Alienum phaedrum torquatos nec eu, vis detraxit periculis ex, nihil expetendis in mei. Mei an pericula euripidis, hinc partem.
 

นักฟิสิกส์พบหลักฐานว่าเอกภพก่อนบิ๊กแบงอาจมีอยู่จริง

นักฟิสิกส์พบหลักฐานว่าเอกภพก่อนบิ๊กแบงอาจมีอยู่จริง

เอกภพของเรามีธรรมชาติอย่างไร?

นี่เป็นคำถามหนึ่งที่นักฟิสิกส์ต้องการคำตอบมากที่สุด แต่เนื่องจากมนุษย์เรานั้นตัวเล็กกระจิ๋วเมื่อเทียบกับเอกภพอันยิ่งใหญ่มหึมา อีกทั้งเผ่าพันธุ์ของเรายังเพิ่งถือกำเนิดขึ้นมาในเอกภพที่แสนเก่าแก่

การทำความเข้าใจเอกภพจึงเป็นเรื่องยากและแสนท้าทาย

ไม่ถึง 100 ปีมานี้ นักฟิสิกส์เพิ่งจะยอมรับว่าเอกภพของเรามีจุดกำเนิด เมื่อ13,800 ล้านปีก่อน

ในขณะนั้นสรรพสิ่ง ทั้งสสาร พลังงาน ที่ว่างและเวลาถือกำเนิดมาจากจุดเล็กๆ ที่เรียกว่า บิ๊กแบง (Big Bang) จากนั้นสิ่งต่างๆจึงค่อยๆขยายตัวออกมาและเกิดความเปลี่ยนแปลงตามการขยายตัวของเอกภพจนมีลักษณะอย่างที่เราเห็นในปัจจุบัน

แนวคิดเรื่องบิ๊กแบงนี้ ไม่เคยอยู่ในหัวของนักฟิสิกส์ในสมัยโบราณเลย เนื่องจากขีดจำกัดของเทคโนโลยีเมื่อ 100 ปีก่อน ทำให้นักฟิสิกส์เห็นว่าดวงดาวทั้งหลายทั้งปวงไม่เคยมีความเปลี่ยนแปลงในระดับภาพรวม ดังนั้นสิ่งต่างๆในเอกภพจึงควรมีเสถียรภาพมาเนิ่นนานและจะเป็นเช่นนี้ตลอดไป

แต่เมื่อกล้องโทรทรรศน์ได้รับการพัฒนาขึ้นจนหลักฐานใหญ่ๆสองประการทำให้นักฟิสิกส์ตกตะลึง

1.การค้นพบว่ากาแล็กซีต่างๆโดยรวมแล้วเคลื่อนไหวห่างออกจากกันมากขึ้นเรื่อยๆ นั่นหมายความว่า หากย้อนเวลากลับไป มันควรอยู่ใกล้ชิดกันมากๆมาก่อน

2.การค้นพบคลื่นไมโครเวฟที่กระจายอยู่ทั่วเอกภพอย่างสม่ำเสมอ มันถูกเรียกว่า รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (cosmic microwave background หรือ CMB) ซึ่งมันเป็นรังสีที่ตกค้างมาจากเอกภพในยุคแรกเริ่ม เมื่อคำนวณตามทฤษฎีบิ๊กแบงก็ได้อุณหภูมิของรังสีไมโครเวฟซึ่งสอดคล้องกับการสังเกตการณ์

คำถามคือ แล้วก่อนหน้าบิ๊กแบงล่ะ มีอะไร?

นักฟิสิกส์กระแสหลักยุคปัจจุบันไม่ตอบคำถามนี้ พวกเขาจะเริ่มต้นทุกสิ่งทุกอย่างที่บิ๊กแบงแล้วศึกษาจากตรงนั้น ทว่านักฟิสิกส์จำนวนหนึ่งเชื่อว่าก่อนหน้าบิ๊กแบงอาจมีเอกภพอยู่แล้ว และบิ๊กแบงอาจเกิดขึ้นมาแล้วหลายรอบแล้วก็ได้

แนวคิดในลักษณะนี้เรียกรวมๆว่า เอกภพแบบวัฏจักร (cyclic model) ซึ่งนักฟิสิกส์คิดขึ้นมาตั้งแต่ยุคของไอน์สไตน์แล้ว แต่ยังไม่มีหลักฐานใดยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีนี้ได้

ล่าสุด เมื่อต้นเดือนสิงหาคม ค.ศ. 2018 เซอร์ โรเจอร์ เพนโรส (Sir Roger Penrose)และคณะนักวิจัยได้ประกาศว่าค้นพบหลักฐานสำคัญที่แสดงให้เห็นว่าเอกภพของเราอาจมีมาก่อนหน้าบิ๊กแบงก็ได้!

เซอร์ โรเจอร์ เพนโรส นั้นเป็นนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ปัจจุบันอายุ 87 ปี เป็นผู้มีผลงานร่วมกับสตีเฟน ฮอว์กิ้ง ทั้งในแง่งานวิจัยและการเขียนหนังสือ ได้รับรางวัลด้านฟิสิกส์มามากมาย และเป็นหนึ่งในนักฟิสิกส์ที่เปี่ยมไปด้วยไอเดียที่ชวนให้นักฟิสิกส์คนอื่นๆต้องมาขบคิดตาม

หนึ่งในนั้นคือ ทฤษฎี conformal cyclic cosmology“(CCC) ซึ่งอธิบายว่าการที่เอกภพของเราดูมีความสม่ำเสมอกันทุกจุดอย่างที่เห็นทุกวันนี้เป็นผลมาจากเอกภพก่อนหน้าการเกิดบิ๊กแบง  ทฤษฎีนี้เชื่อว่ามวลสารต่างๆในเอกภพจะถูกดูดกลืนเข้าไปในหลุมดำมวลยิ่งยวด(ซึ่งเป็นหลุมดำที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์นับพันล้านเท่า)จนเมื่อเวลาผ่านไปนานพอมวลสารในเอกภพจะลดลงเรื่อยๆแล้วหายไปจนหมดเอกภพ ในระหว่างนั้นหลุมดำมวลยิ่งยวดจะแผ่รังสีด้วยกระบวนการที่เรียกว่า การแผ่รังสีของฮอว์กิ้ง (Hawking radiation) ออกมาซึ่งจะส่งผลให้เอกภพมีความราบเรียบสม่ำเสมอกันมากขึ้นเรื่อยๆซึ่งสุดท้ายแล้วจะทำให้เกิดสถานะที่ก่อให้เกิดบิ๊กแบงอีกครั้ง

แน่นอนว่านักฟิสิกส์ส่วนมากไม่ได้เห็นด้วยไปกับแนวคิดนี้ด้วยเหตุผลหลายอย่าง แต่ที่สำคัญที่สุดคือ การยังไม่มีหลักฐานยืนยัน

แต่เมื่อปี ค.ศ. 2010 เพนโรสและ Vahe Gurzadyan นักฟิสิกส์จากสถาบันวิจัยฟิสิกส์อาร์เมเนีย พบวงแหวนที่มีอุณหภูมิคงที่ภายในรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ ซึ่งพวกเขาเชื่อว่ามันคือ คลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากหลุมดำในเอกภพก่อนหน้าพุ่งเข้าชนกัน แล้วคลื่นความโน้มถ่วงได้หลงเหลือตกค้างมายังเอกภพของเรา

ล่าสุด เพนโรสและทีมพบว่าในรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ มีจุดประหลาดหลายจุดที่อาจเกิดจากหลุมดำในเอกภพก่อนหน้าเอกภพของเรา กล่าวคือเป็นบริเวณที่มีความร้อนสูงกว่าบริเวณรอบๆ ซึ่งเขาเชื่อว่าเกิดจากการแผ่รังสีของฮอว์กิ้งจากหลุมดำในเอกภพก่อนหน้า

ในช่วงแรกๆของเอกภพจุดที่มีความร้อนสูงดังกล่าวมีขนาดเล็กมาก ซึ่งมันมีชื่อว่า Hawking points แต่เมื่อเอกภพขยายตัว จุดดังกล่าวก็จะขยายเป็นแผ่นที่มีขนาดราวๆ 5 เท่าของจันทร์เต็มดวงบนท้องฟ้า

อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ส่วนมากที่ศึกษารังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ ยังไม่สามารถวิเคราะห์จนพบจุดร้อนดังกล่าว  นักฟิสิกส์บางคนถึงกับกล่าวว่า ในรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพนั้นอาจมีการค้นพบจุดประหลาดๆออกมาได้เรื่อยๆและนำมาซึ่งตีความไปได้ต่างๆนานา

………………………………………………………………………

สำหรับคนทั่วไปอย่างเรา ไม่ว่าเอกภพของเราจะเกิดขึ้นมาเพียงครั้งเดียว หรือ เกิดมาแล้วหลายครั้ง

มันก็เป็นเรื่องน่าประหลาดใจและชวนตกตะลึงทั้งสองทาง

บทความโดย  อาจวรงค์  จันทมาศ

อ้างอิง

https://arxiv.org/abs/1808.01740

https://link.springer.com/article/10.1007/s10701-013-9763-z

https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1011/1011.3706.pdf

Date

กันยายน 3, 2018

Category

STEM NEWS