จักรวาลที่ไม่มีจุดเริ่มต้น ในแนวคิดของ ‘สตีเฟน ฮอว์กิง’

ตอบกลับโพส
siri
โพสต์: 1215
ลงทะเบียนเมื่อ: จันทร์ พ.ค. 25, 2020 9:57 am

จักรวาลที่ไม่มีจุดเริ่มต้น ในแนวคิดของ ‘สตีเฟน ฮอว์กิง’

โพสต์ โดย siri » พุธ ธ.ค. 16, 2020 12:25 pm

https://www.sciways.co/the-universe-had-no-beginning/

SciWays

จักรวาลที่ไม่มีจุดเริ่มต้น ในแนวคิดของ ‘สตีเฟน ฮอว์กิง’

เผยเเพร่โดย Sci Ways ณ ธันวาคม 15, 2020
จักรวาลที่ไม่มีจุดเริ่มต้น ในแนวคิดของ 'สตีเฟน ฮอว์กิง'

ในปี 1981 นักจักรวาลวิทยาชั้นนำของโลกหลายคนเคยเข้ามาร่วมกันอภิปรายเกี่ยวกับหัวข้อที่ว่า จักรวาลนั้นถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร ซึ่งจัดขึ้นโดยสถาบันการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของนครวาติกัน และเป็นสถานที่ในตำนาน ที่มีประวัติศาสตร์ของทั้ง ศาสนศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ ผ่านมาแล้วร่วมกันนับพันปี สถานที่แห่งนี้ตั้งอยู่ในวิลล่าอันหรูหราในสวนของวาติกัน โดยสตีเฟน ฮอว์กิง (Stephen Hawking) ได้เลือกหัวข้อที่จะมาถกเถียงกันในวันนั้น ซึ่งในภายหลังเขาจะกลายเป็นบุคคลที่สำคัญให้กับแนวคิดนี้ ที่เป็นผู้เสนอว่า “จักรวาลของเรากำเนิดขึ้นมาจากความว่างเปล่า!”

ซึ่งก่อนหน้านั้น เรื่องราวของจุดกำเนิดของจักรวาล ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ในวงการวิทยาศาสตร์ หรือแม้กระทั่งในทางเทววิทยา (ผู้ที่เลื่อมใสในเรื่องของพระเจ้า) แม้เราจะมีหลักฐานที่บ่งชี้แน่ชัดแล้วว่า จักรวาลนั้นดูเหมือนจะกำเนิดขึ้นมาจาก “บิกแบง” (Big Bang – จุดกำเนิดทุกสรรพสิ่งไม่ว่าจะเป็นอวกาศ, เวลา, สสาร และพลังงาน) อย่างไรก็ตามสิ่งที่น่าสนใจที่สุดก็คือ แล้ว “ก่อนหน้าที่เกิดบิกแบงมันมีอะไรเกิดขึ้น”

ทฤษฎีบิกแบงในยุคบุกเบิกนั้นเริ่มต้นมาก่อนการมาของ ‘สตีเฟน ฮอว์กิง’ เสียอีก โดยนักฟิสิกส์ชาวเบลเยี่ยม และเป็นทั้งนักบวชคาทอลิกนามว่า ‘ฌอร์ฌ เลอแม็ทร์’ (Georges Lemaître) ซึ่งต่อมาเขาได้ขึ้นดำรงตำแหน่งประธานสถาบันวิทยาศาสตร์ของวาติกัน



เลอแม็ทร์ เสนอทฤษฎีกำเนิดจักรวาลขึ้นเป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1927 เขาเสนอว่า ถ้าจักรวาลมีการขยายตัว เราก็ควรสามารถติดตามย้อนกลับไปยังจุดกำเนิดของมันได้ และจุดๆ นั้นต้องมีขนาดเล็ก, ร้อน และหนาแน่นมากที่เรียกว่า “อะตอมดึกดำบรรพ์” (primeval atom) ซึ่งแท้จริงแล้วในยุคนั้นยังไม่มีคำเรียกใช้คำว่า “บิกแบง” เลยด้วยซ้ำ โดยบุคคลแรกที่ใช้เรียกคำนี้ก็คือ นักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ ‘เฟรด ฮอยล์’ (Fred Hoyle) ในรายการวิทยุบีบีซีในเดือน มีนาคม ค.ศ. 1949

เมื่อเรารู้เช่นนั้นแล้วว่ามีบิกแบงเกิดขึ้นจริง จึงนำไปสู่คำถามอื่นๆ ว่า แล้วพลังงานเริ่มต้นที่ใช้สร้างบิกแบงนั้น มาจากที่ไหนกัน? รวมถึงปัญหาของนักดาราศาสตร์สมัยใหม่ ที่บอกว่าในยุคเริ่มต้นของจักรวาล กลุ่มของพลังงานควรจะขยายตัวออกมาอย่างยุ่งเหยิงไร้ระเบียบ แต่กลับพบว่ามันมีการขยายตัวออกมาได้อย่างกลมกลืนกัน แบนราบ และสมมาตรในทุกทิศทาง ก่อนที่ในปี ค.ศ. 1980 นักฟิสิกส์ทฤษฎีและนักจักรวาลวิทยาชาวอเมริกัน ‘อลัน กูธ’ (Alan Guth) จะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้ และนำเสนอทฤษฎีของ ‘การพองตัวของจักรวาล’ (Inflation) ในท้ายที่สุด

ในทฤษฎีการพองตัวของจักรวาล นั้นกล่าวว่าเมื่อจุดเริ่มแรก จักรวาลของเราเติบโตขึ้นแบบเลขยกกำลัง ในลักษณะเช่นนี้ๆ เอง ที่ไปทำให้จักรวาลของเรานั้นมีขนาดใหญ่มาก และดูราบเรียบ เพราะหากไม่มีการขยายตัวในลักษณะเช่นนี้ มันก็จะไม่มีโอกาสได้เกิดขึ้นมา เพราะจะถูกแรงโน้มถ่วงดึงกลับไปยังจุดเดิม แม้ทฤษฎีการพองตัวของจักรวาล จะสามารถอธิบายสภาวะของจุดเริ่มต้นของบิกแบงได้ แต่มันก็ยังไม่ได้ตอบโจทย์ปัญหาในเรื่องเดิมๆ อยู่ดี ว่าอะไรคือแหล่งพลังงานที่ได้ปลดปล่อยให้เกิดเป็น Inflation ขึ้น มันเป็นพลังงานศักย์ที่มีอยู่แต่เดิมอยู่แล้ว? หรือมันมาจากที่ไหน?



คำถามนี้มันยากเสียจนฮอว์กิง เคยพูดเชิงเปรียบเทียบว่า “การถามว่าเกิดอะไรขึ้นก่อนบิกแบง…ก็เหมือนกับการถามว่ามีอะไรอยู่ทางใต้ของขั้วโลกใต้” ด้วยความเฉลียวฉลาดของสตีเฟน ฮอว์กิง เขาจึงมองหาข้อยุตินี้ไปที่ว่าหากย้อนกลับไปในเวลา เราก็จะพบกับ การที่ไม่มีอะไรเลย ไม่มีจุดจบ หรือจุดเริ่มต้นอะไรทั้งนั้น

ตามบันทึกของการประชุมวาติกัน ในขณะที่มีอายุได้ 39 ปี ฮอว์กิง นักฟิสิกส์จากเคมบริดจ์ เคยพูดต่อหน้าสาธารณชนด้วยเสียงของเขาเองว่า “ควรจะมีอะไรบางสิ่งที่พิเศษมากเกี่ยวกับสภาวการณ์ในขอบเขตของจักรวาล แต่จะมีอะไรที่พิเศษไปกว่าสภาวการณ์ที่ไร้ขอบเขตนั่นล่ะ?”

ทฤษฎี “ไร้ขอบเขต” (no-boundary proposal) นี้ ฮอว์กิง และเจมส์ ฮาร์เทิล เคยร่วมกันสรุปเอาไว้ทั้งหมดอยู่ในงานวิจัย “ฟังก์ชันคลื่นของจักรวาล” (Wave function of the Universe) ในปี ค.ศ. 1983 ที่วาดภาพจักรวาลของเรา มีรูปร่างเหมือนกับลูกขนไก่ ที่มันเริ่มขยายตัวออกมาจากจุดศูนย์กลาง (ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเป็น 0) แล้วกว้างใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ เช่นเดียวกับจักรวาลในทฤษฎีไร้ขอบเขต ที่มันขยายตัวออกมาอย่างราบเรียบจากจุดที่มีขนาดเป็นศูนย์ ซึ่งครอบคลุมไปถึง อดีต, ปัจจุบัน และอนาคตด้วย การเสนอนี้ทำให้เกิดเป็นที่วิพากษ์วิจารณ์กันอย่างกว้างขวาง ไม่ว่าจะเป็นในเรื่องของ เมล็ดพันธุ์แห่งการสร้าง, ผู้สร้าง หรือการเปลี่ยนผ่านของอะไรบางสิ่งที่มีมาก่อนหน้านั้น

“การจะถามถึงสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนบิกแบงนั้นไม่มีความหมาย เพราะไม่มีแม้แต่เวลามาให้เราได้อ้างถึง” กล่าวโดยฮอว์กิง ปัจจุบันแนวคิดของจักรวาลที่กำเนิดมาจากความว่างเปล่า ยังคงทำให้นักฟิสิกส์หลายคนต่างหลงใหล และเป็นแรงบันดาลใจมานานกว่า 4 ทศวรรษ

“มันเป็นความคิดที่สวยงามและเร้าใจเหลือเกิน” กล่าวโดย นีล ทูรค (Neil Turok) นักฟิสิกส์ และนักจักรวาลวิทยาชาวแอฟริกาใต้ แห่งสถาบันปริมณฑลสำหรับฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ในวอเตอร์ลู แคนาดา และเป็นอดีตผู้ร่วมงานกับฮอว์กิง ภายหลังการมาของงานวิจัยฟังก์ชันคลื่นของจักรวาล ปัจจุบัน เราก็มีสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องกับ จักรวาลวิทยาควอนตัม (quantum cosmology) แล้ว ซึ่งได้กระจายเอานักวิจัยส่วนหนึ่งไปทำงานอยู่ในแนวคิดที่เกี่ยวกับว่า จักรวาลนั้นจะถือกำเนิดขึ้นมาจากความว่างเปล่าได้อย่างไร เพื่อวิเคราะห์ และทำนายถึงทฤษฎีต่างๆ รวมถึงทำการทดสอบมัน และการตีความหมายเชิงปรัชญาของพวกเขา

แหล่งที่มา

Physicists Debate Hawking’s Idea That the Universe Had No Beginning
Wave function of the Universe
การพองตัวของจักรวาล
Hawkin Hartle No Boundary Universe( Shuttlecock )

ตอบกลับโพส

ย้อนกลับไปยัง “ชีวะ เคมี ฟิสิกส์ จักรวาล ดาราศาสตร์ จานบิน และอวกาศ”