 |
<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/117" type="text/javascript"></script> |
 |
Dark energy
อะไรผลักดันให้เอกภพขยายตัวออกจากกัน
post ครั้งแรก: Mon 7 January 2008, 9:58 pm ปรับปรุงล่าสุด: Thu 10 January 2008, 4:03 pm
อยู่ในส่วน: ฟิสิกส์
|
หน้า : 2 Oops ... My Biggest Mistake !
หน้า : 3 สูญญากาศในควอนตัมฟิสิกส์
หน้า : 4 ตามหา The Fifth element
ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ
ภาควิชาฟิสิกส์์ คณะวิทยาศาสตร์
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม
เราได้ทราบกันมาแล้วจากทฤษฎีสัมพัทธภาพว่าอัตราเร่งการขยายตัวของเอกภพนั้น นอกจากจะขึ้นอยู่กับพลังงานและมวลสารที่มีอยู่ในเอกภพแล้วยังขึ้นอยู่กับความดันอีกด้วย และเพราะว่าไม่มีวัตถุที่มีพลังงานเป็นลบ เงื่อนไขที่จะทำให้เอกภพขยายตัวด้วยความเร่ง จึงขึ้นอยู่ที่ว่าความดันของภายในจักรวาลจะต้องมีค่าน้อยกว่าศูนย์ หรือมีค่าเป็นลบนั่นเอง ปัญหาก็คือความดันที่เป็นลบเกิดขึ้นได้อย่างไร? สถานะสูญญากาศของควอนตัมฟิสิกส์มีคุณสมบัติที่ต่างจากสสารในสถานะทั่วไปอย่างหนึ่งก็คือ ในขณะที่สสารทั่วไปเช่นก็าซหรือของเหลว เมื่อมันขยายตัวความหนาแน่นของมันจะลดลง ความหนาแน่นของพลังงานสูญญากาศนั้นกลับไม่เปลี่ยนแปลงไม่ว่าปริมาตรจะขยายหรือหดตัว ความหนาแน่นของสสารหมายถึง อัตราส่วนของมวลสารต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร ยกตัวอย่างเช่น น้ำบริสุทธิปริมาตร 1 ลิตร กับเหล็กปริมาตร 1 ลิตรมาชั่งน้ำหนักเปรียบเทียบกัน เหล็กย่อมมีน้ำหนักมากกว่าน้ำ เราจึงบอกได้ว่าเหล็กนั้นมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ |
 ถ้าเราขังก๊าซไว้ในกระบอกสูบเมื่อเราเลื่อนกระบอกสูบออกให้ปริมาตรภายในกระบอกสูบเพิ่มขึ้น เรากลับพบว่าความหนาแน่นของก็าซจะลดลง ทั้งนี้ก็เพราะว่ามวลของก๊าซที่ขังไว้ในกระบอกสูบนั้นมีค่าเท่าเดิม เมื่อปริมาตรมีค่าเพิ่มขึ้น อัตราส่วนของมวลต่อปริมาตรจึงลดลง แต่ความหนาแน่นของพลังงานสูญญากาศนั้นไม่เปลี่ยนแปลงไม่ว่าปริมาตรจะขยายหรือหดตัว ถ้าเราปั้มเอาอากาศในลูกสูบออกให้หมด ให้ภายในลูกสูบอยู่ในสภาพสูญญากาศมากที่สุด Quantum Vacuum ที่ขังอยู่ในกระบอกสูบนั้นมีความหนาแน่นของพลังงานคงที่ ถ้าเราลองเลื่อนลูกสูบออก ปริมาตรภายในกระบอกสูบก็จะเพิ่มมากขึ้น (ส่วนสีชมพูตามภาพ) แต่เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานมีค่าคงที่ จึงทำให้พลังงานรวมของระบบมีค่าเพิ่มขึ้น เนื่องจากว่า พลังงานรวมมีค่าเท่ากับความหนาแน่นของพลังงานคูณกับปริมาตรทั้งหมด พลังงานที่เพิ่มขึ้นนี้มาจากการที่เราออกแรงเพื่อที่จะเอาชนะแรงดันที่ดึงลูกสูบกลับนั่นเอง โดยปกตินั้นแรงเนื่องจากความดันของก๊าซจะมีทิศผลักลูกสูบออกเสมอ แต่ในกรณีนี้แรง จาก Quantum Vacuum กลับดึงกระบอกสูบในทิศตรงกันข้าม ซึ่งเป็นการแสดงให้เห็นว่า ความดันภายในกระบอกสูบเนื่องจาก Quantum Vacuum นั้นมีค่าเป็นลบ และความดันที่เป็นค่าลบนี้เอง ที่ผลักเอกภพให้วิ่งออกจากกันด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ข้อมูลจากการสังเกตุการระเบิดของซุปเปอร์โนว่าบอกเราว่า เอกภพนั้นประกอบไปด้วย พลังงานจาก Quantum Vacuum มากกว่า 60 เปอร์เซนต์เลยทีเดียว ดังกราฟข้างล่างที่แสดงอัตราส่วนระหว่างพลังงานของสูญญากาศ กับพลังงานรวมทั้งหมดของเอกภพ จุดตำแหน่งสีแดงแสดงถึงตำแหน่งที่ค่า Cosmological constant (หรือแลมด้า) มีค่าเป็นศูนย์ ถ้าข้อมูลเข้าใกล้ตำแหน่งนั้นก็แสดงว่าพลังงานจาก Quantum Vacuum มีค่าน้อย แต่ผลการทดลองพบว่าข้อมุลส่วนใหญ่ (ที่จุดสีเหลือง) เข้าใกล้แนวตั้งซึ่งแสดงให้เห็นว่า พลังงานส่วนใหญ่ของเอกภพอยู่ในรูปของ Dark Energy |
 อย่างไรก็ตามพลังงานจาก Quantum Vacuum นั้นมีค่าคงที่แน่นอน และไม่เปลี่ยนตามเวลา คุณสมบัตินี้เองทำให้นักดาราศาสตร์ไม่มั่นใจว่า Cosmological Constant ซึ่งเกิดจากพลังงาน ของ Quantum Vacuum นั้นจะเป็นเพียงปัจจัยเดียวที่ผลักให้เอกภพขยายตัวเร็วขึ้นเรื่อยๆ พวกเขาเชื่อว่าพลังงานลึกลับที่ผลักให้เอกภพเคลื่อนที่ออกไปนั้นไม่ได้ผลักด้วยแรงที่คงที่ แต่มันเปลี่ยนแปลงตามเวลา ความลับของเอกภพจึงน่าจะมีมากกว่าที่เราเข้าใจ The Fifth element |
 In the future according to "The Fifth Element," the Supreme Being is a supermodel, absolute evil is a big ball of molten lava -- and the fate of the universe hangs in the balance. คำวิจารณ์ภาพยนต์ The Fifth Element ของ Scott Rosenberg เหมือนกับที่พระเอก Bruce Willis ออกตามล่าหา The Fifth Element เพื่อป้องกันเอกภพไม่ให้ถูกทำลายโดยปีศาจร้าย นักฟิสิกส์ก็กำลังตามหาสสารที่ 5 อยู่เช่นกัน นักฟิสิกส์บางกลุ่มเรียกพลังงานลึกลับที่ผลักเอกภพออกจากกันว่า Quintessence ซึ่งมาจากปรัชญากรีกโบราณซึ่งหมายถึงสสารชนิดที่ห้า นอกเหนือจาก ดิน น้ำ ลม และ ไฟ Quintessence นั้นรวมพลังงานทุกอย่างที่ผลักเอกภพออกจากกัน ไม่แต่เฉพาะพลังงาน จาก Vacuum energy เพียงอย่างเดียว ในปัจจุบันนี้เรายังไม่ทราบว่า Quintessence นั้นคืออะไรกันแน่ นักฟิสิกส์บางท่านเชื่อว่า ทฤษฎีใหม่อย่างเช่น Superstring Theory และความคิดที่ว่าเอกภพอาจประกอบด้วยมิติอื่นๆมากกว่า 4 มิติ หรือที่เรียกว่า Extra dimension น่าจะช่วยไขปัญหานี้ได้ Superstring Theory จะเป็นซุปเปอร์โมเด็ลที่ให้คำตอบกับเราได้หรือเปล่านั้น คงต้องศึกษากันต่อไป แหล่งข้อมูลอ้างอิงและศึกษาเพิ่มเติม Dark Energy and Cosmological constant - Sean M. Carroll, Cosmological Constant จาก Living Reviews in relativity - http://www.astronomytoday.com/cosmology/quintessence.html - http://www.sciencenews.org/20010407/bob14.asp - http://www.cerncourier.com/main/article/39/5/11 Vacuum Energy - http://www.sciam.com/1297issue/1297yam.html - สำหรับนักศึกษาหรือผู้ที่สนใจศึกษาเรื่อง Vacuum energy อย่างจริงจัง ผู้เขียนขอแนะนำหนังสือ ( ควรมีพื้นฐาน ฟิสิกส์ควอนตัมระดับปริญญาตรี ) The Quantum Vacuum, An introduction to Quantum Electrodynamics โดย Peter W. Milonni ของสำนักพิมพ์ Acadenic Press (1994) ISBN 0-12-498080-5 |
เกี่ยวกับผู้เขียน
| คุณจ้อ หรือ ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ เป็นหนึ่งในตัวแทนประเทศไทย ไปแข่งขันฟิสิกส์โอลิมปิก ที่ประเทศฟินแลนด์ จบชั้นมัธยมปลายจากโรงเรียนปทุมคงคา เข้าเป็นนักเรียนในโครงการพสวท และศึกษาระดับปริญญาตรีที่ภาควิชาฟิสิกส์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย จากนั้น ศึกษาต่อด้านปริญญาโท ฟิสิกส์ทฤษฎี ทีมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ (University of Cambridge) และ ปริญญาเอก ฟิสิกส์ทฤษฎี ที่มหาวิทยาลัยเดอร์แรม (Universiy of Durham) ในเวลาต่อมา ปัจจุบันเป็นอาจารย์ ประจำภาควิชาฟิสิกส์์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เป็น 1 ใน 3 ของผู้ริเริ่มวิชาการ.คอม |
มันจะเป็นลักษณะเดียวกับขั้วแม่เหล็กไหม? เราอาจมีพลังงานแม่เหล็กที่แบบเหมือนกันฃึ่งมันจะผลักกันแล้วมันไหม๊
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 2 25 ก.ย. 2549 (17:17) เรา (หมายถึงเหล่านักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์) มีข้อสงสัยกันว่า เอกภพหยุดนิ่งอยู่ หรือมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา และหากมีการเปลี่ยนแปลง เอกภพกำลังขยายตัวใหญ่หรือหดตัวเล็กลง อันนี้ผมว่าเป็นการศึกษาที่ดีและน่าศึกษา แต่ที่กำลังจะใช้ "ซูเปอร์โนวา" ในการพิสูจน์เรื่องนี้นั้น ผมว่าคงจะผิดความหมาย และไม่น่าจะใช้เป็นตัวพิสูจน์ในข้อสงสัยอันนี้ได้
ซูเปอร์โนวา เป็นกลุ่มก๊าซร้อนและรังสีที่เพิ่งผ่านเข้ามาสู่เอกภพ ตัวมันเองมีพฤติกรรมปกติในการ 'ผลัก' มวลอยู่แล้ว
โดยทั่วไปนักดาราศาสตร์มักชอบคิดกันว่า การที่มวลจำนวนหนึ่งกระจายออกมาจากสิ่งหนึ่งสิ่งใดด้วยความเร็วตั้งแต่พอประมาณไปจนถึงเร็วมาก มิหนำซ้ำ สิ่งหนึ่งสิ่งใดที่ว่านี้มีแสงสว่างออกมาด้วย แสดงว่าไอ้สิ่งหนึ่งสิ่งใดตัวนี้ (ที่เป็นจุดศูนย์กลางของการกระจายนั่นแหละ) จะต้องกำลังระเบิดอยู่แน่ ๆ
เป็นที่แน่นอนว่า คำว่า "ระเบิด" ที่ว่านี้มีตัวแบบความคิดมาจากการระเบิดประดามี ที่ปรากฏอยู่บนโลก...แบบว่ามีเสียง"บึ้ม" แล้วก็มีอะไรต่อมิอะไรกระจายออกมา ทั้งหมดคือมวลเล็ก ๆ ที่แยกตัวออกมาจากมวลที่ถูกแรงระเบิด
ทว่า... นักดาราศาสตร์แน่ใจได้อย่างไรว่า สิ่งที่กำลังเกิดอยู่ในจักรวาล เป็นแบบเดียวกันกับการระเบิดที่ปรากฏอยู่บนโลก ของสองสิ่งที่คล้าย ๆ กัน บางทีอาจไม่ใช่สิ่งสิ่งเดียวกันก็ได้...
มิหนำซ้ำ...บางทียังตรงกันข้ามอีกด้วย
ซูเปอร์โนวา มิใช่ดวงดาวที่กำลังระเบิด (แบบระเบิดบนโลก) และกลายเป็นดาวดวงใหม่ หากแต่มันคือพลังงาน ที่ปรากฏขึ้น เพื่อฟอร์มตัวเป็นดาวดวงใหม่ มันกำลังเริ่มต้นสร้างมวลใหม่ แต่ในขณะเดียวกัน รังสีของมัน ก็ผลักมวลเหล่านั้น (ที่เห็นเป็นฝุ่น ๆ ผง ๆ) ให้กระจายออกมา โดนสนามที่เป็นปฏิภาคโน้มถ่วง (หมายถึงสนามที่มีพฤติกรรมตรงข้ามกับสนามโน้มถ่วง)
ในเมื่อมันกำลังผลักมวลอยู่ มันจึงวิ่ง ราวกับมันกำลังกระเจิดกระเจิงออกไปจากเอกภพ
การที่เราพบว่า คนคนหนึ่ง กำลังวิ่งตะบึงอยู่ในสนามฟุตบอล เป็นข้อพิสูจน์หรือเปล่าว่าสนามฟุตบอลกำลังขยายตัว
แล้วซูเปอร์โนวาจะใช้เป็นข้อพิสูจน์อะไรได้
ก็เป็นข้อพิสูจน์ว่า 'บิ๊กแบง Big Bang' ไม่เคยเกิดขึ้นในเอกภพ แต่ที่มันเคยเกิด และกำลังเกิดอยู่ และจะเกิดเรื่อย ๆ ในโอกาสต่อ ๆ ไป ก็คือ 'โนวาเล็ก ๆ Nanova' เหล่านี้ต่างหากเล่า...
เอกภพ คงไม่ใช่เอก อีกต่อไปเพราะก็รู้อยู่เเล้วว่ายิ่งเราค้นหามันสักเท่าใดมันยิ่งเลื่อนลอยเเละเหมือนจะไม่มีอยู่จริง ยิ่งค้นหายิ่งมีทฤษฏีใหม่ใหม่มาเรื่อยๆ เเม้เเต่ทฤษฏีที่ไม่คิดว่าจะเป็นไปได้มันก็อาจาจะเป็นไปได้ มนุษย์ก็เช่นกัน ค้นหากันไปมา เเต่ไม่เคยค้นหาตัวเองเลยบางทีถ้าเข้าใจตัวเองบ้างทุกอย่างคงไม่มีอะไรให้คิดมากไป...
เราจะรู้ได้อยางไรว่าระยะที่เรายืนอยู่ในตอนนี้คือระยะที่เอกภพกำลังเคลื่อนที่เข้ามาด้วยความเร็วสูงหรือเคลื่อนที่ออกไปด้วยความเร็วสูงเเละกำลังจะดับซึ่งในเวลานี้เราอาจยืนอยู่ที่จุดกลางๆที่ไม่สามารถบอกอะไรได้ก็ได้เพราะการเดินทางของจักรวาลยาวนานกว่าช่วงชีวิตมนุษย์หลายเท่าเราเพียงเเต่สมมุติฐานเเละเเทนค่าความเป็นไปได้เท่านั้นเอง
ไม่รู้เรื่องหรอกค่ะแต่หนูชอบอ่าน
แล้วแบบนี้คงเกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญเลย
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 18 ก.พ. 2551 (19:51) คุณ einstine พูดเหมือนพวกนักประจักษ์นิยมเลย ว่าทุกสิ่งที่เกิดไม่ได้เป็นหลักประกันสิ่งที่จะเกิดตามมาว่าจะต้องเหมือนกันกับสิ่งที่เกิดมาก่อนๆ
แต่ข้าพเจ้าคิดว่าพวกนักวิทยาศาสตร์ก็ไม่น่าจะหลงกลความแตกต่างของสภาพเท่าไหร่ เพราะไม่ว่าจะยังไง กฏเกณฑ์ทางวิทยาศาสตร์ใช่ได้กับทุกจุดในจักรวาล นิวตันเป็นคนกล่าวไว้ ( ผิดคนก็ขออภัย ) ดังนั้นระเบิดที่นี้ หรือที่โน้น ถ้าอยู่จักรวาลเดียวกันก็ไม่น่ามีปัญหา นะ ข้าพจ้าว่า
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 22 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 200 ดวง - โหวตเพิ่มดาว
ก็ไม่เห็นจะยากนะครับ แรงที่ว่ากันอยู่เนี่ย (Dark energy) ก็คือแรงดึงดูดที่เอกภพอื่น ๆ ที่อยู่รอบ ๆ เอกภพของเรานี่แหละครับ ช่วยกันดูดเอกภพของเราออกไปทุกทิศทุกทาง แต่--
ถ้าคิดอีกนัยหนึ่ง ถ้ามวลหรือพลังงานรวมก่อนเกิด bigbang ของ เอกภพเรา มีมากกว่าแรงดึงดูดที่เอกภพอื่น ๆ ที่อยู่รอบ ๆ กระทำกับเอกภพของเรา ก็จะเกิด big crunch งัยครับ
ว่าแต่ว่า แล้วมันจะมีเส้นหรือแผ่นกั้นอะไรระหว่างเอกภพอีกล่ะ หรือถ้าไม่มี สสารหรือพลังงานบางส่วนของเราก็จะไปรวมกับมวลหรือพลังงานของเอกภพอื่น หากรวมกันเยอะขึ้นก็จะเกิด big crunch รวมเป็นอะตอม ของเอกภพ และเมื่ออะตอมตั้งตั้นนี้ ไปอยู่ที่ ๆ มีแรงดึงดูดของเอกภพอื่น ๆ มาก ๆ ก็อาจจะระเบิดเกิด bigbang ใหม่ วน ๆๆๆ ๆๆๆ ๆๆ กันไป
งง งง งง งง
คห 7 >> ผมว่าน่าจะเป็นสัจพจน์ของไอสไตน์นะครับ ที่บอกว่ากฏทางฟิสิกส์ ไม่สามารถใช้ได้ทุกที่ไม่ว่าผู้สังเกตจะเป็นใคร
ยิ่งอ่านยิ่งรู้ยิ่งงง แต่มันก็ยิ่งท้าทายยิ่งน่าสนใจ ยิ่งอยากเรียน
แผ่นตัวนำก็ต้องมีประจุสิ แต่มีประจุเป็นกลางเฉยๆ
แล้วก็มันก็ต้องมีมวลด้วย
เพราะฉนั้นมันก็ต้องมีแรงดึงดูดระหว่างกันสิ
เป็นไปตามกฎของนิวตัน
ผมขอคัดค้าน คห ที่ 2 นะคับ
เพราะว่า การที่แสงเดินทางมาถึงโลกนั้นจะมีคลื่นความยาวอยู่ ยิ่งยาวมากแปลว่ายิ่งอยู่ไกลมาก (ตามรูปภาพในหน้าที่ 1) เพราะฉะนั้น ผมคิดว่า นักวิทยาสาศตร์คงใช้เวลาในการดูปรากฏการณ์ต่าง ๆ หลาวัน (คงไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใหนดูเหตุการณ์ต่างๆในเวลาอันสั้นแล้วออกมาสรุปหลอกนะครับ) จนอาจจะพบว่า คลื่นความยาวมันมีความถี่น้อยลง หรือว่ามีความยาวของคลื่นมากขึ้น เนื่องมาจากว่าเอกภพมันขยายตัวออกไป
ก็เหมือนกับคุณหยดสีบนผิวลูกโป่งแหละคับ สมมุดว่าหยดสีแดงและสีเขียวในจุดที่ใกล้กัน ในตอนแรกทั้ง 2 จุดจะใกล้กัน แต่เมืองลูกโป่งขยายตัวออกไป พื้นที่ผิวของลูกโป่งก็จะมากขึ้นด้วย ทำให้ระยะห่างของทั้ง 2 จุดมันก็จะมากขึ้นด้วยเช่นกัน
ถูกมั้ยคับ
........... อดีตกาลนานมาแล้ว มีสิ่งชีวิตจำนวนหนึ่ง อาศัยอยุ่ในดาวเคราะห์ทั้ง 3 ดวง
เนื่องด้วยระยะห่างที่ใกล้กันจนเกินไประหว่าง3ดาวเคราะห์
สิ่งมีชีวิตเหล่านี้จึงทำสงครามแย่งดินแดนกันมาอย่างยาวนาน
ยุคสมัยนั้นยังมีแร่มากมายที่มีพลังงานลึกลับแฝงอยู่ พลังงานลับที่สิ่งมีชีวิตยุคนั้นเรียกกันว่า
"Dark energy"เป็นพลังงานที่ใช้ผลักดันหรือต้านแรงดึงดูด
สิ่งมีชีวิตยุคนั้นใช้แร่ชนิดตืดกับตัวเพื่อที่จะดันตัวเองขึ้นไปบนฟ้า(บินได้)
ช่วงสมัยนั้นสงครามยืดเยื้อกันยาวนานจนเหล่าสิ่งมีชีวิตยุคนั้นตัดสินใจใช้แร่ที่มีพลังงานลับแฝงทั้งหมด
มาหลอมรวมกันเป็นหนึ่งแล้วโยนทิ้งไว้ช่องว่างของอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ทั้งสามนานวันขึ้น
ระยะห่างจากดาวเคราะห์ทั้งสามก็ไกลห่างกันไปเรื่อยๆ เพื่อที่พวกสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นจะไม่มีวันหวนกลับมา
พบกันอีกเป็นครั้งที่สอง
จบ............
Imagination is more important than knowledge
จ้อ
(อรรถกฤต ฉัตรภูติ)
ผู้ชมข้อมูลนี้แล้ว 18,197 ครั้ง
เป็นสมาชิก: นานกว่า 7 ปี
แบ่งปันความรู้ 1,411 ครั้ง
ได้รับดาว 239 ดวง
โหวตเพิ่มดาว
บทความอื่น
บทความแนะนำ
Blog แนะนำ
Hot Links
คลังข้อสอบ | ข่าววิชาการเล่นกล/เกม | อ่านนิยาย
ข่าวทุนการศึกษา | ลิงค์
ขอบคุณผู้สนับสนุน
Copyright© 2000-2007, Vcharkarn.Com. All rights reserved.
|
คลิ๊กเพื่อดูสถิติ รับรองและสนับสนุนโดย |
 สสวท. |
 มูลนิธิ พสวท. |
 พสวท. |