ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#61 บทที่ 12 บทสรุป (อวสาน)

เราพบว่าตัวเองอยู่ในโลกที่สับสน เราต้องการเข้าใจสิ่งที่เราเห็นรอบตัวเรา และถามว่าธรรมชาติของจักรวาลคืออะไร? สถานที่ของเราในนั้นคืออะไร และมาจากไหน และเรามาจากไหน? ทำไมมันถึงเป็นแบบนั้น?

เพื่อพยายามตอบคำถามเหล่านี้ เรานำ “ภาพโลก” บางส่วนมาใช้ เช่นเดียวกับทฤษฎีหอคอยเต่าที่ไม่มีที่สิ้นสุดโดยมีโลกแบนราบอยู่บนหลัง ทฤษฎีสตริงก็เช่นกัน ทั้งสองเป็นทฤษฎีของจักรวาล แม้ว่าอย่างหลังจะเป็นทฤษฎีทางคณิตศาสตร์และแม่นยำกว่าอย่างแรกมาก แต่ก็ขาดหลักฐานเชิงสังเกตมากพอๆกับทฤษฎีแรก: ไม่มีใครเคยเห็นเต่ายักษ์ที่มีโลกอยู่บนหลัง แต่ก็ไม่มีใครเคยเห็นสตริงเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีเต่าไม่ได้เป็นทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ดี เพราะมันทำนายว่าผู้คนอาจตกจากขอบโลกได้ สิ่งนี้ไม่พบว่าสอดคล้องกับประสบการณ์ เว้นแต่จะเป็นคำอธิบายสำหรับคนที่ควรจะหายตัวไปในสามเหลี่ยมเบอร์มิวดา!

ความพยายามครั้งแรกในการบรรยายและอธิบายจักรวาลนั้น เกี่ยวข้องกับแนวคิดที่ว่า เหตุการณ์และปรากฏการณ์ทางธรรมชาติถูกควบคุมโดยวิญญาณที่มีอารมณ์ความรู้สึกของมนุษย์ ซึ่งแสดงท่าทางที่เหมือนมนุษย์มากและคาดเดาไม่ได้ วิญญาณเหล่านี้อาศัยอยู่ในวัตถุธรรมชาติ เช่น แม่น้ำและภูเขา รวมถึงเทห์ฟากฟ้า เช่น ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ พวกเขาต้องได้รับการปลอบประโลมและแสวงหาความโปรดปรานเพื่อให้แน่ใจว่าดินมีความอุดมสมบูรณ์และการหมุนเวียนของฤดูกาล

อย่างไรก็ตาม ต้องค่อยๆ สังเกตว่ามีกฎเกณฑ์บางอย่าง: ดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออกและตกทางทิศตะวันตกเสมอ ไม่ว่าจะมีการถวายบูชาแด่เทพเจ้าแห่งดวงอาทิตย์หรือไม่ก็ตาม นอกจากนี้ ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ต่าง ๆ ยังโคจรไปตามเส้นทางที่แม่นยำบนท้องฟ้าที่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้อย่างแม่นยำ ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์อาจมีเทพเจ้าอยู่ แต่พวกเขาเป็นเทพเจ้าที่ปฏิบัติตามกฎที่เคร่งครัด เห็นได้ชัดว่าไม่มีข้อยกเว้นใดๆ หากมีใครคิดว่าดวงอาทิตย์หยุดเพื่อโยชูวา (Joshua)

ในตอนแรก ความเป็นระเบียบและกฎเกณฑ์เหล่านี้ชัดเจนเฉพาะในดาราศาสตร์และสถานการณ์อื่นๆ อีก 2-3 สถานการณ์เท่านั้น อย่างไรก็ตาม เมื่ออารยธรรมพัฒนาขึ้น และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง 300 ปีที่ผ่านมา มีการค้นพบกฎต่างๆ มากขึ้นเรื่อยๆ ความสำเร็จของกฎเหล่านี้ในช่วงเวลานั้น ทำให้ลาปลัส (Laplace) ที่มีชีวิตอยู่ในตอนต้นของศตวรรษที่สิบเก้าตั้งสมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ นั่นคือ เขาเสนอว่าจะมีกฎชุดหนึ่งที่จะกำหนดวิวัฒนาการของจักรวาลอย่างแม่นยำ โดยกำหนดให้มีการกำหนดค่าของมันในคราวเดียว

ความมุ่งมั่นของ Laplace มีความไม่สมบูรณ์อยู่ 2 ประการ คือ ไม่ได้บอกว่าควรเลือกกฎอย่างไร และไม่ได้ระบุถึงสถานะเริ่มต้นของจักรวาล สิ่งเหล่านี้ถูกทิ้งไว้ให้พระเจ้า พระเจ้าจะทรงเลือกว่าจักรวาลเริ่มต้นอย่างไรและปฏิบัติตามกฎใด แต่หลังจากนั้นพระองค์ไม่ได้แทรกแซงจักรวาลแล้ว ผลก็คือ พระเจ้าถูกจำกัดให้อยู่ในขอบเขตที่วิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ไม่เข้าใจ

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าแนวทางของ Laplace นั้นไม่สามารถเป็นจริงได้ หลักการความไม่แน่นอนของกลศาสตร์ควอนตัม (uncertainty principle of quantum mechanics) บอกเป็นนัยว่า คู่ของปริมาณ เช่น ตำแหน่งและความเร็วของอนุภาค ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถทำนายตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคได้อย่างแม่นยำ กลศาสตร์ควอนตัมจัดการกับสถานการณ์นี้ผ่านทฤษฎีควอนตัมระดับหนึ่ง ซึ่งอนุภาคไม่มีตำแหน่งและความเร็วที่แน่นอน แต่แสดงด้วยคลื่น

ทฤษฎีควอนตัมเหล่านี้ถูกกำหนดขึ้นในแง่ที่ว่าพวกมันให้กฎสำหรับการวิวัฒนาการของคลื่นตามเวลา ดังนั้นหากเรารู้คลื่นในคราวเดียว ก็จะสามารถคำนวณคลื่นนั้นในเวลาอื่นได้ องค์ประกอบแบบสุ่มที่คาดเดาไม่ได้จะเข้ามา ก็ต่อเมื่อเราพยายามตีความคลื่นในแง่ของตำแหน่งและความเร็วของอนุภาค แต่นั่นอาจเป็นความผิดพลาดของเรา: อาจไม่มีตำแหน่งและความเร็วของอนุภาค แต่มีเพียงคลื่นเท่านั้น เป็นเพียงการที่เราพยายามปรับคลื่นให้เข้ากับแนวคิดเรื่องตำแหน่งและความเร็วที่เราคิดไว้ล่วงหน้า ความไม่ตรงกันที่เกิดขึ้นเป็นสาเหตุของความไม่แน่นอนที่ชัดเจน

ผลก็คือ เราได้นิยามงานของวิทยาศาสตร์เสียใหม่ ให้เป็นการค้นพบกฎที่จะทำให้เราสามารถทำนายเหตุการณ์ได้ถึงขีดจำกัดที่กำหนดโดยหลักความไม่แน่นอน อย่างไรก็ตาม คำถามยังคงอยู่: กฎและสถานะเริ่มต้นของจักรวาลถูกเลือกอย่างไรหรือเพราะเหตุใด

ในหนังสือเล่มนี้ ผมได้ให้ความสำคัญกับกฎที่ควบคุมแรงโน้มถ่วงเป็นพิเศษ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นตัวกำหนดโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล แม้ว่ามันจะเป็นแรงที่อ่อนแอที่สุดในบรรดาแรงทั้งสี่ประเภทก็ตาม กฎของแรงโน้มถ่วงไม่สอดคล้องกับความเข้าใจผิดก่อนหน้านี้ที่ว่าจักรวาลนั้นคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา: แต่ในความเป็นจริง แรงโน้มถ่วงนั้นเป็นแรงดึงดูดเสมอ หมายความว่าจักรวาลต้องขยายตัวหรือหดตัว

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในอดีตจะต้องมีสภาวะที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ ซึ่งก็คือบิกแบง (Big Bang) ซึ่งจะเป็นจุดเริ่มต้นของเวลา ในทำนองเดียวกัน หากจักรวาลทั้งหมดยุบตัวลง จะต้องมีสถานะอื่นที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ในอนาคต นั่นคือ บิกครันช์ (Big Crunch) ซึ่งจะเป็นจุดสิ้นสุดของเวลา แม้ว่าจักรวาลทั้งหมดจะไม่ล่มสลาย จะมีภาวะเอกฐาน (singularity) ในภูมิภาคใดๆ ที่ยุบตัวเพื่อสร้างหลุมดำ ความแปลกประหลาดเหล่านี้จะเป็นจุดสิ้นสุดของเวลาสำหรับผู้ที่ตกลงไปในหลุมดำ ที่บิกแบงและภาวะเอกฐานอื่นๆ กฎทั้งหมดจะพังทลายลง ดังนั้นพระเจ้าจึงยังคงมีอิสระอย่างสมบูรณ์ในการเลือกสิ่งที่เกิดขึ้นและจักรวาลเริ่มต้นอย่างไร

เมื่อเรารวมกลศาสตร์ควอนตัมเข้ากับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ดูเหมือนจะมีความเป็นไปได้ใหม่ที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน กล่าวคือ อวกาศและเวลารวมกันอาจก่อตัวเป็นปริภูมิสี่มิติอันจำกัดโดยไม่มีภาวะเอกฐาน (singularity) หรือขอบเขตเหมือนพื้นผิวโลก แต่มีมิติมากกว่านั้น

มันดูเหมือนว่าแนวคิดนี้สามารถอธิบายลักษณะที่สังเกตได้หลายอย่างของจักรวาล เช่น ความสม่ำเสมอขนาดใหญ่ และการออกจากความเป็นเนื้อเดียวกันในระดับที่เล็กลง เช่น กาแล็กซี ดวงดาว และแม้แต่มนุษย์ มันสามารถอธิบายถึงลูกศรแห่งเวลาที่เราสังเกตได้ แต่ถ้าจักรวาลมีความสมบูรณ์ในตัวเอง ไม่มีภาวะเอกฐานหรือขอบเขต และอธิบายอย่างสมบูรณ์โดยทฤษฎีที่เป็นเอกภาพ (Unified theory)  นั่นย่อมมีความหมายลึกซึ้งต่อบทบาทของพระเจ้าในฐานะผู้สร้าง

ไอน์สไตน์เคยถามคำถามว่า “พระเจ้ามีทางเลือกมากแค่ไหนในการสร้างจักรวาล” หากข้อเสนอที่ไร้ขอบเขต (no boundary proposal) ถูกต้อง เขาก็ไม่มีอิสระเลยที่จะเลือกเงื่อนไขเริ่มต้น แน่นอนว่าเขายังคงมีอิสระในการเลือกกฎที่จักรวาลเชื่อฟัง อย่างไรก็ตาม นี่อาจไม่ใช่ทางเลือกทั้งหมดมากนัก อาจมีทฤษฎีที่เป็นเอกภาพสมบูรณ์เพียงทฤษฎีเดียวหรือจำนวนน้อย เช่น ทฤษฎีสตริงเฮเทอโรติก (Heterotic string theory) ที่สอดคล้องกันในตัวเองและอนุญาตให้มีโครงสร้างที่ซับซ้อนพอๆ กับมนุษย์ ซึ่งสามารถตรวจสอบกฎของจักรวาลและถามได้เกี่ยวกับลักษณะของพระเจ้า

แม้ว่าจะมีเพียงทฤษฎีเดียวที่เป็นไปได้ แต่ก็เป็นเพียงชุดของกฎและสมการ อะไรเป็นตัวจุดประกายไฟให้กับสมการและสร้างจักรวาลขึ้นมาเพื่ออธิบาย? วิธีการทั่วไปของวิทยาศาสตร์ในการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ไม่สามารถตอบคำถามว่า ทำไมควรมีจักรวาลเพื่อให้แบบจำลองอธิบายได้ ทำไมจักรวาลถึงไปยุ่งกับสิ่งที่มีอยู่ทั้งหมด? ทฤษฎีที่เป็นเอกภาพ (Unified theory)  นั้นน่าสนใจมาก มันดำรงอยู่เองหรือไม่? หรือต้องการผู้สร้าง และถ้าเป็นเช่นนั้น ผู้สร้างมีผลกระทบอื่น ๆ ต่อจักรวาลหรือไม่? และใครเป็นผู้สร้างเขา?

จนถึงตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่หมกมุ่นอยู่กับการพัฒนาทฤษฎีใหม่ๆ ที่อธิบายว่า จักรวาลคืออะไร เพื่อตั้งคำถามว่าทำไม ในทางกลับกัน คนที่มีหน้าที่ถามว่า ทำไมนักปรัชญาไม่สามารถตามทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ก้าวหน้าได้ทัน ในศตวรรษที่ 18 นักปรัชญาถือว่าความรู้ทั้งหมดของมนุษย์รวมทั้งวิทยาศาสตร์เป็นแขนงวิชาของพวกเขา และอภิปรายคำถามต่างๆ เช่น จักรวาลมีจุดเริ่มต้นหรือไม่? อย่างไรก็ตาม ในศตวรรษที่ 19 และ 20 วิทยาศาสตร์กลายเป็นเรื่องทางเทคนิคและคณิตศาสตร์มากเกินไปสำหรับนักปรัชญาหรือใครก็ตาม ยกเว้นผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คน นักปรัชญาลดขอบเขตการสอบถามของพวกเขาลงมาก จนวิตเกนสไตน์ (Wittgenstein) นักปรัชญาที่มีชื่อเสียงที่สุดในศตวรรษนี้กล่าวว่า “งานที่เหลืออยู่เพียงอย่างเดียวสำหรับปรัชญาคือการวิเคราะห์ภาษา” ช่างเป็นการลดลงจากความยิ่งใหญ่ของปรัชญาจากอริสโตเติล (Aristotle) ถึงคานท์ (Kant)!

อย่างไรก็ตาม หากเราค้นพบทฤษฎีที่สมบูรณ์ ทุกคนควรเข้าใจหลักการกว้างๆ ได้ทันเวลา ไม่ใช่แค่นักวิทยาศาสตร์เพียงไม่กี่คน จากนั้นเราทุกคน นักปรัชญา นักวิทยาศาสตร์ และคนธรรมดาสามัญ สามารถมีส่วนร่วมในการอภิปรายเกี่ยวกับคำถามที่ว่า ทำไมเราและจักรวาลจึงดำรงอยู่ หากเราพบคำตอบนั้น มันจะเป็นชัยชนะสูงสุดของเหตุผลของมนุษย์—เพราะเมื่อนั้นเราจะรู้พระทัยของพระเจ้า

Lindsey Stirling – O Holy Night

อวสาน

• Facebook
• Twitter
• Line