอนและนิวตรอน และยังยึดโปรตอน กับนิวเคลียสของอะตอมเข้าด้วยกันค่ะ อนุภาคที่เป็นพาหะเป็นอนุภาคสปิน 1 ชื่อว่า "กลูออน" (Gluon) .. แรงจะกระทำกับควาร์ก และกลูออนด้วยกัน แรงนิวเคลียร์แบบแข็ง ค่อนข้างประหลาดตรงที่มีขอบเขตจำกัด คือว่าควาร์กจะอยู่โดดๆ ไม่ได้ค่ะ จะต้องรวมตัวกันให้ได้เป็นสีขาวเท่านั้น (จำได้มั้ยคะว่าควาร์กมีสามสี) การรวมตัวอาจจะเป็นแดง+เขียว+น้ำเงินก็ได้ค่ะ หรืออีกแบบจะเป็นควาร์ก+แอนตี้ควาร์ก (เช่น แดง+แอนตี้แดง) แต่การรวมตัวแบบนี้จะไม่เสถียรค่ะ อนุภาคที่ไม่เสถียรนี้เรียกว่า มีซอน (Meson) .. ทำนองเดียวกัน กลูออนก็มีสีและต้องรวมเป็นสีขาวให้ได้ ซึ่งอยู่ในสภาพเสถียรไม่ได้เหมือนกัน การรวมตัว แบบนี้เรียกว่า กลูบอล (Glueball) ค่ะ.. ในสภาพปกติแรงนิวเคลียร์แบบแข็งมีค่าเยอะมากจริงๆ ค่ะ มากที่สุดในบรรดา แรงทั้งสี่เลยล่ะ แต่ถ้าอยู่ในสภาวะพลังงานสูงแรงจะลดน้อยลงจนสามารถทำให้ทั้งควาร์กและกลูออนแยกเป็นอิสระได้เลย..

อืมม..แถมนิดนึงค่ะ..เท่าที่ทราบมาปัจจุบันนี้เราค้นพบแรงที่ 5 แล้วค่ะ.. เป็นแรงต้านแรงโน้มถ่วง ที่เกิดบริเวณใกล้ผิวโลก .. แต่น้องมิ้นท์จำรายละเอียดไม่ได้ล่ะ ..แล้วก็ไม่ได้ตามไปอ่านด้วย ..ใครสนใจก็ลองหาอ่านดูนะคะ ใน web ก็น่าจะมี...แหะๆๆ

<HR width=8 SIZE=8>หลุมดำ สีดำจริงๆ น่ะ ..แล้วจะมองเห็นมั้ยเนี่ย ??

จะพูดถึงหลุมดำต้องพูดถึงเรื่องวงชีวิตของดาวฤกษ์ซะก่อนค่ะ ดาวฤกษ์ในเอกภพของเรามีวงชีวิตค่อนข้างแน่นอน คือมีเกิด และก็มีดับแหล่ะ ที่ผิวดาวฤกษ์มีก๊าซจำนวนมาก ส่วนใหญ่ก็จะเป็นไฮโดรเจน ก๊าซเหล่านี้ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวดึงให้ยุบตัวลงมา อะตอมก็จะมีอุณหภูมิสูงขี้น จนสูงมากพอที่อะตอมไฮโดรเจนที่ชนกันไม่สะท้อนออกมาแต่รวมเป็นฮีเลียมแล้วปล่อยพลังงานออกมา.. พูดอีกอย่างก็คือมันเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นน่ะเองค่ะ พลังงานปล่อยออกมาอยู่ในรูปคลื่นความถี่ต่างๆ และเป็นตัวสร้างสมดุล กับแรงโน้มถ่วงของดาว ดาวก็จะหยุดหดตัว แต่ในวันหนึ่งก๊าซไฮโดรเจนที่เป็นเชื้อเพลงก็จะหมดลง อย่างดวงอาทิตย์ก็จะมีอายุ อีกประมาณ 5000 ล้านปีก็คงจะดับเหมือนกัน ช่วงที่ดับนี้เองที่ไม่มีแรงต้านแรงโน้มถ่วง ผิวดาวจะถูกแรงโน้มถ่วงของดาว ดึงให้ยุบตัวลงจนเป็นดาวที่มีความหนาแน่นสูง สุบรามันยัน จันทราเสการ์ (Subramanyan Chandrasekhar) คำนวณ หาขนาดของดาวฤกษ์ที่สามารถรักษาสมดุลได้หลังใช้เชื้อเพลงหมดไป เขาพบว่าดาวที่มีมวลประมาณ 2.5 เท่าของดวงอาทิตย์ จะไม่สามารถยับยั้งการยุบตัวได้ คือมันจะยุบลงจนขนาดเป็น 0 น่ะคะ ขนาดมวลที่ว่านี้เรียกว่า "ลิมิตของจันทราเสการ์" ล่ะค่ะ.. เป็นค่าที่สำคัญมากๆ เพราะเป็นตัวบอกว่าดาวฤกษ์จะมีจุดสิ้นสุดอย่างไร กรณีที่มวลของดาวน้อยกว่าลิมิตนี้จุดสิ้นสุดจะเป็น "ดาวแคระขาว" ค่ะ ดาวแคระขาวมีรัศมีราวๆ 2-3 พันกิโลเมตร และมีความหนาแน่นระดับร้อยตันต่อลูกบาศก์เซ็นติเมตร.. โห.. คิดดูนะคะ.. ขนาดเท่าน้ำตาลก้อนแต่หนักเป็นร้อยตันแน่ะ..ดาวแคระขาวหาได้ง่ายค่ะ มีอยู่ทั่วไปเยอะเลย ดวงอาทิตย์ของเรา พอดับก็จะเป็นดาวแคระขาวนี่ล่ะค่ะ .. ทีนี้ถ้าดาวมีมวลซัก 1-2 เท่าของดวงอาทิตย์จะเป็นดาวที่มีแรงผลักระหว่างโปรตอน กับนิวตรอนเป็นตัวต้านแรงโน้มถ่วง แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน ดาวเหล่านี้เรียกว่า "ดาวนิวตรอน" เป็นดาวเล็กๆ มีรัศมี ระดับสิบกิโลเมตร และมีความหนาแน่นเป็นล้านตันต่อลูกบาศก์เซ็นติเมตร .. โอ๊วว.. หนักไปกันใหญ่ ดาวนิวตรอนถูกค้นพบ ครั้งแรกในเนบิวลารูปปูค่ะ... ถ้าดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเร็วๆ พร้อมกับปล่อยคลื่นวิทยุออกมาเป็นจังหวะจะเรียกว่าเป็น พัลซาร์ (Pulsar) ล่ะค่ะ ..ทีนี้ถ้าดาวมีมวลมากกว่าลิมิตของจันทราเสการ์อาจจะระเบิดเพื่อลดมวลลง คล้ายๆ การเกิดซูเปอร์โนวา (Supernova) หรืออาจจะยุบตัวอย่างรุนแรงมากๆ จนกลายเป็นจุด ? ..โอ๊ะโอ..จริงหรือนี่ ? .. ผู้ที่อธิบายชะตากรรมของดาวที่มีมวลเยอะกว่า ลิมิตของจันทราเสการ์คนแรกๆ คือ โรเบิร์ต ออปเป็นไฮเมอร์ (Robert Oppenheimer) โดยใช้ทฤษฎีสัมพันธภาพค่ะ อย่างที่บอกในตอนแรกนะคะว่าแรงโน้มถ่วงของมวลดาวสามารถทำให้แสงให้เลี้ยวเบนได้ กรณีที่มวลเยอะมากๆ จะทำให้ มีแรงโน้มถ่วงสูงมากจนทำให้แสงไม่สามารถหลุดออกมาจากแรงโน้มถ่วงนั้นได้เลย เมื่อแสงซึ่งเป็นสิ่งที่เคลื่อนที่ได้เร็วที่สุด ยังไม่สามารถหลุดรอดจากแรงโน้มถ่วงนั้นได้ อย่างอื่นก็ไม่ต้องพูดถึงล่ะค่ะ ไม่มีทางพ้นแรงโน้มถ่วงนั้นแน่นอน และเพราะแสง ไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้เราจึงไม่เห็นอะไรในบริเวณนั้นเลย ก็เลยเรียกว่า "หลุมดำ" (Black hole) ยังไงล่ะคะ อำนาจแรงโน้มถ่วงของหลุมดำจะมีขอบเขตอันนึงที่แสงผ่านเข้ามาแล้วจะถูกแรงโน้มถ่วงดูดเข้าไป ขอบของหลุมดำจะเรียกว่า "ขอบฟ้าของเหตุการณ์" (Event Horizon) ค่ะ.. เค้าเรียกขอบฟ้าเหตุการณ์ก็เพราะมันเป็นขอบเขตที่เป็นตัวกำหนดว่า จะสังเกตพบเหตุการณ์หรือไม่น่ะค่ะ ถ้าเหตุการณ์นั้นอยู่ภายในขอบฟ้าเหตุการณ์ (อยู่ใกล้ศูนย์กลางของหลุมดำ) เราจะสังเกต ไม่พบอะไรเลยเพราะแสงไม่สามารถเดินทางจากเหตุการณ์นั้นหลุดออกมาถึงเราได้ สำหรับผู้สังเกตก็เปรียบได้ว่าเหตุการณ์นั้น ไม่ได้เกิดขึ้นน่ะเอง.. อ้อ..คำว่าหลุมดำเริ่มใช้เป็นครั้งแรกในปี 1969 โดย จอห์น วีลเลอร์ (John Wheeler) ค่ะ .. หลุมดำมีแรงโน้มถ่วงสูงมากๆ ..สมมติให้เราตกลงไปในหลุมดำ ความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงที่กระทำที่เท้ากับที่ศรีษะ จะต่างกันมาก ยิ่งเข้าใกล้ศูนย์กลางยิ่งเยอะขึ้นๆๆ ความต่างก็จะมากขึ้น ตัวเราก็จะยืดออกๆๆ...แล้วก็..โอ๊ว..ไม่บรรยายดีกว่าค่ะ... ^^"

ฮอว์กิ้ง กับ โรเจอร์ เพนโรส (Roger Penrose) ศึกษาเรื่องหลุมดำและชี้ให้เห็นว่าใจกลางของหลุมดำเป็นจุดที่เรียกว่า "ซิงกิวลาริตี้" (Singularity) ค่ะ..ซิงกิวลาริตี้เป็นจุดที่ความหนาแน่นเป็นอนันต์ อันนี้เป็นเพราะมันมีมวลสารเยอะมาก ทำให้แรงโน้มถ่วงมีมาก จนบีบให้มวลสารทั้งหมดยุบลงมาเหลือแค่จุดเล็กๆ แรงโน้มถ่วงที่มากขนาดนั้น จะทำให้กาล-อวกาศบิดโค้งมากจนกลายเป็นจุดได้ กฎวิทยาศาสตร์ใดๆ ก็ใช้ไม่ได้ที่ซิงกิวลาริตี้ ใครที่หลุดเข้าไปในขอบฟ้าของเหตุการณ์ เวลาของเขาก็จะไปจบที่ซิงกิวลาริตี้นี่ล่ะค่ะ ทฤษฎีหลุมดำตั้งมานานพอสมควรแล้ว..ความหวังว่าจะพบหลุมดำจริงๆ หลังจากตั้งทฤษฎีช่วงแรกๆ อยู่ที่การพบดาวนิวตรอนค่ะ เพราะขนาดของมันมากกว่าค่าวิกฤตของหลุมดำเพียง 2-3 เท่าเอง.. หลายคนคงแปลกใจว่า ถ้าหลุมดำมีจริงๆ แล้วจะเห็นได้ยังไงกัน ?? ก็มันดำ มันมืดอ้ะ.. จะเห็นเหรอ ? คำตอบคือ เราไม่เห็นหลุมดำหรอกค่ะ แต่เราสังเกตรอบๆ ขอบฟ้าเหตุการณ์แทนก็ได้ ..อืมม.. มีตัวอย่างระบบอยู่อันนึงค่ะชื่อ ซิกนัส เอ็กซ์-1 (Cygnus X-1) ระบบนี้เป็นดาวคู่ ดาวนึงมองเห็น อีกอันมองไม่เห็น .. สสารของดาวที่มองเห็นถูกดาวอีกดวงดูดไป จึงเกิดการถ่ายมวล จากดาวดวงนึงไปยังอีกดวงนึง ที่น่าสนใจคือขณะที่มวลเข้าใกล้ ดาวที่มองไม่เห็นมันเคลื่อนที่แบบควงสว่านและร้อนจัดมาก จนแผ่รังสีเอ็กซ์ออกมา ดังนั้นคู่ที่มองไม่เห็นนั้นต้องเล็กมาก จากการคำนวณเนื้อสารพบว่าดาวที่มองไม่เห็นนั้นมีมวล มากกว่าดวงอาทิตย์อย่างน้อย 6 เท่า ซึ่งมากกว่าลิมิตของ จันทราเสการ์เยอะเลยค่ะ ดังนั้นมันจะไม่เป็นแค่ดาวนิวตรอน แน่นอน และมันต้องเป็นหลุมดำ .. ถึงแม้ว่าจะมีทฤษฎีอื่น มาอธิบายระบบของซิกนัส เอ็กซ์-1 แต่ก็ยังไม่ดีพอ .. ครั้งแรกที่ฮอว์กิ้งพบระบบซิกนัส เอ็กซ์-1 เค้ามีความเชื่อมั่น 80% ว่ามีหลุมดำจริงๆ..แต่ขณะที่เขียนหนังสือเล่มนี้เมื่อสิบกว่าปีก่อน เค้าเชื่อมันถึง 95% แล้วค่ะ.. น้องมิ้นท์ไม่รู้ว่าตอนนี้ มีการค้นพบหลุมดำจริงๆ แล้วรึยัง..คุ้นๆ ว่าเคยได้ข่าวนะคะ แต่ก็ไม่แน่ใจ...ใครรู้ก็บอกข้อมูลเพิ่มเติมมาได้นะคะ

<HR width=8 SIZE=8>ความเป็นไปของเอกภพหลังจากบิ๊กแบง



อืมม...ฮอว์กิ้งเชื่อว่าที่บิ๊กแบง ขนาดของเอกภพเป็นศูนย์ อุณหภูมิสูงเป็นอนันต์ ตามทฤษฎีบิ๊กแบงร้อนน่ะค่ะ.. น้องมิ้นท์เขียนเป็น timeline ดีกว่า..

• ความเป็นไปของเอกภพสามารถหาได้ตั้งแต่ 10 ยกกำลัง -43 วินาทีแรกหลังบิ๊กแบงค่ะ.. เวลานี้เรียกว่า Planck's time เป็นขีดจำกัดทางทฤษฎี เวลาก่อนหน้านี้เราไม่สามารถทำนายอะไรได้เลยเพราะแรงทุกแรงยังไม่แยกจากกัน อุณหภูมิขณะนั้นประมาณ 10 ยกกำลัง 32 องศาเคลวินแหละค่ะ... ร้อนสมชื่อทฤษฎีเลย.. ณ เวลานี้แรงโน้มถ่วง จะเริ่มแยกตัวออกจากแรงอื่นๆ ค่ะ
• 10 ยกกำลัง -35 วินาทีแรกหลังเกิดบิ๊กแบง จะปรากฏ ควาร์ก กับ แอนตี้ควาร์ก เป็นจำนวนมาก อุณหภูมิเอกภพลดลงเหลือ 10 ยกกำลัง 27 องศาเคลวิน แรงนิวเคลียร์แบบแข็งเริ่มแยกออกมา
• 10 ยกกำลัง -12 วินาที แรงนิวเคลียร์แบบอ่อนกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าก็จะแยกออกจากกัน หลังจากนั้นแรงทั้งสี่ ก็จะเริ่มมีความสำคัญต่อความเป็นไปของเอกภพล่ะค่ะ
• หนึ่งวินาทีแรกหลังบิ๊กแบง อุณหภูมิของเอกภพจะอยู่ประมาณหนึ่งหมื่นล้านองศาเคลวิน องค์ประกอบส่วนใหญ่ในขณะนั้น จะเป็น โฟตอน อิเล็กตรอน นิวตริโน (Neutrino) และปฏิอนุภาคของทั้งสามค่ะ ขณะเอกภพขยายตัว อุณหภูมิจะลดลง จนการผลิตอิเล็กตรอนลดน้อยลงมากกว่าการทำลาย (การทำลายก็คือ เอาอิเล็กตรอนมาจับกับโพสิตรอนค่ะ ผลลัพธ์ จะได้ออกมาเป็นโฟตอน) ตอนนี้อิเล็กตรอนก็จะมีจำนวนน้อยลง มีโฟตอนอยู่เยอะแยะ .. แต่ว่านิวตริโนกับแอนตี้นิวตริโน จะไม่จับตัวกัน และยังคงหลงเหลือจนถึงปัจจุบันค่ะ
• 100 วินาทีหลังบิ๊กแบง อุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณพันล้านองศาเคลวิน ตอนนี้โปรตอนกับนิวตรอนไม่มีพลังงานมากพอ ก็จะโดนแรงนิวเคลียร์แบบแข็งทำให้จับตัวกันค่ะ การจับตัวนี้ทำให้เกิดเป็นนิวเคลียสของดิวทีเรียม (Deuterium - Heavy Hydrogen) ค่ะ ..ดิวทีเรียมอาจจะรวมกับโปรตอนและนิวตรอนอื่นได้ออกมาเป็นฮีเลียม หรือธาตุที่หนักกว่า อย่างลิเธียมกับเบอริลเลียม ตามโมเดลของบิ๊กแบง สามารถคำนวณได้ว่าประมาณหนึ่งในสี่ของโปรตอนและนิวตรอน จะรวมตัวเป็นนิวเคลียสของดิวทีเรียม ฮีเลียม และธาตุอื่นๆ ค่ะ .. ส่วนโปรตอนที่เหลือจะกลายเป็นไฮโดรเจนน่ะเอง ..
• 2-3 ชั่วโมงต่อมา การผลิตธาตุทั้งหลายจะหยุดลง เอกภพจะขยายตัวโดยไม่เกิดอะไรขึ้นมากนัก..
• 1 หมื่นปีถัดมาพลังงานส่วนใหญ่ในเอกภพจะปรากฏในรูปของการแผ่รังสี ซึ่งยังมีอยู่ทั่วเอกภพในรูปของคลื่นไมโครเวฟค่ะ
• 3 แสนปีหลังบิ๊กแบง อุณหภูมิของเอกภพลดลงเหลือ 2-3 พันองศาเคลวิน ที่อุณหภูมิประมาณนี้ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า จะมีมากพอจนทำให้อิเล็กตรอนจับตัวกับนิวเคลียสได้เป็นอะตอมของธาตุ..
• ขณะที่เอกภพขยายตัวออกและเย็นลงต่อไปอีก 2-3 พันล้านปี จะมีบางบริเวณที่มีความหนาแน่นสูง การขยายตัว ของบริเวณนั้นจะช้าลงเพราะแรงโน้มถ่วงค่ะ ถ้าแรงโน้มถ่วงเยอะพอ ก็จะทำให้เกิดการยุบตัวลงและทำให้เกิดการหมุนตัว ยิ่งยุบลงมากขึ้นก็จะหมุนเร็วขึ้นเหมือนนักสเก็ตน้ำแข็งหมุนตัวน่ะค่ะ .. จนสุดท้ายก็จะหมุดเร็วพอที่จะสมดุลกับแรงโน้มถ่วง ก็จะกลายเป็นดาราจักรที่มีลักษณะเหมือนจานหมุนยังไงล่ะคะ (ทางช้างเผือกนี่ก็ใช่ค่ะ) ถ้าไม่เกิดการหมุนก็จะกลายเป็น ดาราจักรรูปไข่ .. ทีนี้ก๊าซในดาราจักรก็จะจับกลุ่มกัน แต่ละกลุ่มก็จะยุบตัวลงเพราะพอจับตัวแล้วมวลเยอะขึ้น แรงโน้มถ่วง ก็จะมากขึ้น การยุบตัวจะทำให้อะตอมของก๊าซชนกันจนร้อนมากพอจะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์พิวชัน ความร้อนที่ได้ จะเป็นพลังงานที่ต้านแรงโน้มถ่วงเอาไว้ให้อยู่ที่สมดุลเป็นเวลานาน ซึ่งก็คือดาวฤกษ์น่ะเอง .. พอดาวฤกษ์ใช้พลังงานหมด ก็จะยุบตัวเป็นดาวแคระขาว ดาวนิวตรอน หรืออาจจะเป็นหลุมดำค่ะ ขณะยุบตัวมวลผิวนอกอาจจะถูกระเบิดออกเป็น ซูเปอร์โนวา การระเบิดทำให้ธาตุหนักบางธาตุกระจายออกไปในอวกาศ เป็นแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์รุ่นต่อไป ดวงอาทิตย์ ของเราก็เป็นรุ่นที่ 2 หรือ 3 แล้วค่ะ เพราะตรวจพบธาตุหนักที่ว่านี้อยู่ 2%.. เศษของธาตุหนักบางส่วนอาจจะรวมกัน แล้วก็กลายเป็นวัตถุเคลื่อนที่รอบดาวฤกษ์ ..ใช่แล้วว...ดาวเคราะห์น่ะแหล่ะค่ะ

เอาล่ะ..มาถึงกำเนิดดาวเคราะห์ได้ก็จบได้ซะที..^^" ...คำอธิบายข้างบนนี้เป็นสิ่งที่ใช้อธิบายการกำเนิดของเอกภพในปัจจุบันค่ะ ทุกวันนี้เอกภพยังคงขยายตัวต่อไป อุณหภูมิของเอกภพอยู่ที่ราวๆ 2-3 องศาเคลวิน ค่ะ.. ยังมีคำถามตามมาอีกเยอะเลย ที่นักวิทยาศาสตร์กำลังหาคำตอบ อย่างเช่นทำไมบางส่วนของเอกภพถึงหนาแน่นมากกว่าส่วนอื่น ? ทำไมเอกภพถึงดูเหมือนกัน ทุกทิศทางไม่ว่าจะมองจากตรงไหน ? ทำไมยังคงขยายตัวเกือบเท่ากับค่าวิกฤต ? ทำไมถึงมีมนุษย์ ? ฯลฯ .. โอ๊ะ.. คำถามสุดท้าย ดูน่าสนใจอยู่มากเลยนะคะนั่น..นั่นสิ .. ทำไมถึงมีมนุษย์เกิดขึ้นมา ??? นักวิทยาศาสตร์เก่งๆ หลายคนเชื่อว่าการกำเนิดของเอกภพ มีความเกี่ยวพันกับมนุษย์อย่างแน่นอน .. มีคำๆ นึงกล่าวไว้ค่ะว่า "เราเห็นเอกภพอย่างที่มันเป็นอยู่ เพราะเรามีชีวิตอยู่บนโลกนี้" ("We see the universe the way it is because we exist.") หรือถ้าพูดกลับกันก็จะได้ว่า "ถ้าเอกภพไม่ได้เป็นอย่างที่เป็นอยู่ ก็จะไม่มีมนุษย์เกิดขึ้นมา" .. จริงมั้ย ?? (^_____^)



<HR width=8 SIZE=8>แถมๆๆ ...เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ...

ไหนๆ ก็ไหนๆ ...เอาไปอ่านให้หมดเลยละกันค่ะ...

เรื่องของรถไฟ ..."แก๊งๆๆ ..รถด่วนสาย 69 กรุงเทพ-หนองคาย กำลังจะออกแล้ว ผู้โดยสารกรุณาขึ้นรถได้ที่ชานชาลา.." ..โอ๊ะ..ต้องขึ้นรถไฟก่อนล่ะค่ะ..เดี๋ยวไม่ทัน...เฮ้อ..หลายชั่วโมงต่อมารถไฟก็มาผ่านขอนแก่น..จังหวะพอดี๊พอดี HAL9000 ขี่มอเตอร์ไซค์มาติดทางข้ามทางรถไฟ เจอน้องมิ้นท์นั่งในรถไฟเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 50 km/h ขณะที่ผ่านหน้า HAL9000 น้องมิ้นท์ก็โยนลูกบอลออกจากมือไปในทางเดียวกับรถไฟวิ่ง สมมติลูกบอลเคลื่อนที่ 10 km/h เทียบกับรถไฟนะคะ.. HAL9000 ก็จะเห็นลูกบอลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเป็น 50+10 = 60 km/h ใช่มั้ยคะ ? ..โอเค ทีนี้เปลี่ยนเป็นว่ารถไฟน้องมิ้นท์วิ่งด้วยความเร็ว 60% ของแสง (0.6c) จังหวะที่ผ่านหน้า HAL9000 น้องมิ้นท์ก็เปิดไฟฉายส่องส่องไปหัวขบวนรถไฟทีนี้จะเกิดอะไรขึ้น ??..

<CENTER>




</CENTER>ลองคิดตามนะคะ...สำหรับน้องมิ้นท์ขณะที่น้องมิ้นท์เปิดไฟฉายแสงจากไฟฉายจะวิ่งไปที่หัวขบวนสมมติว่ายาว 100 เมตรนะคะ ก็จะใช้เวลา 100/c วินาทีใช่มั้ยคะ แต่สิ่งที่ HAL9000 เห็นจะได้ว่าแสงจากไฟฉายต้องเดินทางไกลกว่า 100 เมตรค่ะเพราะ HAL9000 สังเกตอยู่นอกรถไฟ ขณะที่น้องมิ้นท์เปิดไฟฉายหัวขบวนรถไฟก็เคลื่อนที่หนีแสงไปด้วยความเร็ว 0.6c ด้วย (น้องมิ้นท์อยู่ในรถไฟดังนั้นสำหรับน้องมิ้นท์และคนในรถไฟคนอื่นๆ หัวขบวนก็เลยไม่ได้วิ่งหนีแสงจากไฟฉายค่ะ) สมมติว่าระยะทางที่ HAL9000 เห็นแสงเดินทางเป็นระยะทางมากกว่าน้องมิ้นท์อยู่ d เมตรก็จะใช้เวลา (100+d)/c วินาทีซึ่งมากกว่า 100/c เห็นมั้ยคะว่า "เวลาของผู้สังเกตสองคนไม่เท่ากัน" กรณีนี้เวลาของน้องมิ้นท์จะเดินช้ากว่าเวลาของ HAL9000 ..โฮ่ๆๆ..เราสามารถคำนวณได้ด้วยค่ะว่าช้าไปเท่าไหร่ ..กรณีนี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 0.6c เวลาของน้องมิ้นท์จะช้ากว่า HAL9000 อยู่ 1.25 เท่าค่ะ

อย่างไรก็ตามเรื่องนี้จะต้องระวังให้มากๆ ค่ะ..กรณีรถไฟนี่เรายึดพื้นโลกเป็นกรอบอ้างอิงหรือจะพูดอีกทีก็คือยึดเอา HAL9000 เป็นกรอบอ้างอิงค่ะ เพราะ HAL9000 อยู่กับที่ส่วนน้องมิ้นท์กำลังเคลื่อนที่ไป..ดังนั้น "ถ้าถาม HAL9000 เค้าจะรู้สึกเหมือนว่าเวลาของน้องมิ้นท์เดินช้ากว่าค่ะ" แต่ถ้ายึดน้องมิ้นท์เป็นกรอบอ้างอิงแล้วคิดว่าเป็น HAL9000 เคลื่อนที่แทน (ลองคิดว่ารถด่วน 69 ลอยอยู่เฉยๆ แล้วพื้นโลกกำลังเคลื่อนที่แทน..^^") สำหรับน้องมิ้นท์ก็จะรู้สึกว่าเวลาของ HAL9000 เดินช้ากว่าแทน เพราะ HAL9000 กำลังเคลื่อนที่ แต่น้องมิ้นท์อยู่เฉยๆ ...เฮ่อๆๆ...แล้วคำตอบไหนถูกล่ะคะเนี่ย ??



<HR width=8 SIZE=8>"The Twin Paradox" ปัญหาที่ผ่านมาว่า "เวลาของใครเดินช้ากันแน่" เรียกว่า "The Twin Paradox" ค่ะ...ที่จริง the twin paradox มีคำตอบที่ถูกเพียงอันเดียวค่ะ แล้วสามารถหาได้เป็นคำตอบเดียวกันแม้จะยึดกรอบอ้างอิงที่ต่างกัน ลองมาดูแบบนี้แทนนะคะ.. สมมติ (อีกแล้ว) ว่ามีฝาแฝด.. ฝันดีกับฝันเด่นก็แล้วกันค่ะ.. เกิดพร้อมกันเป๊ะ.. พอเกิดมาปุ๊บ ก็แยกเอาฝันดีขึ้นยานอวกาศเดินทางออกไปนอกโลกด้วยความเร็ว 0.6c เป็นเวลา 4 ปี (4 ปีของฝันดีน่ะคะ) แล้วก็เดินทางกลับโลก ..ส่วนฝันเด่นให้อยู่บนโลกนี่ล่ะ.. ถามว่าถ้าฝันดีกับฝันเด่นกลับมาพบกันอีกครั้ง ใครจะอายุน้อยกว่ากัน ? ..^^" การหาคำตอบ ต้องแบ่งเป็นสองช่วงค่ะ คือก่อนฝันดีจะกลับโลกและช่วงที่ฝันดีเดินทางกลับสู่โลก ..เรามาดูช่วงแรกของการเดินทางกันก่อนค่ะ .. ถ้าอ้างอิงที่ฝันเด่น (ซึ่งมองว่าฝันดีกำลังเคลื่อนที่ แต่ฝันเด่นอยู่เฉยๆ) หลังจากฝันดีออกไปนอกโลกได้ 4 ปีตามเวลาของฝันดี ฝันเด่นจะมีอายุครบ 4 * 1.25 = 5 ขวบแล้วค่ะ ทีนี้ถ้าอ้างอิงที่ฝันดี (ฝันดีอยู่เฉยๆ ฝันเด่นกำลังเคลื่อนที่) เวลา 4 ปีของฝันดี จะเห็นว่าฝันเด่นอายุ 4/1.25 = 3.2 ปีค่ะ เพราะฝันดีคิดว่าฝันเด่นเป็นคนเคลื่อนที่ ดังนั้นเวลาของฝันเด่นต้องช้ากว่า .. ทีนี้มาดูขากลับบ้าง ถ้าอ้างอิงฝันเด่นจะเหมือนเดิมค่ะเพราะไม่มีอะไรเปลี่ยนเลย ดังนั้นฝันเด่นก็จะอายุเพิ่มอีก 5 ปี ส่วนฝันดีจะเพิ่มอีก 4 ปี.. คราวนี้มาอ้างอิงที่ฝันดีจะพบว่าตัวเองใช้เวลา 4 ปี แต่เห็นฝันเด่นใช้เวลา 6.8 ปีแน่ะค่ะ ไม่ใช่ 3.2 ปีแล้ว วิธีการคำนวณจะไม่เหมือนเดิมนะคะ เพราะกรอบอ้างอิงของฝันดีเปลี่ยนไปค่ะ (เปลี่ยนจากเดินทางออกจากโลก เป็นเดินทางกลับโลก) น้องมิ้นท์ขอข้ามไปละกันนะคะเพราะต้องอธิบายหลายเรื่อง กว่าจะได้ว่าทำไมต้องเป็น 6.8 ปี (ใครอยากรู้จริงๆ ก็ลองดูวิธีวาด Space-Time Diagram นะคะ) .. แต่โดยสรุปหลังจากฝันดีกลับมาถึงโลก... อายุของฝันดีจะเป็น 8 ปี และฝันเด่นเป็น 10 ปีล่ะค่ะ ไม่ว่าจะใช้ฝันดีเป็น reference (4 + 4 = 8 กับ 3.2 + 6.8 = 10) หรือใช้ฝันเด่นเป็น reference (4 + 4 = 8 กับ 5 + 5 = 10) ..เย้...ในที่สุดปริศนาของ twin paradox ก็คลี่คลายจนได้..

<HR width=8 SIZE=8>การเดินทางข้ามเวลา โอ๊วว..นิยายไปรึเปล่าเนี่ย..เดินทางข้ามเวลา..อืมม ที่จริงทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป สามารถพิสูจน์ได้ว่า การเดินทางข้ามเวลาเป็นไปได้ค่ะ.. น้องมิ้นท์จะให้ทายล่ะว่าเดินทางไปอนาคต กับไปอดีตอันไหนง่ายกว่ากัน ?? ..น่าจะทายถูกนะคะ.. เดินทางไปอนาคตจะง่ายกว่าค่ะ มีวิธีเยอะแยะตั้งแต่วิธีซื่อๆ เช่น แช่แข็งร่างกายไปละลายอีก 50 ปีข้างหน้า ซึ่งมีบริษัทรับทำแล้วจริงๆ ค่ะ จนถึงวิธีที่แทบเป็นไปไม่ได้อย่างการเดินทางเร็วใกล้แสงเพื่อยืดให้เวลาเดินช้าลง ที่น่าสนใจอีกอย่าง ก็คือการใช้รูหนอนของหลุมดำค่ะ อธิบายยังไงดีหว่า..คือ ตามทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปยอมให้มีทางเลือกอื่นโดยไม่จำเป็นต้องไป สิ้นสุดที่ซิงกิวลาริตี้ได้ค่ะ โดยลอดผ่านสิ่งที่เรียกว่า "รูหนอน" (Wormholes) แล้วก็ไปโผล่บริเวณอื่นในเอกภพหรือไม่ก็ อยู่ที่เดิมแต่ต่างเวลา แต่อันนี้เป็นไปได้ตามทฤษฎีเท่านั้นนะค่ะ รูหนอนเป็นเหมือนทางลัดระหว่างจุดสองจุดในกาล-อวกาศค่ะ ถ้าสามารถเดินทางในรูหนอนได้ก็จะเป็นการลดระยะเวลาในการเดินทางระหว่างสองจุด หรือเดินทางข้ามเวลา ณ จุดนั้นได้ค่ะ.. อืมม..จะเรียกว่าเป็นการเดินทางผ่าน hyperspace ก็อาจจะได้ค่ะ..เหมือนเรื่อง Contact ไง..อันที่จริงนักฟิสิกส์ที่เชี่ยวชาญ กลศาสตร์ควอนตัมพูดถึงรูหนอนไว้เหมือนกันค่ะว่าอาจจะหาพบใน "ควอนตัมโฟม" (Quantum Foam)...แน่ะ ศัพท์ใหม่อีกแล้ว แหะๆๆ.. ควอนตัมโฟมเป็นโมเดลสมมติตามทฤษฎีที่อยู่ในระยะน้อยกว่า Planck's length ค่ะ ( Planck's length เป็นระยะ ที่สั้นที่สุดตามทฤษฎีค่ะ เท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางได้ในช่วง Planck's time) แล้วถ้าพบจริงๆ ล่ะก็อาจจะเอามายืดออก เพื่อสร้างรูหนอนขนาดใหญ่สำหรับเดินทางได้...โอ๊วว..ซับซ้อนน่าดูเลย .. ทีนี้ถ้าไม่สามารถหารูหนอนได้ก็สร้างเองได้ค่ะ โดยใช้สิ่งที่ได้มาจาก Casimir Effect ค่ะ..คือว่า เค้าวัดแรงจากประจุบนแผ่นโลหะสองแผ่นที่วางใกล้ๆ กันมากๆ แล้วพบว่าโฟตอน สามารถเดินทางได้เร็วกว่าความเร็วแสงนิดนึงค่ะ (ที่ดีที่สุด เร็วกว่าประมาณ 10^-24 เท่าของแสง ที่ระยะห่าง 1 นาโนเมตร) ทีนี้เราอาจจะใช้ Casimir Effect นี่ล่ะมาใช้สร้างรูหนอน โดยสร้างแผ่นโลหะขนาน 2 คู่ แต่ละคู่จะเป็นประตูของรูหนอนค่ะ.. ทีนี้ก็ทำการอัดประจุลงไปที่แผ่นโลหะขนานด้วยพลังงานเยอะมากๆๆๆๆ เอาแผ่นโลหะทั้งสองคู่มาวางใกล้ๆ กันพลังงานที่สะสม จะทำให้กาล-อวกาศบริเวณนั้นแยกออกเป็นช่อง แล้วก็เชื่อมแผ่นโลหะคู่ทั้งสองด้วยรูหนอนค่ะ ..หลังจากนั้นเราสามารถเอา แผ่นโลหะคู่นึงไปไว้ที่ไหนก็ได้โดยรูหนอนจะยังคงเชื่อมมันไว้ด้วยกันตลอด ทีนี้เพียงแค่ก้าวเข้าประตูก็จะทำให้เราไปโผล่ที่ ตำแหน่งอื่นในกาล-อวกาศได้ค่ะ ..นี่ไม่ได้โม้นะเนี่ย อ่านมาเล่าต่อเฉยๆ อ้ะ ปัญหาก็คือจะหาพลังมหาศาลมาเปิดประตูได้ยังไง น่ะสิคะ ^^"

ทีนี้เรื่องการย้อนเวลาบ้าง..อันนี้ล่ะยากค่ะ (ฮอว์กิ้งบอกว่าอย่างน้อยก็ไม่มีหลักฐานว่ามนุษย์ในอนาคตเดินทางกลับมาดูยุคปัจจุบัน .. แปลว่าเราอาจจะไม่สามารถเดินทางย้อนอดีตได้เลย ..เหอะๆๆ) ขนาดเดินทางไปอนาคตตามทฤษฎี ก็ยังแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย ที่จะเดินทางกลับมาปัจจุบันอีกครั้ง คือปากทางเข้าของรูหนอนต้องเปิดอยู่ตำแหน่งเดิมในกาล-อวกาศถึงจะกลับมาได้น่ะค่ะ .. อย่างไรก็ตามทฤษฎีว่ากันว่าถ้าเดินทางได้เร็วกว่าแสงเราจะย้อนอดีตได้ค่ะ.. แต่ไอน์สไตน์บอกว่าแสงเดินทางได้เร็วที่สุดแล้ว ไม่มีอะไรเดินทางได้เร็วกว่านี้นี่นา ... ก็ไม่เชิงค่ะ.. หลังยุคไอน์สไตน์มีคนพบว่ามีความเป็นไปได้ที่อนุภาคจะเดินทางเร็วกว่าแสง โดยไม่ขัดกับทฤษฎีสัมพันธภาพ อนุภาคนั้นเค้าตั้งชื่อไว้ว่า "เตคีออน" (Tachyon) ค่ะ .. เตคีออนเป็นอนุภาคตามทฤษฎี ที่หาได้จากการใช้เลขเชิงซ้อนแทนจำนวนจริง เตคีออนจะมีมวลเป็นค่าจินตภาพค่ะ แต่มีพลังงานและโมเมนตัมเป็นจำนวนจริง ตอนนี้ยังไม่มีใครพบเตคีออนจริงๆ หรอกนะคะ และอาจจะหาไม่พบเลยก็ได้ แต่ถ้าค้นพบเตคีออนจริงๆ ก็เป็นความหวัง ในการเดินทางด้วยความเร็วเหนือแสงล่ะค่ะ..

นอกจากเตคีออนแล้วยังมีทฤษฎีอื่นๆ ในการเดินทางเร็วเหนือแสงอีกค่ะ รูหนอนก็เอามาใช้ได้ค่ะ หรือที่น่าสนใจอีกอันคือ การชลอความเร็วแสงด้วยเส้นคอสมิค (Cosmic String) ...เส้นคอสมิคเป็นเส้นในจินตนาการที่ความหนาแน่นสูงมาก ..ขนาดทำให้อวกาศที่แบนราบบิดจนเป็นกรวยได้ .. ที่สำคัญคือ มากพอที่จะทำให้โฟตอนที่ตรงไปสู่เส้นคอสมิค เดินทางได้ช้ากว่าโฟตอนที่เริ่มจากจุดเดียวกันแต่อ้อมเส้นคอสมิคไปที่ปลายทาง ดังนั้นมันก็เสมือนว่าเดินทางได้เร็วกว่าแสงค่ะ แต่ทุกวันนี้ทุกอย่างยังคงเป็นทฤษฎีบนกระดาษค่ะ ยังไม่มีใครพบทางที่จะสร้างเครื่องมือเดินทางข้ามเวลาได้เลย แต่ถึงอย่างนั้นหลายคนก็เริ่มคิดถึงผลกระทบของการเดินทางข้ามเวลาไว้แล้ววว...

<HR width=8 SIZE=8>"The Grandfather Paradox" Paradox มาอีกแล้วค่ะ... ทีนี้เป็นปัญหาของการย้อนเวลาค่ะ ถ้าเราสามารถย้อนเวลาได้จริงๆ จะเกิดอะไรขึ้นหากเราไปเปลี่ยนแปลงประวัติศาสตร์ ??? .. หรือแม้แต่เปลี่ยนการกำเนิดของตัวเราเอง ? อย่างเช่น ทำให้ปู่ของเราตาย หรือไม่ก็ไม่เจอย่า ทำให้ไม่เกิดรุ่นพ่อ เราก็จะไม่กำเนิดขึ้นมาบนโลก .. ทีนี้ถ้าเราไม่เกิดมาบนโลก ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง แล้วเราจะย้อนกลับไปทำให้ปู่เราตายได้ยังไงล่ะ ?? ..นี่ล่ะค่ะ the grandfather paradox .. ปัจจุบันเรายังหาตอบ ให้คำถามนี้ไม่ได้แน่นอนนัก แต่ก็มีคนตั้งทฤษฎีขึ้นมาเพื่อเอาไว้ตอบคำถามนี้ค่ะ นักวิทยาศาสตร์อธิบายในเชิงปรัชญาไว้ว่า "จักรวาลคู่ขนานถูกสร้างขึ้นตลอดเวลา" .. หือ?? อะไรน้อ จักรวาลคู่ขนาน.. อันนี้ต้องแยกแยะคำว่าจักรวาลออกจาก เอกภพให้ชัดเจนนะคะ สองคำนี้ไม่เหมือนกัน ..เราคงพบว่าตลอดชีวิตเรามีทางเลือกและการตัดสินใจเกิดขึ้นตลอดเวลา.. เคยสงสัยมั้ยคะว่าถ้าเราตัดสินใจอะไรบางอย่างในอดีตเป็นอีกแบบจะเกิดอะไรขึ้น ? ..อืมม.. เค้าอธิบายว่าทุกครั้งที่ตัดสินใจจะมี จักรวาลคู่ขนานเกิดขึ้นมาเสมอค่ะ อาจจะมากกว่า 1 คู่จักรวาลด้วย หากเราตัดสินใจอะไรไปแล้วเราก็จะอยู่ในจักรวาลอันหนึ่ง และไม่สามารถจะรู้ได้เลยว่าจักรวาลคู่ขนานที่สร้างขึ้นมาจะเป็นอย่างไร กรณีของ the grandfather paradox อาจจะบอกได้ว่า ขณะเวลาที่ตัดสินว่าคุณปู่จะอยู่หรือจะไปน่ะ มีจักรวาลสร้างรอไว้แล้วสองทาง จักรวาลนึงคือคุณปู่มีชีวิตต่อไป จักรวาลนี้ เป็นอันเดียวกันกับที่เราอยู่ (เพราะมีปู่ เราถึงมีตัวตนน่ะค่ะ) อีกจักรวาลนึงคือจักรวาลที่คุณปู่ตาย ซึ่งไม่มีตัวตนของเรา ทั้งสองจักรวาลมีอยู่ทั้งคู่และดำเนินไปขนานกันตามแกนเวลาค่ะ.. ก็เลยเรียกว่าจักรวาลคู่ขนาน แม้ว่าเราจะเป็นคนเดินทาง ย้อนอดีตไปทำให้ปู่ของเราตายก็ไม่มีผลอะไรกับเราเลย เพราะเรายังคงอยู่ในจักรวาลเดิม ไม่มีทางหลุดไปอยู่อีกจักรวาลหนึ่ง หรือแม้แต่จะรู้ได้เลยว่าอีกจักรวาลหนึ่งเป็นอย่างไร..ทีนี้ถ้าคิดละเอียดๆ จะพบว่าไม่จำเป็นต้องมีแค่สองจักรวาลคู่ขนาน สำหรับเหตุการณ์ใดๆ ค่ะ แต่จะมีเท่ากับความเป็นไปได้ทั้งหมดที่จะเกิดขึ้นหลังเหตุการณ์นั้นผ่านไป .. อืมม .. น้องมิ้นท์เคยคุยกับ HAL9000 เรื่องนี้ล่ะค่ะ น้องมิ้นท์เคยอ่านเจอว่า การตัดสินทั้งหมดไม่ได้อยู่ที่มนุษย์ แต่อยู่ที่ควอนตัมค่ะ ..แม้แต่เรื่อง the grandfather paradox ก็ถูกตัดสินโดยควอนตัมในขณะนั้นว่าปู่จะตายหรือไม่ และจะเดินไปสู่จักรวาลอันไหน..HAL9000 เสนอว่าถ้าเป็นเพราะควอนตัมจริง จำนวนความเป็นไปได้หลังเหตุการณ์ใดๆ น่าจะมีความสัมพันธ์กับจำนวนอนุภาคทั้งหมด ในเอกภพค่ะ เพราะคิดกันว่าสถานะควอนตัมของอนุภาคเป็นตัวกำหนดความเป็นไปได้ทั้งหมด ส่วนอัตราการเกิดจักรวาลคู่ขนาน ถ้าคิดตามควอนตัมเราจะถูกจำกัดที่ Planck's time ค่ะ..ก็เลยคิดกันว่าเมื่อเวลาผ่านไป 1 Planck's time ก็น่าจะมีการสร้าง จักรวาลคู่ขนานขึ้นมา 1 ครั้ง ..ดังนั้นใน 1 วินาทีจะมีจักรวาลคู่ขนานมากมายมหาศาลเลยล่ะค่ะ..ความคิดเล่นๆ ของเราตรงนี้ จะจริงมั้ยก็ต้องรอดูกันต่อค่ะ .. น้องมิ้นท์กับ HAL9000 แค่เดาไปตามจินตนาการเฉยๆ .. ไม่ได้รู้เรื่องละเอียดหรอกค่ะ ก็เราเป็นแค่นักคอมพิวเตอร์นี่คะ..คิดอะไรแปลกๆ ได้ขนาดนี้ก็ดีแล้ว เหอะๆๆ....แต่ยังไงก็..ขอยืมคำของอาเธอร์ ซี. คลาร์ค (Arthur C. Clark) มาพูดซะหน่อย ..ถ้ายังไม่มีใครคิดเรื่องนี้มาก่อน "จำไว้นะคะว่า เคยอ่านเรื่องนี้มาแล้ว และน้องมิ้นท์กับ HAL9000 เป็นคนคิดมันขึ้นมา.." หึๆๆๆ จะจริงหรือไม่จริง หลังจากนี้ก็คงต้องปล่อยให้นักฟิสิกก์กับนักคณิตศาสตร์หาคำตอบกันต่อไป ..เอาล่ะค่ะ...บทความนี้ก็จบจริงๆ ละ.. เอาไว้มีเวลาจะเขียนให้อ่านอีกนะคะ...บ๊ายบายค่าา..*^^*

 

@_@

 

เวลาแต่ละคนต่างกัน เลยเป็นเหตุให้คนเราแก่ลงช้าต่างกัน

เรื่องจักรวาลคู่ขนานเนี่ยเมื่อเริ่มก่อตั้งเวปนี้ขึ้นมาเป็นเรื่องที่พูดกันมากเลยนะ

 

เรื่องจักรวาลคู่ขนาน รู้สึกจะมีจักรวาลอยู่ทั้งหมด 125 จักรวาลนะ อ้างอิงจาก หนังเรื่อง The One ฮ่า ๆ

 

โอ้ จริงดิ

 

ดีจัง...

 

-เคยเห็นหมอนี่ออกสารคดีอยู่ครับ ทางช่อง Discovery น่าสนใจดี

 

เคยอ่านเรื่องประวัติย่อของกาลเวลาแล้ว อ่านไม่รู้เรื่องอ้ะ -"-

มันลึกซึ้งเกินไปคะ อ่านไปซักสามสี่บทก็งงติ้วแล้ว...

 

คงต้องพอรู้เรื่องทฤษฏีสัมพันธภาพของไอสไตน์ด้วยถึงจะรู้เรื่อง เหอๆๆ

 

น่าสนใจมากเลยนะคะ แต่ว่าค่อนข้างเป็นวิทยาศาสตร์ที่เข้าใจได้ยากไปนิดนึง พอจะมีใครช่วยอธิบายให้เข้าใจง่ายกว่านี้มั๊ยคะ

 

ลองหาหนังสือเล่มที่ว่ามาอ่านกันนะครับ เนื้อหาในนั้นคนไม่เข้าฟิสิกก็สามารถเข้าใจได้โดยง่าย

 

เอ่อทำศึกษา ระบบสุริยะแต่แนว ยาวอ่ะ ไม่ดูแนวขวาง มั่งหรอ ???จิงมะล่ะ อาจมีดาวที่เราคิดไม่ถึงก้อได้

 

อิคิวซัง: ท่านอาจารย์ครับ อนุภาค มันมีรูปร่างหน้าตาอย่างไรครับ?

Isac Newton: เป็นจุดเล็กๆ เหมือนไข่ช้าง

String Theory: บ่แม่นเด้อ อนุภาค มันเป็นเส้นๆเหมือนก้วยเตี๋ยว

Super-String: เอ้อเป็นเส้นๆ แต่ไม่เหมือนก้วยเตี๋ยว เพราะว่ามันขดไป
ขดมายุ่งเหยิงใน 10 มิติ โดยสรุปแล้ว เป็นเส้นอีนุงตุงนังเหมือนบะหมี่โคคา

M Theory: "บะหมี่โคคา?"... ยังไม่ใช่แต่ใกล้เคียง ถ้าเอาให้ชัดๆ
อนุภาคเป็นเหมือนเส้นบะหมี่โคคา รวมกันทั้ง 5 รส (เป็ดตุ๋น, นำ้ใส,
ก๋วยจับ, ต้มยำ, และ สุกี้) ดังนั้น เดิมที่เคยมี 10 มิติ ก็จะกลายเป็น
11 มิติ

อิคิวซัง: ถ้าอย่างนั้น แก้สมการของ M-Theory ก็ไม่วุ่นวายเหรอครับท่าน

M-Theory: เว้ย.... ไม่รู้เส้นไหนเป็นเส้นไหนเลยว่ะ
-------------------------------------------
เอามาจาก www.vcharkarn.com คับ ตลกดี

 

เอกภพตามความคิดของเรา ***

ประวัติย่อของกาลเวลา

สตีเฟน ฮอร์กิ้ง

แปลโดย รอฮีม ปรามาท



ครั้งหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงท่านหนึ่ง (บางคนบอกว่าเป็นเบอร์ทรันด์ รัสเซล-Bertrand Russell) ได้บรรยายเกี่ยวกับดาราศาสตร์ให้กับสาธารณะชนได้ฟัง โดยอธิบายถึงการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ และดวงอาทิตย์โคจรรอบศูนย์กลางของกลุ่มดาวที่เรียกว่ากาแล็กซี่ เมื่อจบการบรรยายสตรีชราที่ท้ายห้องสมุดได้ลุกขึ้นกล่าวว่า กฐสิ่งที่คุณพูดเป็นเรื่องเหลวไหลกฑ นักวิทยาศาสตร์ผู้นั้นยิ้มเยาะก่อนจะถามว่า กฐแล้วเต่ายักษ์อยู่บนอะไรครับ คุณยายกฑ สตรีชราหยุดคิด แล้วตอบว่า กฐคุณฉลาดมากพ่อหนุ่ม ฉลาดมาก แต่เต่ายักษ์ก็ยืนอยู่บนเต่าอีกตัวกันลงมาเรื่อยๆกฑ

คนส่วนใหญ่อาจจะคิดว่า ภาพของเอกภพที่มีเต่ายักษ์เรียงซ้อนไม่มีที่สิ้นสุด เป็นเรื่องตลก แต่ทำไมเราถึงคิดว่าสิ่งที่เรารู้อธิบายเอกภพได้ดีกว่านั้น เรารู้อะไรบ้างเกี่ยวกับเอกภพ และเรารู้สิ่งเหล่านั้นได้อย่างไรเอกภพมาจากไหนกันแน่ และจะเป็นอย่างไรต่อไป เอกภพมีจุดเริ่มต้นหรือไม่ และถ้ามีก่อนหน้านั้นมีสภาพเป็นอย่างไร ลักษณะที่แท้จริงของกาลเวลาคืออะไร กาลเวลามีจุดสิ้นสุดหรือเป็นนิรันดร์ เราจะสามารถเดินทางย้อนกลับไปในกาลเวลาได้หรือไม่ ความก้าวหน้าทางฟิสิกส์ ซึ่งส่วนหนึ่งเกิดจากเทคโนโลยี่ใหม่ๆที่น่าอัศจรรย์ นำมาซึ่งแนวทางคำตอบต่อปริศนาเหล่านี้บ้างแล้ว วันหนึ่งข้างหน้าคำตอบที่ได้รับอาจแจ่มแจ้ง เช่นเดียวกับการที่โลกฟ

ย้อนหลังไปเมื่อประมาณ 340 ปีก่อนคริสต์กาล อริสโตเติ้ล นักปรัชญาชาวกรีกได้เขียนหนังสือชื่อ On the Heavens ให้เหตุผลสองข้อ ที่ทำให้น่าเชื่อว่า โลกมีลักษณะทรงกลมมากกว่าที่จะเป็นรูปแบนราบ เหตุผลข้อที่หนึ่ง เขาเชื่อว่าจันทรุปราคาเกิดจากการที่โลกเข้าไปอยู่ตรงกลางระหว่างดวงอาทิตย์กับดวงจันทร์ ดังนั้นการที่เงาของโลกซึ่งทาบทับที่ดวงจันทร์เป็นรูปกลมเสมอ ก็เพราะโลกมีลักษณะกลม ถ้าหากว่าโลกมีลักษณะแบนราบ เงาที่ปรากฎก็จะต้องเป็นแนวเรียวยาว หรือเป็นรูปไข่ นอกเสียจากว่าทุกครั้งที่เกิดจันทรุปราคาโลกจะหันแนวราบเข้าหาดวงอาทิตย์เสมอ เหตุผลข้อที่สอง ชาวกรีกทราบจากการเดินทางไปยังดินแดนต่างๆ ว่าดาวเหนือจะปรากฎบนท้องฟ้าในดินแดนตอนใต้ ต่ำกว่าจุดที่ปรากฎบนท้องฟ้าของดินแดนตอนเหนือ เนื่องจากดาวเหนืออยู่ ณ ตำแหน่งที่สูงขึ้นไปจากบริเวณขั้วโลกเหนือ เมื่อผู้สังเกตุการณ์อยู่บริเวณขั้วโลกเหนือ ดาวเหนือจะปรากฎบริเวณเหนือศีรษะ แต่สำหรับผู้ที่มองจากบริเวณเส้นศูนย์สูตร ดาวเหนือจะปรากฎอยู่ใกล้กับขอบฟ้า และจากตำแหน่งที่ปรากฎบนท้องฟ้าที่แตกต่างกันนี้ อริสโตเติ้ลได้คาดคะเนว่าระยะทางรอบโลกน่าจะมีความยาวประมาณ 400,000 stadia ซึ่งไม่มีใครทราบแน่ชัดว่าเทียบกับหน่วยวัดปัจจุบันได้เท่าไร แต่เชื่อกันว่าอริสโตเติลอาจจะคาดคะเนความยาวเส้นรอบวงของโลกยาวไปเกือบ 2 เท่านอกจากนี้ชาวกรีกยังมีเหตุผลข้อที่สามที่ชี้บ่งว่าโลกกลม ได้แก่การที่เรามองเห็นเสากระโดงเรือได้จากระยะไกล ก่อนที่เห็นลำตัวเรือ ขณะที่เรือกำลังแล่นเข้าหาฝั่ง

อริสโตเติ้ลเชื่อว่า โลกหยุดนิ่งอยู่กับที่ ขณะที่ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ต่างพากันเป็นโคจรรอบโลกเป็นวงกลม ความเชื่อเช่นนี้อยู่บนพื้นฐานความคิดว่า โลกคือศูนย์กลางของเอกภพ และการเคลื่อนไหวในลักษณะวงกลมเป็นสิ่งที่สมบูรณ์มากที่สุด ต่อมาในคริสต์ศตวรรษที่ 2 ปโตเลมี ( Ptolemy ) ได้ต่อเติมในรายละเอียด สร้างขึ้นเป็นแบบจำลองทางจักรวาลวิทยาฉบับสมบูรณ์ โดยมีโลกเป็นศูนย์กลาง แวดล้อมด้วยทรงกลม ซึ่งเป็นเส้นทางโคจรของดวงจันทร์ ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ 5 ดวงที่รู้จักกันในขณะนั้น ซึ่งได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัส และดาวเสาร์ และวิถีโคจรของดาวเคราะห์ยังมีวงโคจรเล็กๆ ตามแนวของวงโคจรใหญ่ ซึ่งใช้ในการอธิบายความผันแปรของตำแหน่งดาว ที่ปรากฎบนท้องฟ้า ที่วงนอกสุดเป็นเส้นทางโคจรของดาวประจำที่ ซึ่งมองเผินๆ จะดูว่าอยู่ตำแหน่งเดิม เมื่อเทียบกับดวงดาวอื่นๆ แต่แบบจำลองระบุว่า ดาวเหล่านี้เคลื่อนที่ไปในลักษณะเป็นกลุ่ม เลยออกไปจากเส้นวงโคจรสุดท้าย ไม่ปรากฎคำอธิบายที่ชัดเจน ถือป็นเขตแดนที่มนุษย์ไม่อาจหยั่งถึงได้



<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" /><v:shapetype id=_x0000_t75 path=" m@4@5 l@4@11@9@11@9@5 xe" stroked="f" filled="f" o:spt="75" oreferrelative="t" coordsize="21600,21600"><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0 "></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0 "></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1 "></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2 "></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth "></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight "></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1 "></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2 "></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth "></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0 "></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight "></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0 "></v:f></v:formulas><vath o:connecttype="rect" gradientshapeok="t" o:extrusionok="f"></vath><?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-comfficeffice" /><o:lock v:ext="edit" aspectratio="t"></o:lock></v:shapetype><v:shape id=_x0000_s1025 style="WIDTH: 115.5pt; HEIGHT: 122.25pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75"><v:imagedata src="Document%201.1_files/image001.jpg" o:title="ptolemaic_1"></v:imagedata></v:shape> <v:shape id=_x0000_s1026 style="WIDTH: 116.25pt; HEIGHT: 116.25pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75"><v:imagedata src="Document%201.1_files/image003.jpg" o:title="413822433"></v:imagedata></v:shape>

เอกภพของปโตเลมี Ptolemy



กก

แบบจำลองของปโตเลมี สร้างวิธีคำนวณตำแหน่งของดวงดาวบนท้องฟ้าอย่างเป็นระบบ แต่เขากลับพบว่าในการคำนวณให้ได้ผลถูกต้องแม่นยำ จะต้องกำหนดให้วงโคจรของดวงจันทร์ในบางช่วงเคลื่อนเข้ามาใกล้โลกมากกว่าระดับปรกติ จนอาจมองเห็นดวงจันทร์มีขนาดใหญ่เป็น2เท่ามากกว่าระดับปรกติ ปโตเลมีตระหนักดีถึงจุดอ่อนข้อนี้ แต่ถึงอย่างไรแบบจำลองของเขาก็เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไป รวมทั้งศาสนาจักรด้วย เนื่องจากความสอดคล้องกับพระคัมภีร์ เพราะมีที่ว่างสำหรับสวรรค์และนรกในเขตแดนที่เลยจากเส้นทางโคจรของดาวประจำที่

ในปีคศ 1514 นิโคลัส โคเปอร์นิคัส (Nicholas Copernicus)นักบวชโปลิช ได้สร้างแบบจำลองขึ้นอีกรูปแบบหนึ่ง (ในช่วงแรก โคเปอร์นิคัสเผยแพร่แบบจำลองโดยไม่ระบุชื่อของเขา บางทีอาจเป็นเพราะหวั่นเกรงจะถูกตราหน้าว่าเป็นคนนอกรีต) เขาเสนอแนวคิดว่า ดวงอาทิตย์หยุดนิ่งและเป็นศูนย์กลาง โดยมีโลกและดาวเคราะห์ต่างๆโคจรรอบเป็นวงกลม เวลาผ่านไปเกือบร้อยปี จึงมีผู้ให้ความสนใจพิจารณาแนวคิดของเขาอย่างจริงจัง โดยนักดาราศาสตร์สองท่านได้แก่ โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Capler)ชาวเยอรมันและกาลิเลโอกาลิเลอี (Galileo Galilei)ชาวอิตาลี ได้เริ่มเผยแพร่แนวคิดสนับสนุนทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส ถึงแม้ว่าการคาดคะเนวงโคจรของดาวต่างๆ ยังไม่สอดคล้องกับผลที่ได้จากการสังเกตุการณ์มาในปีคศ 1609 ทฤษฎีของอริสโตเติลและปโตเลมีก็ถูกสั่นคลอนโดยกาลิเลโอ จากการสังเกตุการณ์ท้องฟ้ายามค่ำคืนผ่านทางกล้องโทรทรรศน์ซึ่งเพิ่งสร้างขึ้น กาลิเลโอพบว่าดาวพฤหัสมีดาวบริวารขนาดเล็กหรือดวงจันทร์โคจรอยู่รอบๆ ซึ่งหมายความว่าดาวทุกดวงบนท้องฟ้าไม่ได้โคจรรอบศูนย์กลางของโลก ตามที่อริสโตเติลและปโตเลมีเข้าใจ แต่ยังมีความเป็นไปได้ว่า โลกหยุดนิ่งและเป็นศูนย์กลางของเอกภพ การที่มองเห็นดวงจันทร์บริวารโคจรรอบดาวพฤหัส อาจมีผู้แย้งว่า เป็นเพราะดาวเหล่านั้นมีวิถีโคจรที่สลับซับซ้อน จนทำให้เกิดความเข้าใจผิด แต่ถึงอย่างไรก็ตาม การค้นพบนี้ก็ช่วยทำให้ทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส มีน้ำหนักมากขึ้น ขณะเดียวกันเคปเลอร์ได้เริ่มปรับปรุงทฤษฎีของโคเปอร์นิคัส โดยระบุว่าวงโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ ไม่ได้เป็นรูปวงกลม แต่เป็นรูปไข่หรือวงรี ซึ่งทำให้การคาดคะเนตำแหน่งดาวตรงกับผลที่ได้จากการสังเกตุการณ์

แต่การที่เคปเลอร์ค้นพบวงโคจรรูปวงรีโดยบังเอิญ ไม่ได้ช่วยไขปริศนาสำคัญทางทฤษฏีที่ว่า โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้อย่างไร มาในปีคศ 1687 เซอร์ไอแซค นิวตัน ได้เขียนหนังสือชื่อว่า Philosphia Naturalis Principia Mathematica ซึ่งถือว่าเป็นผลงานที่สำคัญที่สุดชิ้นหนึ่งในวงการฟิสิกส์ นิวตันไม่เพียงแต่อธิบายถึงการเคลื่อน ที่ไปในอวกาศและเวลา แต่เขายังได้สร้างหลักการคำนวณเพื่อวิเคราะห์การเคลื่อนที่เหล่านั้นด้วย นอกจากนี้เขาเป็นผู้ประกาศหลักการเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงที่ว่า ดวงดาวแต่ละดวง ในเอกภพล้วนมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน และจะเพิ่มกำลังตามขนาดและระยะใกล้ระหว่างดาวแต่ละดวง



<v:shape id=_x0000_s1027 style="WIDTH: 108pt; HEIGHT: 127.5pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75"><v:imagedata src="Document%201.1_files/image005.jpg" o:title="Copernicus"></v:imagedata></v:shape> <v:shape id=_x0000_s1028 style="WIDTH: 120pt; HEIGHT: 138pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75"><v:imagedata src="Document%201.1_files/image007.jpg" o:title="copernicus2-1"></v:imagedata></v:shape>

Copernicus Universe



แรงชนิดนี้เป็นแรงชนิดเดียวกันกับแรง ที่ทำให้วัตถุตกลงยังพื้นโลก (เรื่องเล่าที่ว่านิวตันค้นพบแรงโน้มถ่วงจากการที่ลูกแอปเปิ้ลหล่นใส่ศีรษะนั้น ไม่มีหลักฐานยืนยัน นิวตันเพียงแต่เคยพูดว่า ความคิดเกี่นวกับแรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นระหว่างที่เขานั่งคิดไตร่ตรองอย่างมีสมาธิ และมองเห็นลูกแอปเปิ้ลหล่นจากต้น) นิวตันยังก้าวต่อไป โดยแสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงเป็นสาเหตุที่ทำให้โลกและดางเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี และดวงจันทร์โคจรรอบโลกเป็นวงรีด้วยเช่นกัน

แบบจำลองของโคเปอร์นิคัส เข้าแทนที่แผนที่ทรงกลมของปโตเลมี และขจัดแนวคิดที่ว่าเอกภพมีขอบเขต ส่วนบรรดาดาวประจำที่ที่ไม่เปลี่ยนแปลงตำแหน่งแยกจากกัน ถึงแม้จะเคลื่อนไปบนท้องฟ้าจากการที่โลกหมุนรอบตัวเอง เชื่อกันว่าเป็นเพราะดาวประจำที่ เป็นดาวที่มีลักษณะเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ แต่อยู่ห่างไกลออกไปมาก

ตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงนิวตันเชื่อว่าดวงดาวแต่ละดวงมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วดาวแต่ละดวงจึงไม่น่าที่จะหยุดนิ่ง สิ่งที่เป็นปริศนาในขณะนั้นคือก็คือ ทำไมดวงดาวทั้งหลายจึงไม่ถูกแรงโน้มถ่วงดึงเข้ามากองรวมอยู่ด้วยกัน เมื่อปีคศ 1691ในจดหมายที่เขียนถึงริชาร์ด เบนท์ลีย์ (Richard Bentley) นักคิดชั้นแนวหน้าอีกคนในยุคนั้น นิวตันระบุว่าเป็นเพราะดวงดาวมีจำนวนมากมายเหลือคณานับ กระจัดกระจายอยู่ในอวกาศที่กว้างใหญ่ไพศาล ไม่มีที่สิ้นสุด จึงไม่มีศูนย์กลางที่พลังดึงดวงดาวทั้งหลายเข้ามารวมกัน

ตรงจุดนี้คือตัวอย่างของจุดอ่อนที่อาจมีข้อโต้แย้งได้ เมื่อเอ่ยถึงภาวะไร้ขอบเขตไม่มีที่สิ้นสุด เพราะในเอกภพที่ไม่มีที่สิ้นสุด ทุกจุดอาจถือว่าเป็นจุดศูนย์กลาง เพราะทุกจุดล้วนแวดล้อมด้วยดวงดาวมากมายอสงไขยในทุกๆด้าน แนวทางที่ถูกต้องในการพิจารณาปัญหา ซึ่งค้นพบในระยะหลัง ต้องเริ่มต้นจาการพิจารณาสถานการณ์ ที่เอกภพมีขอบเขตจำกัด ซึ่งดวงดาวทุกดวงจะถูกแรงดึงดูดมาอยู่รวมกัน ในสภาพเช่นนั้นไม่ว่าจะเพิ่มจำนวนดาวให้กระจัดกระจายออกไปมากเท่าใด ดาวเหล่านั้นก็ต้องถูกแรงดึงดูดให้มาอยู่ที่ศูนย์กลางเสมอ ดังนั้นภายใต้กฎของแรงโน้มถ่วง จึงเป็นไปไม่ได้ที่เอกภพจะมีขอบเขตจำกัด และในปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่า เราไม่สามารถสร้างแบบจำลองของเอกภพที่ไม่มีขอบเขต แต่อยู่ในสภาวะคงที่ โดยดาวแต่ละดวงมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันได้

อีกประเด็นหนึ่งที่น่าสนใจ คือ แนวคิดในยุคก่อนศตวรรษที่ 20 ไม่มีใครพูดถึงการขยายตัวหรือการหดตัวของเอกภพ แต่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่า เอกภพคงอยู่ชั่วนิรันดร์ ในสภาพที่คงที่ ไม่เปลี่ยนแปลง หรือเอกภพอาจถูกสร้างขึ้นในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งในอดีต โดยมีลักษณะไม่แตกต่างจากปัจจุบันมากนัก การที่มีความเชื่อเช่นนี้อาจเป็นเพราะในขณะนั้นผู้คนมีแนวโน้ม ที่จะยอมรับว่า สัจธรรมมีความเป็นอมตะ และมนุษย์มีความรู้สึกมั่นคง ที่จะคิดว่าถึงแม้เขาจะแก่ตัวลงหรือตายไปแล้ว เอกภพก็จะยังคงอยู่และไม่เปลี่ยนแปลงไป

แม้แต่ผู้ที่สนับสนุนแนวความคิดของนิวตันที่ว่า เอกภพไม่ได้หยุดนิ่ง ก็ไม่ได้เอ่ยถึงการขยายตัวของเอกภพ แต่พวกเขาพยายามปรับปรุงทฤษฎีแรงโน้มถ่วง โดยทำให้แรงโน้มถ่วงมีกำลังผลักในระยะที่ห่างไกลออกไป โดยไม่ส่งผลกระทบต่อการคำนวณการเคลื่อนไหวของดาวเคราะห์ต่างๆ ขณะที่การกระจายของดวงดาวในสถาวะไร้ขอบเขต ยังคงมีดุลยภาพ จากการที่แรงดึงดูดระหว่างดาวที่อยู่ใกล้กันมีความสมดุลกับแรงผลักจากดาวที่อยู่ห่างไกล ออกไป อย่างไรก็ตามในปัจจุบันเราพบว่าดุลยภาพในสถาวะดังกล่าวไม่ยั่งยืน เพราะถ้าหากดาวในบางเขตเคลื่อนเข้าใกล้ซึ่งกันและกัน แม้เพียงเล็กน้อย แรงดึงดูดระหว่างกันจะมีพลังเหนือแรงผลัก และดาวจะเคลื่อนตัวเข้าหากันในที่สุด ในทางตรงข้าม ถ้าหากดาวเคลื่อนตัวออกห่างกัน แรงผลักก็จะมีพลังเหนือกว่าแรงดึงดูด และผลักให้ดาวเคลื่อนตัวแยกออกจากกันไปเรื่อยๆ

<v:shape id=_x0000_s1029 style="WIDTH: 86.25pt; HEIGHT: 86.25pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75"><v:imagedata src="Document%201.1_files/image009.jpg" o:title="3329007"></v:imagedata></v:shape>

Isaac Newton

อีกแนวคิดหนึ่งที่คัดค้านความเชื่อที่ว่า เอกภพหยุดนิ่งไม่เปลี่ยนแปลงเป็นของ ไฮน์ริช โอลเบอร์(Heinrich Olbers) นักปรัชญาชาวเยอรมัน เขามีผลงานเกี่ยวกับทฤษฎีนี้ในปีคศ 1823 อันที่จริงแนวคิดของนิวตันได้สร้างให้เกิดคำถาม และข้อโต้แย้งตามมามากมาย และผลงานของโอลเบอร์ก็ไม่ใช่ งานเขียนชิ้นแรก ที่เสนอข้อโต้แย้งที่มีเหตุผล แต่ถือว่าผลงานของเขาเป็นชิ้นแรก ที่ได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง ปัญหาของแนวคิดเอกภพไม่มีที่สิ้นสุด แต่อยู่ในสภาวะคงที่ อยู่ที่ว่าแนวของสายตาที่มองขึ้นไปบนท้องฟ้าทุกจุด ในที่สุดแล้วจะต้องบรรจบกับพื้นผิว ของดวงดาวดวงใดดวงหนึ่งเสมอ เพราะดาวมีจำนวนมากมายมหาศาล ไม่สิ้นสุด นั่นเท่ากับว่าท้องฟ้าทั้งหมดที่เรามองเห็นจะต้องสว่างจ้าพอพอกับพื้นผิวของดวงอาทิตย์ ไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน โอลเบอร์ให้เหตุผลว่า การที่ท้องฟ้าไม่ได้สว่างไสวไปทั้งหมด เป็นเพราะแสงของดวงดาวที่อยู่ห่างไกลออกไปมืดมัว คงเพราะถูกวัตถุในอวกาศดูดซับไป อย่างไรก็ตาม ถ้าหากเป็นเช่นนั้นจริง วัตถุในอวกาศที่ดูดซับแสงของดวงดาวต่างๆเข้าไป ก็ต้องมีความร้อนสูงขึ้น จนในที่สุดจะสุกสว่างเช่นเดียวกับดาวฤกษ์ต่างๆ ดังนั้นหนทางเดียวที่จะหลีกเลี่ยงการนำไปสู่ข้อสรุปที่ว่า ท้องฟ้าทั้งในเวลากลางวันและกลางคืน จะต้องสว่างพอพอกับพื้นผิวของดวงอาทิตย์ ก็คือการตั้งสมมุติฐานว่า บรรดาดาวฤกษ์ต่างๆ ไม่ได้ส่องแสงอยู่ตลอดกาล แต่เริ่มส่องแสง ณ ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่งในอดีต ดังนั้นวัตถุที่ดูดซับแสงของดวงดาวต่างๆ เข้าไป จึงยังไม่มีความร้อนมากพอที่จะสุกสว่าง เหมือนกับดาวฤกษ์หรือแสงจากดาว ที่อยู่ห่างไกล ออกไปมากๆ อาจยังเดินทางมาไม่ถึงโลก แต่การคิดเช่นนี้ก็นำเราไปสู่คำถามที่ว่า แล้วอะไรที่ทำให้ดวงดาวต่างๆ เริ่มส่องแสงออกมาตั้งแต่แรกเริ่ม

นานมาแล้วที่ผู้คนพยายามหาคำตอบเกี่ยวกับจุดเริ่มต้นของเอกภพ ตามแนวคิดของนักจักรวาลวิทยาในยุคต้นๆ และตามความเชื่อทางศาสนา เอกภพถือกำเนิดขึ้น ณ ช่วงเวลาหนึ่งในอดีตที่ไม่ห่างไกลนัก เหตุผลพื้นฐานข้อหนึ่งของแนวคิดนี้ได้แก่ ความรู้สึกที่ว่า จะต้องมี กฐผู้ที่เป็นต้นกำเนิดของทุกสรรพสิ่งกฑ(First Cause) เพื่ออธิบายการดำรงอยู่ของเอกภพ (ภายในเอกภพเรามักอธิบายถึงเหตุการณ์หนึ่ง ว่ามีสาเหตุมาจากเหตุการณ์ก่อนหน้านั้นเสมอ ดังนั้น ในการอธิบายการดำรงอยู่ของตัวเอกกภพเอง เมื่อคำนึงถึงหลักการนี้ ผลก็คือเอกภพต้องมีจุดเริ่มต้น) อีกแนวคิดหนึ่งเป็นของ นักบุญออกุสติน ท่านเขียนไว้ในหนังสือ The City of God ชี้ว่าอารยธรรมมนุษย์เจริญก้าวหน้ามาอย่างต่อเนื่อง และเรายังคงจดจำได้ว่า ใครทำอะไรไว้บ้าง ใครสร้างหรือพัฒนาเทคนิคอะไรบ้าง ดังนั้นมนุษย์และอาจรวมถึงเอกภพด้วย จึงไม่น่าจะเกิดขึ้นมานานมากนัก นักบุญออกัสตินอาศัยพื้นฐานอ้างอิงจากพระคัมภีร์เจเนซีส ว่าด้วยการกำเนิดโลกและมนุษย์ คาดคะเนว่าเอกภพถือกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อนคริสต์กาล ซึ่งนักโบราณคดีเชื่อว่า เป็นช่วงเริ่มต้นของอารยธรรมมนุษย์

อริสโตเติ้ลและเมธีกรีกคนอื่นๆ ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดที่ว่าเอกภพถูกสร้างขึ้น เพราะต้องอิงอยู่กับอำนาจอันศักดิ์สิทธิ์มากเกินไป พวกเขาเชื่อว่าเผ่าพันธุ์มนุษย์ และสิ่งแวดล้อมดำรงอยู่มานานแล้ว และจะดำรงอยู่ไปตลอดกาล ในส่วนของความต่อเนื่องของพัฒนาการความก้าวหน้าทางอารยธรรม พวกเขาระบุว่าในอดีตเกิดอุทกภัย หรือภัยพิบัติครั้งใหญ่ขึ้นหลายครั้ง ตามห้วงระยะเวลา ซึ่งทำให้มนุษย์ต้องย้อนกลับไปเริ่มต้นสร้างอารยธรรมขึ้นใหม่ หลายครั้ง

ปริศนาที่ว่า เอกภพมีจุดเริ่มต้นที่ใดในกาลเวลาหรือไม่ และเอกภพมีขอบเขตในอวกาศหรือไม่ ได้รับการพิจารณาอย่างลึกซึ้ง โดยนักปรัชญาชื่อ อิมมานูเอล ค้านท์(Immnuel Kant) ในงานเขียนที่ชื่อว่า Critique of Pure Reason เมื่อปีคศ 1781คานท์ระบุว่าทั้งแนวคิดเอกภพมีจุดเริ่มต้น ล้วนมีเหตุผลสนับสนุนที่มีน้ำหนักพอพอกัน เพราะถ้าหากเอกภพไม่มีจุดเริ่มต้น เวลาที่เกิดขึ้นก่อนหน้าเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่ง จะไม่มีที่สิ้นสุด ซึ่งเป็นสภาวะที่แปลกประหลาด แต่ถ้าหากเอกภพมีจุดเริ่มต้นเวลา ก่อนหน้าจุดเริ่มต้นก็จะไม่มีที่สิ้นสุด แล้วทำไมเอกภพจึงเลือกเกิดขึ้น ณ ช่วงเวลานั้น อันที่จริงแล้วจะเห็นว่า หลักเหตุผลของค้านท์ต่อทั้งสองแนวคิดเป็นหลักเดียวกันโดยตั้งอยู่บนสมมุติฐานที่ว่า กาลเวลาย้อนหลังไปไม่มีที่สิ้นสุด ไม่ว่าเอกภพจะมีจุดเริ่มต้นหรือไม่อีกแนวคิดหนึ่งเป็นของนักบุญออกุสติน ท่านเป็นคนแรกที่เสนอแนวคิดว่า ก่อนหน้าการกำเนิดของเอกภพ เวลาไม่มีความหมาย ครั้งหนึ่งท่านถูกถามว่ากฑพระเจ้าทรงทำอะไรก่อนหน้าที่จะสร้างเอกภพกฑ แทนที่จะตอบว่า กฐพระเจ้าทรงสร้างนรกสำหรับผู้ถามเช่นนี้ กฑ นักบุญออกุสตินระบุว่า กาลเวลาเป็นส่วนหนึ่งของเอกภพที่พระเจ้าสร้างขึ้น ดังนั้นก่อนหน้าจุดเริ่มต้นของเอกภพจึงไม่มีกาลเวลา

ในยุคที่ผู้คนส่วนใหญ่พากันเชื่อว่า เอกภพมีลักษณะคงที่ ไม่มีการเปลี่ยนแปลง คำถามที่ว่า เอกภพมีจุดเริ่มต้นหรือไม่ เป็นเรื่องในแวดวงอภิปรัชญา ศาสนา และเทววิทยา และไม่ว่าจะอิงอยู่กับแนวคิดที่เอกภพเป็นนิรันดร์ไม่มีจุดเริ่มต้น หรือแนวคิดที่ว่าเอกภพมีจุดเริ่มต้น ณ ช่วงเวลาใดในอดีต ล้วนแต่สามารถอธิบายสิ่งที่ปรากฎบนท้องฟ้า ได้น่าเชื่อถือพอพอกัน มาในปีคศ

1929 เอ็ดวิน ฮับเบิ้ล (Edwin Hubble) เป็นผู้ค้นพบสิ่งที่เป็นจุดเปลี่ยนที่สำคัญ จากการสังเกตการณ์ฮับเบิ้ลพบว่า ไม่ว่าจะมองไปยังจุดใดบนท้องฟ้า บรรดากาแล็กซี่ที่อยู่ห่างไกลออกไปล้วนแล้วแต่ กำลังเคลื่อนตัวออกห่างจากโลก หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ เอกภพกำลังขยายตัวออกไป ซึ่งหมายความว่าในยุคต้นๆ ดวงดาวต่างๆ จะต้องอยู่ใกล้กันมากกว่านี้ การค้นพบนี้ได้นำไปสู่ข้อสรุปว่า ในช่วงเวลาหนึ่ง ระหว่าง 1หมื่นปีถึง 2 ล้านปีที่แล้ว สิ่งต่างๆรวมอยู่ ณ จุดจุดเดียว เป็นเอกภพที่ความหนาแน่นมีค่าเป็นอนันต์ และนับจากนั้นปริศนาเกี่ยวกับจุดเริ่มต้นของเอกภพ ก็ก้าวเข้าสู่อาณาจักรของวิทยาศาสตร์

จาการค้นพบของฮับเบิ้ล บ่งชี้ว่าในอดีตมีปรากฎการณืที่รียกว่า บิ๊กแบง (Big bang) ซึ่งเป็นช่วงที่เอกภพมีขนาดเล็กจิ๋วมากที่สุด และมีความหนาแน่นสูงไม่มีที่สิ้นสุด ภายใต้สภาวะเช่นนั้นไม่สามารถใช้กฎทางวิทยาศาสตร์ใดๆ และไม่สามารถคำนวณหรือคาดคะเนอนาคตได้ ถ้าหากมีเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น เหตุการณ์เหล่านั้น จะไม่ส่งผลใดๆ ต่อสิ่งที่เกิดขึ้นในปัจจุบัน การดำรงอยู่ของเหตุการณ์เหล่านั้น จึงไม่มีความหมาย หรืออาจกล่าวได้ว่า เวลาเริ่มต้นขึ้น ณ จุดบิ๊กแบง เพราะเวลาก่อนหน้านั้นไม่มีลักษณะที่แน่ชัด จะต้องย้ำในที่นี้ว่า จุดเริ่มต้นของกาลเวลาตามแนวคิดนี้แตกต่างจากแนวคิดที่ได้กล่าวไปแล้วทั้งหมด ตามแนวคิดเอกภพคงที่ไม่เปลี่ยนเปลง จุดเริ่มต้นของกาลเวลาจึงไม่มีความเกี่ยวพันใดๆ ในแง่กายภาพของเอกภพ ตามแนวคิดนี้พระเจ้าอาจสร้างเอกภพขึ้นในช่วงเวลาใดในอดีตก็ได้ ในทางตรงกันข้ามถ้าหากเอกภพกำลังขยายตัว จุดเริ่มต้นของเวลาจะมีความสำคัญต่อลักษณะทางกายภาพของเอกภพ พระเจ้าอาจจะสร้างเอกภพขึ้นในช่วงบิ๊กแบง หรือหลังจากนั้น แต่การสร้างเอกภพจะไม่สามารถเกิดขึ้นก่อนหน้าปรากฎการณ์ บิ๊กแบงได้ เพราะแหตุการณ์ก่อนหน้าการเกิดบิ๊กแบงไม่มีความหมาย หรือผล หรือความต่อเนื่องใดๆ ต่อเอกภพในปัจจุบัน แนวความคิดเอกภพขยายตัวไม่ได้ตัดความเป็นไปได้ ของการมีพระผู้สร้าง เพียงแต่จำกัดกรอบเวลาที่มีความเป็นไปได้ ที่พระผู้สร้างจะเริ่มต้นสร้างเอกภพ

ในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับลักษณะของเอกภพ และขบคิดปริศนาว่า เอกภพมีจุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุดหรือไม่ จะต้องมีความเข้าใจอย่างแจ่มแจ้งว่า ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์คืออะไร อธิบายอย่างสั้นๆ ก็คือ ทฤษฎีเป็นเพียงแบบจำลองของเอกภพ หรือขอบเขตจำกัดส่วนหนึ่งของเอกภพและเป็นชุดของกฎเกณฑ์ที่เชื่อมโยงแบบจำลองกับการสังเกตการณ์ของเรา มันดำรงอยู่ภายในจิตใจของเราเท่านั้น โดยไม่มีความเป็นจริงในแง่มุมอื่น นอกเหนือไปจากกฎเกณฑ์ ตามทฤษฎี (ไม่ว่าความเป็นจริงจะหมายถึงอะไรก็ตาม) ทฤษฎีที่ดีต้องมีลักษณะสำคัญ สองประการ คือ หนึ่ง จะต้องสามารถอธิบายผลของการสังเกตการณ์ในอนาคตได้อย่างแม่นยำ ยกตัวอย่างเช่น อริสโตเติ้ลเชื่อในทฤษฎีที่ว่า ทุกสรรพสิ่งล้วนประกอบขึ้นจากธาตุทั้งสี่ อันได้แก่ ดิน น้ำ ไฟ และน้ำ ซึ่งดูจะเป็นกฎเกณฑ์ที่เรียบง่าย เต่โดยเนื้อหาแล้ว ทฤษฎีเช่นนี้ไม่สามารถใช้ทำนายลักษณะเฉพาะเจาะจงของสิ่งต่างๆ ได้ คราวนี้มาดูที่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ทฤษฎีนี้มีพื้นฐานอยู่บนแบบจำลองที่ซับซ้อนน้อยกว่าดวงดาวแต่ละดวง ซึ่งดึงดูดซึ่งกันและกัน ด้วยแรงที่เพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของมวลและลดลงตามระยะห่างระหว่างกัน ด้วยทฤษฎีนี้สามารถใช้ทำนายการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ต่างๆได้โดยมีระดับความแม่นยำสูง

ทฤษฎีทางฟิสิกส์ทุกทฤษฎี ล้วนมีลักษณะเป็นทฤษฎีชั่วคราวหรืออาจกล่าวได้ว่า มีสถานะเป็นเพียงแค่สมมุติฐาน เราไม่สามารถพิสูจน์ความถูกต้องได้อย่างแท้จริง ไม่ว่าผลจาการทดลองกี่ครั้งจะออกมาสอดคล้องกับทฤษฎี เราไม่อาจมั่นใจได้ว่า ผลการทดลองครั้งต่อไปจะไม่ขัดแย้งกับทฤษฎี ในขณะที่เราอาจล้มล้างทฤษฎีเดิมได้ ด้วยผลการทดลองเพียงครั้งเดียว ที่ไม่ตรงกับการทำนายของทฤษฎี คาลร์ ปอปเปอร์ (Carl Poper) ปราชญ์ทางวิทยาศาสตร์กล่าวย้ำว่า ทฤษฎีที่ดีจะต้องสร้างการทำนาย ซึ่งตามหลักการแล้วมีโอกาศถูกพิสูจน์หักล้าง จากผลการสังเกตการณ์ได้ ทุกครั้งที่ผลการทดลองสอดคล้องกับการทำนายของทฤษฎี ทฤษฎีนั้นก็จะคงอยู่ต่อไป และความเชื่อมั่นในทฤษฎีนั้นจะมีสูงขึ้น แต่เมื่อผลการทดลองใหม่ๆไม่สอดคล้องกับทฤษฎี ทฤษฎีนั้นก็จะถูกปรับปรุงแก้ไข หรือละทิ้งไป นี่คือวิถีโดยปรกติ นอกจากนี้เราอาจตั้งคำถามถึงขีดความสามารถของผู้ที่สังเกตการณ์ ผลการทดลองได้ด้วย ในทางปฎิบัติ สิ่งที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งก็คือ ทฤษฎีใหม่ไม่อาจล้มล้างทฤษฎีก่อนหน้าได้โดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่น จากการสังเกตการณ์ด้วยวิธีการที่ความแม่นยำสูง พบว่าดาวพุธมีการโคจรเบี่ยงเบนไปเล็กน้อยจากการคำนวณตามทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ขณะที่การคำนวณตามทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ตรงกับผลที่ได้จากการสังเกตการณ์ ซึ่งถือเป็นการพิสูจน์ยืนยันความถูกต้องของทฤษฏีใหม่ แต่ในทางปฎิบัติเรายังคงใช้ทฤษฎีของนิวตันในการคำนวณ เพราะค่าความแตกต่างจากการคำนวณ ตามทฤษฎีทั้งสองมีน้อยมาก ภายใต้เงื่อนไขที่เราใช้งานในสภาพปกติโดยทั่วไป (ทฤษฎีของนิวตันมีความได้เปรียบตรงที่ สามารถใช้การคำนวณได้ง่ายกว่า ทฤษฎีของของไอน์สไตน์มาก)

เป้าหมายสูงสุดขอวิทยาศาสตร์ คือการสร้างทฤษฎีที่สามารถใช้อธิบายได้ทั้งเอกภพ แต่แนวทางที่บรรดานักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ศึกษาค้นคว้า ได้แบ่งโจทย์ออกเป็น สองส่วน คือ หนึ่ง พยายามค้นหาคำที่อธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงของเอกภพ ตามห้วงระยะเวลาต่างๆ (ถ้าหากเราทราบกฎเกณฑ์ที่กำหนดเอกภพในช่วงเวลาหนึ่ง เราจะสามารถใช้กฎเกณฑ์นั้นทำนายเอกภพในช่วงอื่นๆ ได้) ส่วนที่สอง เป็นความพยายามที่จะไขปริศนาเกี่ยวกับสภาวะแรกเริ่มของเอกภพ บางคนมองว่าวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจแต่โจทย์ส่วนแรกเท่านั้น โดยถือว่าคำถามเกี่ยวกับสภาวะแรกเริ่มเป็นเรื่องของอภิปรัชญา หรือศาสนา หลายคนคิดว่า พระเจ้าทรงอำนาจไร้ขอบเขต จะสร้างเอกภพให้ดำเนินไปอย่างไรก็ได้ ตามที่พระองค์ต้องการ ถ้าหากเป็นเช่นนั้น เอกภพก็จะต้องมีการพัฒนาการเปลี่ยนแปลงไปโดยไม่มีกฎเกณฑ์ใดๆ ขึ้นอยู่กับพระประสงค์ของพระเจ้าเท่านั้นแต่ดูเหมือนว่า พระเจ้าจะต้องการให้เอกภพวิวัฒนาการเปลี่ยนแปลงไปตามวิถีปรกติ โดยขึ้นอยู่กับกฏเกณฑ์บางอย่าง ดังนั้นจึงมีเหตุผลให้คาดหวังได้ว่า ในสภาวะแรกเริ่มก็น่าจะมีกฎเกณฑ์ที่กำหนดควบคุมด้วย

แต่ผลปรากฎว่า เป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างอภิมหาทฤษฎีเพียงทฤษฎีเดียวให้อธิบายเอกภพได้ทั้งหมด จึงมีการแตกโจทย์ออกไปเป็นส่วนย่อยๆ และสร้างทฤษฎีขึ้นอธิบายเป็นส่วนๆไป โดยแต่ละทฤษฎีอธิบายและทำนายผลจากการสังเกตการณ์ในขอบเขตจำกัด ไม่ใส่ใจต่อผล ในด้านอื่นๆ หรือไม่ก็แทนค่าด้วยชุดตัวเลขอย่างคร่าวๆ แต่บางทีการทำอย่างนี้อาจเป็นวิธีที่ผิด เพราะถ้าหากทุกสรรพสิ่งในเอกภพต่างพึ่งพาเกี่ยวโยงซึ่งกันและกันโดยพื้นฐาน ก็เป็นไปไม่ได้ ที่จะแสวงหาข้อสรุปที่สมบูรณ์ ด้วยการพิจารณาปัญหาแยกออกเป็นส่วนๆ โดยเอกเทศ อย่างไรก็ตาม ในอดีตที่ผ่านมาวิธีการเช่นนี้ก็ได้สร้างให้เกิดความก้าวหน้าไปมาก ตัวอย่างคลาสสิกคงเป็นทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันเช่นเคยทฤษฎีนี้ระบุไว้ว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาว 2 ดวงขึ้นอยู่กับมวลของดาวแต่ละดวงและระยะห่างระหว่างกัน โดยไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่ประกอบขึ้นเป็นดาว ดังนั้น ในการคำนวณเส้นทางโคจรของดาวนั้นๆ เราจึงไม่จำเป็นต้องใช้ทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้าง และการกำเนิดของดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ต่างๆ

ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์ใช้ทฤษฎีพื้นฐาน 2 ทฤษฎีในการอธิบายเอกภพ ได้แก่ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป (General theory of relativity) และทฤษฎีกลศาสตร์

ควอนตั้ม (Quantum Mechanics) ซึ่งทั้งสองทฤษฎีถือเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่20 ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป อธิบายถึงพลังของแรงโน้มถ่วงและโครงสร้างของเอกภพในระดับมหภาค จากขนาดความกว้างยาวไม่กี่ไมล์จนถึง 1ล้านล้านล้านล้านไมล์ (เลข 1ตามด้วย 0 จำนวน 24 ตัว) ซึ่งเป็นขนาดของเอกภพที่เราสังเกตการณ์ได้ ทางด้านทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตั้ม มุ่งศึกษาปรากฎการณ์ในระดับจุลภาคที่เล็กจิ๋วที่สุด ในขนาดประมาณ 1ในล้านล้านส่วนของนิ้ว แต่ทฤษฎีทั้งสองกลับขัดแย้งซึ่งกันและกัน เป็นสถานการณ์ที่ต้องมีทฤษฎีหนึ่งเป็นทฤษฎีที่ผิด ปัจจุบันหนึ่งในเป้าหมายหลักในวงการวิทยาศาสตร์ และเป็นหัวใจสำคัญของหนังสือเล่มนี้ ได้แก่ความพยายามที่จะค้นหาทฤษฎีใหม่ที่สามารถรวมทฤษฎีทั้งสองเข้าไว้ด้วยกัน นั่นคือทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบควอนตั้ม เรายังไม่พบทฤษฎีนี้ และบางทีอาจยังอยู่อีกห่างไกล แต่เราได้เรียนรู้คุณสมบัติต่างๆ ที่ทฤษฎีนี้ควรจะมีมากแล้ว ดังจะเห็นในบทต่อๆไป ที่กล่าวถึงสิ่งที่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบควอนตั้มจะต้องทำนายได้



<v:shape id=_x0000_s1030 style="FLOAT: left; WIDTH: 75pt; HEIGHT: 99pt" coordsize="21600,21600" type="#_x0000_t75" alt=""><v:imagedata src="Document%201.1_files/image010.jpg" o:title="galileo"></v:imagedata></v:shape>

Galileo ถ้าเราเชื่อว่าเอกภพมีกฎเกณฑ์เฉพาะเจาะจงที่ควบคุม กำหนดทิศทาง ไม่ได้ดำรงอยู่ตามยถากรรม ในที่สุดแล้วเราจะต้องสามารถรวบรวมทฤษฎีแยกส่วนต่างๆ เข้าด้วยกันสร้างขึ้นเป็นทฤษฎีเอกภาพ(Unified theory)ที่สมบูรณ์ที่สามารถอธิบายทุกสรรพสิ่งในเอกภพได้ แต่ในการค้นหาทฤษฎีเอกภพนี้ เราพบลักษณะขัดแย้งพื้นฐานที่แปลกประหลาด กล่าวคือแนวคิดเกี่ยวกับทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ตามที่ได้กล่าวไปแล้ว ตั้งอยู่บนพื้นฐานที่ว่า มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเหตุผล และมีอิสระในการสังเกตการณ์เอกภพได้ตามที่ต้องการ และสามารถพิจารณาข้อสรุปจากสิ่งที่พบเห็นได้ตามหลักเหตุผล จากแบบแผนเช่นนี้ทำให้คาดหวังได้ว่า เราจะมีความคืบหน้าเข้าใกล้กฎเกณฑ์ ที่ควบคุมเอกภพเข้าไปทุกที แต่ถ้าหากมีอภิมหาทฤษฎีที่เป็นตัวกำหนดทุกสรรพสิ่งอยู่จริง มันก็จะกำหนดพฤติกรรมการกระทำของมนุษย์ด้วย รวมทั้งกำหนดด้วยว่า เราจะค้นหามันพบหรือไม่ ถ้าเป็นเช่นนั้น ทำไมมันต้องกำหนดให้เราพบคำตอบที่ถูกต้อง มันอาจกำหนดให้เราได้ข้อสรุปที่ผิด หรือไม่มีวันพบข้อสรุปก็เป็นได้

ในการแก้ไขปริศนานี้ ผมมองเห็นคำตอบอยู่บนพื้นฐานของหลักการ คัดสรรตามธรรมชาติของดาวิน (Darwinกฏsprinciple of natural selection ) หลักการนี้ระบุว่าในกลุ่มประชากรของสิ่งมีชีวิตที่ถอดแบบตัวเองหรือสืบพันธุ์ได้ จะปรากฎความเบี่ยงเบนในองค์ประกอบทางพันธุกรรมส่งผลให้เกิดลักษณะความแตกต่างระหว่างกัน ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้สิ่งมีชีวิตบางหน่วย หยั่งรู้สภาพแวดล้อมและปฎิบัติให้สอดคล้องกับสภาพแวดล้อม ได้ดีกว่าสิ่งมีชีวิตอื่นๆ สิ่งมีชีวิตที่หยั่งรู้และปฎิบัติได้ดีกว่า จะมีโอกาศอยู่รอดและสร้างลูกหลานมากกว่า ดังนั้นในที่สุดแล้ว แบบแผนของพฤติกรรมและความคิดของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้น ก็จะครอบงำกลายเป็นส่วนใหญ่หรือทั้งหมดของจำนวนประชากร ในอดีตที่ผ่านมา เชื่อกันว่าการค้นพบทางวิทยาศาสตร์และวิชาความรู้ต่างๆ นำมาซึ่งความได้เปรียบในการอยู่รอดของมนุษย์ แต่ก็อาจจะไม่เป็นความจริงก็ได้ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ในที่สุดแล้ว อาจเป็นการทำลายมนุษยชาติทั้งมวล หรือไม่ การค้นพบทฤษฎีเอกภาพที่สมบูรณ์ก็อาจจะไม่ได้ช่วยส่งเสริมให้มนุษย์ มีโอกาศอยู่รอดมากขึ้น ถึงอย่างไรก็ตาม หากยึดถือว่า เอกภพมีวิถีที่เป็นระเบียบแบบแผนมีกฎเกณฑ์ เราก็อาจคาดหวังได้ว่า ขีดความสามารถด้านเหตุผลที่เป็นผลพวงจากการคัดสรรทางธรรมชาติ จะช่วยให้เราค้นหาทฤษฎีเอกภาพที่สมบูรณ์ได้ โดยไม่นำพาไปสู่ข้อสรุป

เนื่องจากทฤษฎีแยกส่วนต่างๆ ที่ปรากฎอยู่สามารถใช้ทำนายปรากฎการณ์เฉพาะเจาะจงถึงที่สุด แต่ในภาพรวมโดยทั่วไปแล้วกลับไม่มีประโยชน์ (ตัวอย่าง เช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำให้เกิดพลังงานนิวเคลียร์ และทฤษฎีควอนตัมทำให้เกิดการปฎิวัติ ในวงการไมโครอิเล็กทรอนิกส์ แต่ทั้งสองทฤษฎีไม่สามารถใช้อธิบายซึ่งกันและกันได้) การค้นหาสุดยอดทฤษฎีของเอกภพ จึงเป็นเรื่องยากที่จะพิจารณาจากพื้นฐานในทางปฎิบัติ ที่ยึดถือเป็นอยู่ และภายใต้สถานการณ์ที่เป็นอยู่ หากค้นพบสุดยอดทฤษฎีของเอกภพแล้ว อาจไม่ช่วยให้เผ่าพันธุ์ของมนุษย์มีโอกาสอยู่รอดมากขึ้น หรือบางทีอาจจะไม่กระทบต่อวิถีธรรมชาติของมนุษย์เลยด้วยซ้ำ นับตั้งแต่อารยธรรมของมนุษยชาติเริ่มต้นขึ้น มนุษย์ไม่เคยพอใจต่อการมองเห็นปรากฎการณ์ ที่ไม่สามารถเข้าใจหรืออธิบายความเกี่ยวโยงได้ มนุษย์กระหายใคร่รู้แบบแผนความเป็นไปของโลกและสิ่งที่อยู่รอบๆ ตัว ทุกวันนี้เราพยายามค้นหาว่า ทำไมเราจึงมาอยู่ ณ จุดแห่งนี้ และเรามาจากที่ไหนในอดีต ความใฝ่ฝันในส่วนลึกของมนุษย์เป็นแรงผลักดัน ให้เกิดการค้นคว้าอย่างไม่หยุดยั้ง โดยมีเป้าหมายเพื่อล่วงรู้หยั่งถึงเอกภพที่เราอาศัยอยู่อย่างสมบูรณ์



***สตีเฟน ฮอร์กิ้ง ประวัติย่อของกาลเวลา. แปลโดย รอฮีม ปรามาท 2547 กรุงเทพ:มติชน.

กก








กก