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 […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#60 บทที่ 11 การรวมกันของฟิสิกส์
ดังที่อธิบายไว้ในบทแรก มันคงเป็นเรื่องยากมากที่จะสร้างทฤษฎีที่เป็นเอกภาพอย่างสมบูรณ์ของทุกสิ่ง (complete unified theory of everything) ในจักรวาลในคราวเดียว ดังนั้นเราจึงมีความคืบหน้าโดยการค้นหาทฤษฎีบางส่วนที่อธิบายเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในวงจำกัด และละเลยผลกระทบอื่นๆ หรือประมาณค่าเหล่านั้นด้วยตัวเลขที่แน่นอน (ตัวอย่างเช่น เคมีช่วยให้เราสามารถคำนวณอันตรกิริยาของอะตอม โดยไม่ต้องรู้ถึงโครงสร้างภายในของนิวเคลียสของอะตอม) อย่างไรก็ตาม ในท้ายที่สุด เราหวังว่าจะพบทฤษฎีที่สมบูรณ์ สอดคล้อง และเป็นเอกภาพ ซึ่งจะรวมถึงทฤษฎีบางส่วนทั้งหมดเหล่านี้เป็น การประมาณและไม่จำเป็นต้องปรับให้พอดีกับข้อเท็จจริงโดยการเลือกค่าของตัวเลขตามอำเภอใจในทฤษฎี การแสวงหาทฤษฎีดังกล่าวเรียกว่า “การรวมกันของฟิสิกส์ (unification of physics)” ไอน์สไตน์ใช้เวลาส่วนใหญ่ในปีต่อมาค้นหาทฤษฎีที่เป็นเอกภาพแต่ไม่สำเร็จ เวลายังไม่สุกงอม: มีทฤษฎีบางส่วนเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับแรงนิวเคลียร์ ยิ่งไปกว่านั้น ไอน์สไตน์ปฏิเสธที่จะเชื่อในความเป็นจริงของกลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) แม้ว่าเขาจะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมก็ตาม แต่ดูเหมือนหลักการความไม่แน่นอน (uncertainty principle) เป็นคุณลักษณะพื้นฐานของจักรวาลที่เราอาศัยอยู่ ดังนั้น ทฤษฎีที่เป็นเอกภาพ (unified theory) ที่ประสบความสำเร็จจะต้องรวมหลักการนี้เข้าไว้ด้วยกัน ผู้เขียน – มันยากเกินไปที่จะสร้างทฤษฎีที่ครอบคลุมทุกสิ่งในจักรวาลในคราวเดียว จนถึงขณะนี้มีทฤษฎีบางส่วนที่มุ่งเน้นไปที่แง่มุมต่างๆ ที่เกิดขึ้นในวงจำกัดของวิทยาศาสตร์ แต่ท้ายที่สุดแล้ว จะเป็นการดีหากมีทฤษฎีที่เป็นเอกภาพซึ่งครอบคลุมทุกอย่าง การแสวงหาทฤษฎีดังกล่าวเรียกว่า “การรวมกันของฟิสิกส์” ไอน์สไตน์พยายามและล้มเหลวในการค้นหาทฤษฎีของทุกสิ่ง สาเหตุหลักเป็นเพราะความรู้ด้านวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์ในเวลานั้นยังไม่เพียงพอ […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#59 บทที่ 10 รูหนอนและการเดินทางข้ามเวลา
ในบทที่แล้วกล่าวถึงว่า เหตุใดเรามองเห็นเวลาเดินไปข้างหน้า: เหตุใดความไม่เป็นระเบียบจึงเพิ่มขึ้น และเหตุใดเราจึงจำอดีตแต่จำอนาคตไม่ได้ เวลาถูกปฏิบัติราวกับว่ามันเป็นทางรถไฟสายตรงที่สามารถวิ่งไปข้างหน้าเท่านั้น แต่จะเป็นอย่างไร หากเส้นทางรถไฟมีการวนเป็นลูปและแตกกิ่งก้านสาขา เพื่อให้รถไฟสามารถวิ่งไปข้างหน้าแต่สามารถวนกลับมายังสถานีที่ผ่านไปแล้ว กล่าวอีกนัยหนึ่งอาจเป็นไปได้ที่ใครบางคนจะเดินทางข้ามเวลาไปสู่อนาคตหรือในอดีต? HG Wells ใน The Time Machine ได้สำรวจความเป็นไปได้เหล่านี้เช่นเดียวกับนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ นับไม่ถ้วน แต่แนวคิดนิยายวิทยาศาสตร์หลายอย่าง เช่น เรือดำน้ำและการเดินทางไปยังดวงจันทร์ กลายเป็นความจริงทางวิทยาศาสตร์ไปแล้ว ดังนั้นการเดินทางข้ามเวลาสามารถกลายเป็นความจริงได้? Lindsey Stirling – Love’s Just A Feeling (ft. Rooty) ข้อบ่งชี้แรกที่บอกว่ากฎของฟิสิกส์อาจอนุญาตให้ผู้คนเดินทางข้ามเวลาได้จริงๆ เกิดขึ้นในปี 1949 เมื่อเคิร์ต โกเดล (Kurt Gödel) เสนอแบบจำลองใหม่ของอวกาศ-เวลา (space-time) ภายใต้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เกอเดลเป็นนักคณิตศาสตร์ที่มีชื่อเสียงในเรื่องการพิสูจน์ว่า เป็นไปไม่ได้ที่จะพิสูจน์ข้อความจริงทั้งหมด แม้ว่าคุณจะจำกัดตัวเองให้พยายามพิสูจน์ข้อความจริงทั้งหมดในเรื่องที่ดูเหมือนถูกตัดและแห้งไปเหมือนเลขคณิตก็ตาม เช่นเดียวกับหลักการความไม่แน่นอน (uncertainty principle) ทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ของเกอเดล (Gödel’s incompleteness theorem) […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#58 บทที่ 9 ลูกศรแห่งเวลา
ในบทก่อนๆ เราได้เห็นว่ามุมมองของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของเวลาเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงหลายปีที่ผ่านมา จนถึงต้นศตวรรษนี้ผู้คนเชื่อในเวลาสัมบูรณ์ (absolute time) นั่นคือ แต่ละเหตุการณ์สามารถระบุด้วยตัวเลขที่เรียกว่า “เวลา” ในลักษณะที่ไม่ซ้ำกัน และนาฬิกาที่ดีทั้งหมดจะเดินไปตามช่วงเวลาระหว่างสองเหตุการณ์ อย่างไรก็ตาม การค้นพบว่าความเร็วของแสงปรากฏเท่ากันสำหรับผู้สังเกตการณ์ทุกคน ไม่ว่าเขาจะเคลื่อนที่อย่างไร นำไปสู่ทฤษฎีสัมพัทธภาพ—ซึ่งทฤษฎีนี้ล้มล้างความคิดที่ว่ามีเวลาสัมบูรณ์ ในทางกลับกัน ผู้สังเกตการณ์แต่ละคนจะมีหน่วยวัดเวลาของตัวเองตามที่บันทึกโดยนาฬิกาของเขา เวลาตามนาฬิกาของผู้สังเกตการณ์แต่ละคนไม่จำเป็นต้องตรงกันเสมอไป (ผู้สังเกตการณ์แต่ละคนมีเวลาของตนเอง) เวลาจึงกลายเป็นแนวคิดเฉพาะบุคคลมากขึ้น เมื่อเทียบกับผู้สังเกตการณ์ที่วัดมัน เมื่อมีคนพยายามรวมแรงโน้มถ่วง (gravity) เข้ากับกลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) ทำให้เกิดแนวคิดเรื่อง “เวลาจินตนาการ (imaginary time)” ทิศทางในอวกาศไม่มีความแตกต่างกันในเวลาจินตนาการ ถ้าใครสามารถไปทางเหนือได้ก็จะหันกลับไปทางใต้เท่ากัน ในเวลาจินตนาการ หากสามารถก้าวไปข้างหน้าได้ ก็ควรจะหมุนกลับและถอยหลังได้ ซึ่งหมายความว่า ในเวลาจินตนาการจะไม่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทิศทางไปข้างหน้าและย้อนกลับ เมื่อเราดู “เวลาจริง (real time)” จะมีความแตกต่างอย่างมากระหว่างทิศทางเดินหน้าและถอยหลัง ดังที่เราทราบกันดี ความแตกต่างระหว่างอดีตและอนาคตนี้มาจากไหน? ทำไมเราจำอดีตได้ แต่จำอนาคตไม่ได้? Conan Gray – People Watching กฎของวิทยาศาสตร์ไม่ได้แยกแยะระหว่างอดีตและอนาคต […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#57 บทที่ 8 กำเนิดและชะตากรรมของจักรวาล : ทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัม (Quantum Gravity)
ในการทำนายว่าจักรวาลเริ่มต้นอย่างไร เราต้องการกฎที่มีจุดเริ่มต้นแห่งเวลา หากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (Theory of general relativity) ถูกต้อง ทฤษฎีบทภาวะเอกฐาน (Singularity theorems) ที่โรเจอร์ เพนโรส (Roger Penrose) และผมทำงานร่วมกัน ได้แสดงให้เห็นว่าจุดเริ่มต้นของเวลาจะเป็นจุดที่มีความหนาแน่นและความโค้งของอวกาศ-เวลาเป็นอนันต์ ที่จุดนี้ (singularity) กฎทางวิทยาศาสตร์ที่รู้จักทั้งหมดจะพังทลายลง บางคนอาจคิดว่ามีกฎใหม่ทางวิทยาศาสตร์ที่ภาวะเอกฐาน (singularity) แต่คงเป็นเรื่องยากมากที่จะกำหนดกฎดังกล่าวที่ภาวะเอกฐาน และเราจะไม่มีทางที่จะสังเกตว่ากฎเหล่านั้นจะเป็นอย่างไรที่จุดนี้ อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ ทฤษฎีบทภาวะเอกฐานบ่งชี้จริงๆ ก็คือ สนามโน้มถ่วงจะรุนแรงมากจนผลกระทบจากความโน้มถ่วงเชิงควอนตัมกลายเป็นสิ่งสำคัญ: ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปไม่ใช่คำอธิบายที่ดีของจักรวาลอีกต่อไป ดังนั้นเราต้องใช้ทฤษฎีโน้มถ่วงเชิงควอนตัม (Theory of quantum gravity) เพื่ออธิบายช่วงเริ่มต้นของจักรวาล ดังที่เราจะได้เห็น ในทฤษฎีควอนตัม กฎทั่วไปทางวิทยาศาสตร์มีอยู่ทุกหนทุกแห่ง รวมถึงจุดเริ่มต้นของเวลาด้วย: ไม่จำเป็นต้องตั้งกฎใหม่ทางวิทยาศาสตร์สำหรับภาวะเอกฐาน (singularity) เนื่องจากในทฤษฎีควอนตัมไม่จำเป็นต้องมีภาวะเอกฐาน เรายังไม่มีทฤษฎีที่สมบูรณ์และสอดคล้องกันซึ่งรวมเอากลศาสตร์ควอนตัม (quantum mechanics) และแรงโน้มถ่วง (gravity) เข้าไว้ด้วยกัน อย่างไรก็ตาม เราค่อนข้างแน่ใจว่ามีคุณลักษณะบางอย่างที่ทฤษฎีเอกภาพควรมี หนึ่ง คือควรรวม “ผลรวมของประวัติศาสตร์ (Sum-over-histories)” […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#56 บทที่ 8 กำเนิดและชะตากรรมของจักรวาล : แบบจำลองการพองตัวของจักรวาล
ในความพยายามที่จะค้นหาแบบจำลองของจักรวาลซึ่งการกำหนดค่าเริ่มต้นที่แตกต่างกันมากมายสามารถพัฒนาไปสู่สิ่งที่เหมือนกับจักรวาลปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ อลัน กัธ (Alan Guth) เสนอว่าจักรวาลในยุคแรกเริ่มอาจผ่านช่วงเวลาการขยายตัวอย่างรวดเร็วมาก การขยายตัวนี้เรียกว่า “การพองตัว (inflationary)” หมายความว่าครั้งหนึ่งจักรวาลขยายตัวในอัตราที่เพิ่มขึ้นมากกว่าอัตราที่ลดลงอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน จากข้อมูลของ Guth รัศมีของจักรวาลเพิ่มขึ้นหนึ่งล้านล้านล้านล้านล้าน (1 ต่อด้วยศูนย์สามสิบตัว) เท่าในเวลาเพียงเสี้ยววินาที Guth ระบุว่าจักรวาลเริ่มต้นจากบิกแบงในสภาวะที่ร้อนจัด แต่ค่อนข้างวุ่นวาย อุณหภูมิที่สูงเช่นนี้หมายความว่าอนุภาคในจักรวาลจะเคลื่อนที่เร็วมากและมีพลังงานสูง ดังที่เราได้พูดคุยกันก่อนหน้านี้ คาดว่าที่อุณหภูมิสูงเช่นนี้ แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มและอย่างอ่อน (strong and weak nuclear forces) และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic force) จะรวมกันเป็นแรงเดียว เมื่อจักรวาลขยายตัว มันก็จะเย็นลง และพลังงานของอนุภาคจะลดลง ในที่สุดก็จะมีสิ่งที่เรียกว่าการเปลี่ยนเฟสและสมมาตรระหว่างแรงจะถูกทำลาย: แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มจะแยกตัวออกจากแรงนิวเคลียร์อย่างแรงอ่อนและแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างทั่วไปของการเปลี่ยนเฟสคือการเย็นเป็นน้ำแข็งเมื่อคุณทำให้น้ำเย็นลง น้ำที่เป็นของเหลวมีสมมาตร เหมือนกันทุกจุดและทุกทิศทาง อย่างไรก็ตาม เมื่อผลึกน้ำแข็งก่อตัวขึ้น พวกมันจะมีตำแหน่งที่แน่นอนและจะเรียงต่อกันในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง สิ่งนี้ทำลายสมมาตรของน้ำ ผู้เขียน – เพื่ออธิบายว่าจักรวาลเริ่มต้นจากสถานการณ์เริ่มต้นที่แตกต่างกันมากมาย แต่สามารถพัฒนาไปสู่สิ่งที่เหมือนกับจักรวาลปัจจุบันได้อย่างไร Alan Guth ได้นำเสนอโมเดลใหม่ เขาเสนอว่าจักรวาลในยุคแรกอาจมีช่วงเวลาที่มีการขยายตัวอย่างรวดเร็วมากแบบเลขยกกำลัง การขยายตัวนี้เรียกว่า “การพองตัว […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#55 บทที่ 8 กำเนิดและชะตากรรมของจักรวาล : หลักการมานุษยวิทยาและจักรวาลคู่ขนาน
ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือสิ่งที่เรียกว่า “เงื่อนไขขอบเขตที่วุ่นวาย (Chaotic boundary conditions)” สิ่งเหล่านี้สันนิษฐานว่าจักรวาลนั้นไม่มีที่สิ้นสุดหรือมีหลายจักรวาลอย่างไม่สิ้นสุด ทฤษฎี chaotic boundary conditions ระบุว่า สถานะเริ่มต้นของจักรวาลเป็นแบบสุ่มโดยสมบูรณ์ (completely random) นี่จะหมายความว่าจักรวาลยุคแรกอาจจะมีความโกลาหลและไม่สม่ำเสมอมาก เป็นเรื่องยากที่จะเห็นว่าสภาวะเริ่มต้นที่วุ่นวายดังกล่าวจะก่อให้เกิดจักรวาลที่ราบรื่นและสม่ำเสมอในสเกลใหญ่อย่างที่เราเป็นอยู่ทุกวันนี้ มีคนคาดว่าความผันผวนของความหนาแน่น (density fluctuation) ในจักรวาลยุคแรกจะนำไปสู่การเกิดหลุมดำดึกดำบรรพ์ (primordial black holes) จำนวนมาก Kane Brown – Worldwide Beautiful ถ้าจักรวาลไม่มีที่สิ้นสุดหรือมีหลายจักรวาลอย่างไม่สิ้นสุด และแม้จะอยู่ในสภาวะเริ่มต้นที่วุ่นวาย ก็อาจจะมีพื้นที่ขนาดใหญ่บางแห่งที่ราบรื่นและสม่ำเสมอเป็นเนื้อเดียวกัน คล้ายกับฝูงลิงที่ใช้เครื่องพิมพ์ดีด สิ่งที่พวกมันเขียนส่วนใหญ่เป็นขยะ แต่ในบางครั้งพวกมันจะพิมพ์บทกวีของเชคสเปียร์โดยบังเอิญ ในทำนองเดียวกัน ในกรณีของจักรวาล อาจเป็นไปได้ว่าเราอาศัยอยู่ในภูมิภาคที่ราบรื่นและสม่ำเสมอที่เพิ่งเกิดขึ้นโดยบังเอิญ แม้ว่าจะดูไม่น่าเป็นไปได้ เนื่องจากบริเวณที่ราบเรียบดังกล่าวจะมีจำนวนมากกว่าพื้นที่ที่วุ่นวาย อย่างไรก็ตาม สมมติว่าเฉพาะในบริเวณที่ราบเรียบเท่านั้นที่มีกาแล็กซีและดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้น และมีสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการพัฒนาสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนซึ่งจำลองตัวเองได้ เช่น ตัวเรา นี่คือตัวอย่างการประยุกต์ใช้สิ่งที่เรียกว่า “หลักการมานุษยวิทยา (Anthropic principle)” ซึ่งสามารถถอดความได้ว่า “เราเห็นจักรวาลอย่างที่มันเป็นเพราะเราดำรงอยู่” […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#54 บทที่ 8 กำเนิดและชะตากรรมของจักรวาล : คำถาม
ภาพของจักรวาลที่เริ่มต้นด้วยจักรวาลที่ร้อนมากและเย็นลงในขณะที่จักรวาลขยายตัว สอดคล้องกับหลักฐานเชิงสังเกตทั้งหมดที่เรามีในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม มีคำถามสำคัญจำนวนหนึ่งที่ยังไม่ได้รับคำตอบ: ประการแรก เหตุใดจักรวาลยุคแรกจึงร้อนมาก ประการที่สอง เหตุใดจักรวาลจึงมีความสม่ำเสมอเป็นเนื้อเดียวกันในสเกลใหญ่? ทำไมมันดูเหมือนกันทุกจุดในอวกาศและในทุกทิศทาง? โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เหตุใดอุณหภูมิของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (cosmic microwave background: CMB) จึงใกล้เคียงกันมากเมื่อเรามองไปในทิศทางที่ต่างกัน มันเหมือนกับการถามคำถามกับนักเรียนจำนวนหนึ่ง หากพวกเขาทั้งหมดให้คำตอบเหมือนกันทุกประการ คุณสามารถมั่นใจได้ว่าพวกเขาได้สื่อสารกัน ในแบบจำลองที่อธิบายข้างต้น ในจักรวาลยุคแรกหลังจากบิกแบง แสงไม่สามารถเดินทางจากบริเวณหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง แม้ว่าบริเวณนั้นจะอยู่ใกล้กัน ตามทฤษฏีสัมพัทธภาพ (Theory of relativity) ถ้าแสงไม่สามารถเดินทางจากบริเวณหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งได้ ก็ไม่มีข้อมูลอื่นใดสามารถทำได้ ดังนั้นจึงไม่มีทางที่บริเวณต่างๆ ในจักรวาลยุคแรกจะมีอุณหภูมิเท่ากันได้ เว้นแต่จะมีเหตุผลที่ไม่สามารถอธิบายได้ว่าพวกมันเริ่มด้วยอุณหภูมิเท่ากัน ประการที่สาม เหตุใดจักรวาลจึงเริ่มต้นด้วยอัตราการขยายตัวที่เกือบวิกฤต ซึ่งแยกแบบจำลองที่ยุบตัวออกจากแบบจำลองที่ขยายตัวตลอดไป แม้กระทั่งตอนนี้ หมื่นล้านปีต่อมา ก็ยังคงขยายตัวในอัตราเกือบวิกฤต หากอัตราการขยายตัวในหนึ่งวินาทีหลังจากบิกแบงมีขนาดน้อยกว่าหนึ่งในแสนล้านล้าน จักรวาลก็คงจะยุบตัวลงก่อนที่จะมีขนาดปัจจุบัน ประการที่สี่ แม้ว่าจักรวาลจะมีความสม่ำเสมอและเป็นเนื้อเดียวกันมากในสเกลใหญ่ แต่ก็มีความหนาแน่นที่แตกต่างกันเล็กน้อยในบางภูมิภาค ทำให้เกิดเป็นดวงดาวและกาแล็กซี อะไรคือที่มาของความผันผวนของความหนาแน่นเหล่านี้? Oliver Tree – Life Goes On […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#53 บทที่ 8 กำเนิดและชะตากรรมของจักรวาล : การกำเนิดและวงจรชีวิตของดาวฤกษ์
จักรวาลโดยรวมจะขยายตัวและเย็นลงอย่างต่อเนื่อง แต่ในบริเวณที่มีความหนาแน่นมากกว่าค่าเฉลี่ยเล็กน้อย การขยายตัวจะช้าลงด้วยแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้น บางพื้นที่หยุดการขยายตัวและเริ่มยุบตัว ขณะที่กำลังยุบตัว แรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงอาจทำให้สสารเริ่มหมุนเล็กน้อย เมื่อพื้นที่ที่ยุบตัวมีขนาดเล็กลง มันจะหมุนเร็วขึ้น เช่นเดียวกับที่นักสเก็ตหมุนบนน้ำแข็งที่หมุนตัวเร็วขึ้นขณะดึงแขน ในที่สุด เมื่อพื้นที่มีขนาดเล็กพอ มันจะหมุนเร็วพอที่จะสร้างสมดุลของแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง และด้วยวิธีนี้ กาแล็กซีที่หมุน (rotating galaxies) คล้ายแผ่นดิสก์จึงถือกำเนิดขึ้น ส่วนบริเวณอื่นๆ ซึ่งไม่มีการหมุนก็จะกลายเป็นวัตถุรูปวงรีที่เรียกว่า กาแล็กซี่วงรี (elliptical galaxies) ในบริเวณนี้จะหยุดยุบตัวเนื่องจากส่วนต่างๆ ของกาแล็กซี่จะโคจรรอบศูนย์กลางอย่างเสถียร เมื่อเวลาผ่านไป ก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียมในกาแล็กซี่จะก่อตัวเป็นเมฆขนาดเล็กซึ่งจะยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงของพวกมันเอง ขณะที่เมฆหดตัว อะตอมของก๊าซจะชนกัน ทำให้อุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้น จนกระทั่งในที่สุดมันก็ร้อนพอที่จะเริ่มปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion reactions) ซึ่งจะเปลี่ยนไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียมมากขึ้น และความร้อนที่ปล่อยออกมาจะเพิ่มแรงดันออกไปด้านนอก และทำให้เมฆไม่หดตัวอีกต่อไป พวกมันจะยังคงเสถียรในสถานะนี้เป็นเวลานานเช่นเดียวกับดาวฤกษ์อย่างดวงอาทิตย์ของเรา เผาไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมและแผ่พลังงานที่ได้ออกมาเป็นความร้อนและแสง ดาวมวลมากจะร้อนขึ้นเพื่อสร้างสมดุลกับแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วงที่แรงกว่า ทำให้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันดำเนินไปอย่างรวดเร็วมาก จนพวกมันใช้ไฮโดรเจนหมดในเวลาเพียงร้อยล้านปี จากนั้นพวกมันจะหดตัวเล็กน้อยและเมื่อร้อนขึ้นเรื่อยๆ ก็จะเริ่มเปลี่ยนฮีเลียมเป็นธาตุที่หนักกว่า เช่น คาร์บอนหรือออกซิเจน อย่างไรก็ตาม มันจะไม่ปล่อยพลังงานออกมามากนัก ดังนั้นวิกฤตจะเกิดขึ้น ดังที่อธิบายไว้ในบทเกี่ยวกับหลุมดำ สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปนั้นไม่ชัดเจนนัก แต่ดูเหมือนว่าบริเวณใจกลางของดาวจะยุบตัวเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำที่มีความหนาแน่นมาก บริเวณรอบนอกของดาวฤกษ์สามารถระเบิดออกเป็นการระเบิดขนาดมหึมาที่เรียกว่า ซุปเปอร์โนวา (supernova) […]
ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#52 บทที่ 8 กำเนิดและชะตากรรมของจักรวาล : การสังเคราะห์นิวเคลียสและการเกิดอะตอม (Nucleosynthesis & Recombination)
ที่บิกแบง จักรวาลมีขนาดเป็นศูนย์และร้อนอย่างไม่มีสิ้นสุด แต่เมื่อจักรวาลขยายตัว อุณหภูมิก็ลดลง หนึ่งวินาทีหลังจากบิกแบง อุณหภูมิจะลดลงเหลือประมาณหมื่นล้านองศา อุณหภูมินี้อยู่ที่ประมาณพันเท่าของอุณหภูมิในใจกลางดวงอาทิตย์ ซึ่งอุณหภูมิสูงพอๆ กับอุณหภูมิในระเบิดไฮโดรเจน (H-bomb) ในช่วงเวลานี้ จักรวาลจะมีโฟตอน อิเล็กตรอน และนิวตริโนเป็นส่วนใหญ่ (อนุภาคที่เบามากซึ่งได้รับผลกระทบจากแรงนิวเคลียส์อย่างอ่อนและแรงโน้มถ่วงเท่านั้น) และปฏิอนุภาคของพวกมัน รวมทั้งโปรตอนและนิวตรอนบางตัว ในขณะที่จักรวาลขยายตัวและอุณหภูมิลดลง อัตราที่คู่อิเล็กตรอน/แอนติอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นในการชนกันจะลดลงต่ำกว่าอัตราที่พวกมันถูกทำลายโดยการทำลายล้าง ดังนั้นอิเล็กตรอนและแอนติอิเล็กตรอนส่วนใหญ่จะทำลายล้างซึ่งกันและกันเพื่อผลิตโฟตอนมากขึ้น โดยเหลืออิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม นิวตริโนและแอนตินิวตริโน (neutrinos-antineutrinos) จะไม่ทำลายล้างซึ่งกันและกัน เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กับตัวเองและกับอนุภาคอื่นๆ น้อยมาก ดังนั้นพวกมันควรจะยังคงอยู่ในปัจจุบัน หากเราสามารถตรวจจับพวกมันได้ มันจะให้ข้อมูลที่ดีของช่วงเริ่มต้นจักรวาลที่ร้อนจัด น่าเสียดายที่พลังงานของพวกมันในปัจจุบันนั้นต่ำเกินกว่าที่เราจะสังเกตได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม นิวตริโนมีมวลเพียงเล็กน้อย จากการทดลองเมื่อเร็วๆ นี้ เราอาจสามารถตรวจจับพวกมันได้ทางอ้อม พวกมันอาจเป็น “สสารมืด” ซึ่งมีแรงดึงดูดเพียงพอที่จะหยุดการขยายตัวของจักรวาลและทำให้จักรวาลยุบตัวลงอีกครั้ง Ed Sheeran & Travis Scott – Antisocial อนุภาคผี “นิวตริโน” นิวตริโน (neutrino) เป็นหนึ่งในอนุภาคมูลฐาน […]