http://update.se-ed.com     หน้าแรก    ฉบับก่อน      แนะนำ     ติดต่อเรา     สมาชิก     ซีเอ็ด      

ฉบับ 193 ตุลาคม 2546 ประจำฉบับ   o บอกกล่าว   o จดหมายถึงบ.ก.   o มองโลก   o มองไทย   o Space Hotline   o คุยกับชัยคุปต์   o นักวิทย์รุ่นเยาว์   o ประลองปัญญา   o เรื่องจากปก   o บทความ/สารคดี บอกรับจดหมายข่าว โปรดแจ้ง E-Mail ของคุณ Subscribe     Unsubscribe   Powered by YourMailinglist Provider.com   ดูจดหมายข่าวเก่า   Visitors:

สารคดีวิทยาศาสตร์ #193                 เอกภพขยายตัวด้วยความเร่ง : กาแล็กซีทางช้างเผือกจะโดดเดี่ยวในความมืดมิด           ....ปลายทศวรรษที่ 1920(ราว พ.ศ. 2463) เอ็ดวิน ฮับเบิล ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตื่นตะลึงเมื่อพบว่ากาแล็กซีที่อยู่ไกลๆ กำลังเคลื่อนที่ห่างออกจากกัน นั่นหมายความว่าเอกภพกำลังขยายตัว สิ่งที่ฮับเบิลค้นพบนั้นได้ทำลายความเชื่อของนักวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นรวมทั้งอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งเชื่อว่าเอกภพมีลักษณะคงที่ ไม่เปลี่ยนแปลง....         ในปี พ.ศ. 2460 ไอน์สไตน์ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายธรรมชาติของเอกภพ ผลก็คืออนาคตของเอกภพจะต้องพังทลายลงด้วยอำนาจแรงโน้มถ่วง แต่ด้วยความเชื่อว่าเอกภพคงที่  ไอน์สไตน์จึงเพิ่มค่าขึ้นมาค่าหนึ่งเรียกว่าค่าคงที่ของเอกภพ (Cosmological  Constant)ในสมการของเขาเพื่อทำหน้าที่ต้านแรงโน้มถ่วง ซึ่งไอน์สไตน์เองก็ไม่รู้ว่ามันจะมีอยู่จริงหรือไม่  ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วไปคิดว่ามันเป็นเพียงอุบายทางคณิตศาสตร์ของไอน์สไตน์เท่านั้น          การค้นพบของฮับเบิลทำให้ไอน์สไตน์ถึงกับกล่าวว่าเป็นความผิดพลาดครั้งยิ่งใหญ่ที่สุดในอาชีพของเขา และสำหรับฮับเบิลแล้วเขาคิดว่าเอกภพจะต้องขยายตัวช้าลงเพราะอำนาจแรงโน้มถ่วงและบางทีมันจะขยายตัวอย่างไม่มีที่สิ้นสุดเลยก็ได้         หลังยุคสมัยของฮับเบิล นักดาราศาสตร์ก็ยังเชื่อว่า เอกภพจะขยายตัวอย่างช้าลงด้วยอำนาจแรงโน้มถ่วงของกาแล็กซี ดวงดาวและพลังงานอื่นๆ ในเอกภพ ทฤษฎีฟิสิกส์ทำนายอนาคตของเอกภพว่าอาจเป็นไปได้สามแบบขึ้นอยู่ความหนาแน่นหรือปริมาณมวลสารและพลังงาน          แบบแรก ถ้าปริมาณมวลสารและพลังงานในเอกภพมีไม่มากพอ เอกภพก็จะขยายตัวไปเรื่อยๆ จนอัตราการขยายตัวคงที่ เอกภพก็จะเข้าสู่ช่วงความหนาวเย็น          แบบที่สอง ปริมาณมวลสารและพลังงานมีค่ามากพอ แรงโน้มถ่วงก็จะดึงดูดให้เอกภพขยายตัวช้าลง และในที่สุดจะดึงดูดให้เอกภพหดตัวจนกาแล็กซี ดวงดาวชนกันลุกเป็นเปลวเพลิง เอกภพก็พังทลายลงที่เรียกกันว่าบิ๊กครั้นช์ (Big  Crunch)         แบบที่สาม ปริมาณมวลสารและพลังงานมีค่าในระดับที่ทำให้แรงโน้มถ่วงสมดุลกับการขยายตัว เอกภพก็ขยายตัวไปเรื่อยๆ แต่ช้าลง         ในปี พ.ศ. 2541 นักวิทยาศาสตร์ก็ต้องหัวปั่นกับปรากฏการณ์ของเอกภพ เมื่อนักวิทยาศาสตร์สองกลุ่มได้ทำการศึกษาซูเปอร์โนวาหรือการระเบิดของดาวฤกษ์ที่หมดอายุขัยในกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกล พวกเขาพบว่าแสงจากซูเปอร์โนวา จางกว่าที่ควรจะเป็น นั่นก็หมายความว่าซูเปอร์โนวานั้นอยู่ห่างไกลกว่าที่ควรจะเป็นเช่นกัน         สิ่งเดียวที่อธิบายได้ก็คือ เอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร่ง ไม่ได้ขยายตัวช้าลงอย่างที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันมานาน เพราะหากเอกภพขยายตัวช้าลงกาแล็กซีจะเคลื่อนที่เข้าใกล้กัน และจะทำให้ดวงดาวหรือเทหวัตถุในกาแล็กซีมีความสว่างเมื่อมองจากโลก         ในช่วงแรก นักวิทยาศาสตร์หลายคนตั้งข้อสงสัยว่า การที่มองเห็นซูเปอร์โนวาจางๆ นั้นอาจเป็นเพราะว่า แสงจากซูเปอร์โนวาถูกฝุ่นในอวกาศกั้นไว้ หรือบางทีซูเปอร์โนวาเองจางกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิดไว้ก็ได้ แต่หลังจากได้ข้อมูลมากขึ้นและตรวจสอบอย่างละเอียดถี่ถ้วน ข้อสงสัยดังกล่าวก็หมดไป         การค้นพบครั้งนี้สร้างความพิศวงให้กับนักวิทยาศาสตร์เป็นอย่างยิ่ง และทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดถึงค่าคงที่ของเอกภพของไอน์สไตน์ที่ทำหน้าที่ต้านแรงโน้มถ่วงว่ามันอาจมีอยู่จริง            แผนภาพอธิบายการเปลี่ยนแปลงของระดับความเร็วในการขยายตัวของเอกภพหลังจากบิ๊กแบงเมื่อ หนึ่งหมื่นห้าพันล้านปีก่อน จนกระทั่งถึงปี พ.ศ. 2544 สิ่งที่ค้นพบก็ได้รับการยืนยันอย่างแน่นหนา เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการศึกษาซูเปอร์-โนวา SN1997ff ซึ่งอยู่ไกลจากโลกหนึ่งหมื่นล้านปีแสงโดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล  การศึกษายืนยันว่าเอกภพกำลังขยายตัวด้วยความเร่งจริงๆ         อดัม รีสส์ แห่ง The Space Telescope Institute หัวหน้าทีมผู้ค้นพบกล่าวว่า “ซูเปอร์โนวานี้แสดงให้เราเห็นว่าเอกภพกำลังมีพฤติกรรมเหมือนคนขับรถ เมื่อเห็นสัญญาณไฟแดงจะชะลอความเร็ว และเร่งความเร็วเมื่อสัญญาณไฟเขียวปรากฏ”         นักวิทยาศาสตร์คิดว่านี่คือหลักฐานที่แสดงว่า แรงต้านแรงโน้มถ่วงของ ไอน์สไตน์มีอยู่จริง ยิ่งกว่านั้นคือมันกำลังเอาชนะแรงโน้มถ่วงด้วย และเชื่อว่าการขยายตัวด้วยความเร่งของเอกภพเกิดขึ้นเมื่อห้าพันล้านปีที่ผ่านมา ณ ช่วงเวลานั้น กาแล็กซีต่างๆ อยู่ห่างจากกันซึ่งมีผลทำให้แรงโน้มถ่วงของกาแล็กซีอ่อนกำลัง ในขณะที่มีแรงต้านแรงโน้มถ่วงจากพลังงานลึกลับซึ่งคงที่ ผลักให้เอกภพขยายตัวและจะขยายตัวไปอย่างไม่มีที่สิ้นสุด         พลังลึกลับนี้คืออะไรและมันจะมีผลอย่างไรต่ออนาคตของเอกภพ? ทุกวันนี้มันเป็นหนึ่งในความลึกลับของเอกภพ และยังไม่มีใครสามารถอธิบายได้รวมทั้งยังไร้ร่องรอยใดๆ อีกด้วย นักวิทยาศาสตร์เรียกพลังลึกลับนี้ว่า พลังงานมืด (Dark Energy)         เครก โฮแกน นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตัน ซีแอตเทิล บอกว่า “พูดตรงๆ เราไม่เข้าใจมัน เรารู้แต่ผลที่เกิดขึ้นจากมัน และทุกคนก็ไม่ได้ร่องรอยใดๆ เกี่ยวกับมันเลย”         ปัจจุบันนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์หลายคนกำลังไขปริศนานี้และอยากรู้ว่าพลังงานมืดจะมีผลต่ออนาคตของเอกภพอย่างไร นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์บางคนประมาณว่าปัจจุบันพลังงานมืดมีอยู่ราว 70 เปอร์เซ็นต์ของพลังงานทั้งหมดในเอกภพและเมื่อเอกภพมีอายุเป็นสองเท่า มันจะเพิ่มมากขึ้นเป็น 97 เปอร์เซ็นต์         เคนทาโร นากามินิ และอับราฮัม  โลบ แห่งศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาวาร์ด สมิทโซเนียนนำเราไปในอนาคต โดยทำการศึกษาผลที่จะเกิดขึ้นจากพลังงานมืด ด้วยการใช้คอมพิวเตอร์สร้างรูปแบบจำลองขึ้นมา ผลก็คือเมื่อเอกภพมีอายุเป็นสองเท่าคืออีกหนึ่งหมื่นสี่พันล้านปีข้างหน้า แรงโน้มถ่วงของกาแล็กซีที่อยู่ใกล้กันจะยังเอาชนะแรงผลักของพลัง-งานมืด กาแล็กซีทางช้างเผือกของเราจะรวมกับกาแล็กซีเพื่อนบ้านคือ แอนโดรเมดา         ณ เวลานั้นเราอาจจะสังเกตไม่เห็นความเปลี่ยนแปลงจากการรวมตัวของสองกาแล็กซี  เราจะเห็นท้องฟ้ามีดวงดาวเหมือนกับที่เห็นในวันนี้ แม้ว่ามันจะมีดาวเพิ่มมากขึ้นราวสองเท่าก็ตาม ขณะที่กาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลจะถอยห่างออกไปเพราะแรงผลักของพลังงานมืด  โดยเราจะเห็นมันจางๆ และอีกไม่กี่พันล้านปี เราก็จะไม่เห็นส่วนที่เหลือของเอกภพอีกเลย         ต่อจากนั้นอีกราวหนึ่งล้านล้านปี เอกภพจะขยายตัวมากขึ้นจนกระทั่งกาแล็กซีของเราจะอยู่อย่างโดดเดี่ยวท่ามกลางความมืดมิด แสงจากกาแล็กซีอื่นๆ จะเดินทางมาไม่ถึง การศึกษาเอกภพจะสิ้นสุดลงเพราะไม่สามารถเห็นอะไรได้อีก แสงที่เดินทางภายหลังจากเกิดบิ๊กแบง ที่เรียกว่า  Cosmic Microwave Background Radiation ก็จะไม่ปรากฏให้ตรวจจับได้  งาน SETI ในการติดต่อสื่อสารกับสิ่งมีชีวิตนอกกาแล็กซีต้องจบลงไปด้วยเพราะจะไม่สามารถติดต่อสื่อสารระหว่างกาแล็กซีได้         กัส เอฟราร์ด นักเอกภพวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าวอย่างติดตลกว่าถ้ามีนักดาราศาสตร์ในหนึ่งล้านล้านปีข้างหน้าอยู่ล่ะก็ พวกเขาต้องมีชีวิตที่สุดแสนจะน่าเบื่อเอามากๆ เลยทีเดียว         แต่ ณ เวลานั้นพวกเขาคงไม่ได้อยู่บนโลกใบนี้  เพราะอีกไม่กี่พันล้านปีข้างหน้าดวงอาทิตย์ของเราก็จะร้อนมากจนกระทั่งไม่มีมนุษย์คนใดจะอาศัยอยู่บนโลกได้                                                 โดย... บัณฑิต คงอินทร์ พบกับเรื่องนี้ได้ที่ : http://update.se-ed.com/193/expand_universe.htm กลับไปหน้าบทความ/สารคดี   UpDATE นิตยสารรายเดือน ราคาฉบับละ 60 บาท http://update.se-ed.com อัตราสมาชิก 12 ฉบับ 720 บาท จัดพิมพ์โดย บริษัท ซีเอ็ดยูเคชั่น จำกัด(มหาชน) อาคารเนชั่นทาวเวอร์ ชั้น 19 เลขที่ 46/87-90 ถ.บางนา-ตราด แขวงบางนา เขตบางนา กรุงเทพฯ 10260 โทร.0-2751-5800, 0-2751-4175 โทรสาร 0-2751-5059 E-mail : update@se-ed.com