วิชาการ.คอม - คลังความรู้ ปัญญาไทย เพื่อการศึกษาไทย เพราะเรารักเมืองไทย
เว็บส่งเสริมการเรียนรู้ดีเด่น 2547 (สมาคมผู้ดูแลเว็บไทย)   |   เว็บสื่อวิทยาศาสตร์ดีเด่น 2549 (กระทรวงวิทย์)   |   เว็บการศึกษาที่มียอดผู้เข้าชมสูงสุด 2549, 2550 (TrueHits)
ขอขอบคุณ บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน) และ สสวท ที่ให้การสนับสนุน  
<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/313" type="text/javascript"></script>
เอกภพ คู่ขนาน (Parallel Universe)
... กล่าวว่าอาจจะมีเอกภพอื่นๆ ซึ่งมี กฎทางฟิสิกส์ และ ค่าคงที่ต่างๆเหมือนกับเอกภพที่เราอยู่ทุกประการ หรือมีโลกเหมือนเราอีกโลกที่ไหนซักแห่ง แต่อาจจะอยู่ในสถานะที่ต่างกัน และ เอกภพคู่ขนานเหล่านี้ไม่สามารถที่จะติดต่อกันได้ เอกภพคู่ขนานคือ...
ผู้เขียน: ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ ชมแล้ว: 86,241 ครั้ง
post ครั้งแรก: Mon 22 January 2007, 10:20 am ปรับปรุงล่าสุด: Sat 31 March 2007, 7:50 pm

หน้าที่ 2 - Inflation multi-universes


ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ

ภาควิชาฟิสิกส์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม



2. Inflation multi-universes

เป็นแนวคิดที่พัฒนามาจากการศึกษาจักรวาลวิทยา (cosmology) หรือ การศึกษาเกี่ยวกับการกำเนิด และ วิวัฒนาการของเอกภพ หลักฐานที่เราได้จากคลื่นแม่ไมโครเวฟพื้นหลัง (Cosmic Microwave Background Radiation) ทำให้เชื่อว่าเอกภพที่เราอาศัยอยู่ ณ ขณะนี้ มีวิวัฒนาการมาจากการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่า บิกแบง (Big Bang)



แต่เนื่องจากความรู้ที่เรามีอยู่จำกัดในปัจจุบันทำให้เราไม่สามารถเข้าใจการกำเนิดของเอกภพได้ดีนัก นักฟิสิกส์ Andre Linde ได้เสนอทฤษฎีที่เรียกว่า Bubble universe theory ซึ่งมีแนวคิดว่า เอกภพของเราเกิดขึ้นมาจาก โฟมควอนตัม (Quantum foam) ของเอกภพแม่อีกทีหนึ่ง โดยอาศัยทฤษฎีควอนตัมทำนายว่าขณะที่เอกภพพึ่งจะหลุดออกมาจากบิกแบงใหม่ๆ หรือ Early universe นั้น กาล-อวกาศ จะมีการแปรปรวนและผันผวนอย่างรุนแรง (Quantum fluctuation of space-time) เสมือนกับน้ำในหม้อที่ต้มจนเดือดพล่าน



เอกภพคู่ขนานหลายๆอันสามารถที่จะเกิดขึ้นได้ เหมือนกับฟองน้ำที่ผุดขึ้นมาเวลาน้ำเดือด ถ้าความผันผวนของ Quantum fluctuation มีขนาดไม่มาก เจ้า bubble universe ก็อาจจะขยายตัวเหมือนลูกโป่ง แล้วค่อยๆหดตัวแฟบลง จนหายไปในที่สุด แต่ถ้าความผันผวนควอนตัมนี้มีขนาดใหญ่พอ เอกภพเล็กๆเหล่านี้ก็จะมีพลังงานมากพอที่จะขยายตัวเป็นเอกภพอย่างที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบัน





ควอนตัมโฟม : ความไม่ต่อเนื่องของกาล-อวกาศ

ในระดับขนาดที่เล็กมากๆ กาล-อวกาศไม่ได้มีลักษณะเรียบและต่อเนื่อง แต่จะมีลักษณะคล้ายกับรูปภาพในหน้ากระดาษหนังสือพิมพ์ ที่เมื่อมองไกลๆจะเห็นเป็นภาพที่ต่อเนื่องเป็นเนื้อเดียวกัน แต่เมื่อเข้ามาพิจารณาในระยะใกล้ๆ หรือเมื่อส่องดูด้วยแว่นขยาย ก็จะพบว่าแท้ที่จริงแล้วเกิดจากจุดเล็กๆหลายๆจุดที่เรียงอยู่ใกล้ๆกัน




เอกภพคู่ขนานในกรณีนี้แตกต่างจากในกรณีแรกคือเอกภพทั้งหมดไม่ได้ตัดขาดกันอย่างสมบูรณ์ และกฎธรรมชาติในแต่ละเอกภพไม่จำเป็นต้องเหมือนกัน เนื่องจาก bubble universe สามารถเกิดขึ้นได้อย่างไม่จำกัด ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ในทางทฤษฎีที่อาจจะมีเอกภพหลายๆเอกภพที่นอกเหนือจากเอกภพของเรา แต่เอกภพอื่นๆที่เกิดขึ้นจะมีกฎทางฟิสิกส์แตกต่างจากเอกภพที่เราอาศัยอยู่ เช่น มีจำนวนมิติแตกต่างมากกว่า 3 มิติ มีค่าประจุอิเล็กตรอนที่แตกต่างออกไป ค่าคงที่เหล่านี้มีความสำคัญมาก เพราะถ้าหากค่าคงที่บางตัวมีค่าต่างออกไปเล็กน้อย เช่น ถ้าประจุอิเล็กตรอนมีค่าน้อยกว่านี้ พันธะเคมีของสารอินทรีย์ต่างๆอาจจะไม่สามารถเกิดขึ้นได้



สิ่งมีชีวิตที่เป็นตัวเราก็ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน ดังนั้นถ้าเราจะเดินทางไปยังเอกภพอื่น (จะด้วยวิธีใดก็ตาม) คงเป็นไปได้ยากที่จะรอดชีวิตอยู่ในเอกภพเหล่านั้น และเช่นเดียวกัน สิ่งมีชีวิตในเอกภพที่มีกฎทางฟิสิกส์ต่างจากเราก็คงไม่อยากที่จะมาทนทุกข์อยู่ในเอกภพของเรา การเดินทางไปมาระหว่างเอกภพคู่ขนานดูจะไม่ทำให้เกิดประโยชน์ใดๆขึ้นมา


<<< หน้าก่อนนี้ (หน้า 1) หน้าถัดไป (หน้า 3) >>>
*หมายเหตุ งานเขียนชิ้นนี้ ได้รับการคุ้มครองสิทธิตามพระราชบัญญัติคุ้มครองสิทธิทางปัญญา โดยลิขสิทธิเป็นของผู้เขียน ที่ให้เกียรตินำเผยแพร่ผ่าน วิชาการ.คอม เรามีความยินดีและอนุญาตให้ทำซ้ำหรือเผยแพร่ต่อเพื่อประโยชน์ทางการศึกษาเท่านั้น กรุณาให้เกียรติผู้เขียน โดยอ้างชื่อผู้เขียนและ วิชาการ.คอม (www.vcharkarn.com) ทุกครั้งที่ทำการเผยแพร่ต่อ ห้ามนำส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อในสื่อที่เอื้อประโยชน์ทางธุรกิจก่อนได้รับอนุญาต ขอขอบคุณที่ร่วมกันช่วยสร้างให้สังคมไทยเป็นสังคมแห่งปัญญา



จำนวน 59 ความเห็น, หน้า่ | 1| -2- 3|
ความเห็นเพิ่มเติมที่ 23 8 ก.พ. 2549 (20:50)
อยากร้ว่ามีดาวเหมือนโลกไหม
แฮม (IP:202.129.17.232,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 24 8 ก.พ. 2549 (20:53)
มีมนุษย์ต่างดาวไหม
แฮม (IP:202.129.17.232,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 25 8 ก.พ. 2549 (22:58)
ดีดีดีงับครูผมส่งมาเลยอ่านดีมากเลยงับ :-) :-) ;-) ;-) :-D :-D :cool: :cool: :eek: :eek:
Naynet (IP:203.113.44.10,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 26 9 ก.พ. 2549 (12:23)
ต้องสอนเรื่องเอกภพแต่ไม่ได้เรียนเอกวิทยาศาสตร์มา จะสามารถค้นคว้าเพื่อเอาไปสอนได้ที่ไหนคะ
m2 (IP:125.24.91.143,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 28 27 มี.ค. 2549 (11:30)
จากที่อ่านบทความแล้วน่ะค่ะ ถ้าบอกว่าเอกภพคู่ขนานที่ใช้ความน่าจะเป็นมาเกี่ยวข้อง และบอกว่า อีกเอกภพหนึ่งนั้น เราไม่อาจอยู่ได้ เพราะว่าใช้ทฤษฏีและสถานะทางฟิสิกส์ที่ต่างจากเราออกไป แต่ถ้าพูดในด้านความน่าจะเป็นแล้ว มันก็มีโอกาศไม่ใช่เหรอคะที่เอกภพคู่ขนาน อีกด้านหนึ่งมีโอกาสที่จะคล้ายคลึงกับเรา และแนวความคิดของเอกภพคู่ขนาน นี่จะนำหลักการความคิดของ สาร ปฏิสสาร ที่ตรงกันข้าม และพวก อิเล็กตรอน โปซิตรอน มาใช้ได้ใหมคะ
little_rabbit เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 29 24 มิ.ย. 2549 (13:58)
งงอ่ะครับ
Sir Arthur Conan doyle เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 24 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 30 1 ก.ย. 2549 (16:57)
ขอบคุณอาจารย์จ้อมากๆครับ ที่นำมาเล่าสู่กันฟัง ผมเองก็สนใจจักรวาลคู่ขนานอยู่แล้วครับ ฟิสิกส์ เคมี ชีวะ ตอน ม.ปลายผมเก่งฟิสิกส์ที่สุด อีกสองวิชา มะได้เรื่อง 5555+
ป.ล.อธิบายทฤษฎีเส้นเชือกได้ดีจังครับ :D
กลับมาแล้วคนดี เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 49 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 153 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 31 5 ก.ย. 2549 (13:12)
เป็นเพียงแค่แนวคิดหรือครับ เพราะไม่เห็นมีหลักฐานแสดงว่าแนวคิดนี้มีจริงเลยครับ
gemmxus เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 2 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 32 19 ต.ค. 2549 (04:36)
มันก็เชื่อไม่ได้แน่หรอก ทางที่ดี ไม่ต้องคิดไรมาก
เราก็แค่สิ่งมีชีวิตในจักรภพเท่านั้นเอง
ซีแฟร เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 14 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 33 20 ต.ค. 2549 (07:04)
ดร. อรรถกฤต ฉัตรภูติ เก่งจังเลยค่ะ สุดยอดมาก เคยศึกษาที่เคมบริดจ์ มหาวิทยาลัยเดียวกับที่สตีเฟน ฮอว์คิง ทำงานเลยอะ ตะลึงเลย O_o ^^" ท่านดร.มาเขียนอีกบ่อยๆนะคะ ชอบๆๆ อ่านสนุก
Poylittlegirl เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 61 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 155 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 34 3 ธ.ค. 2549 (18:32)
คือว่าจักรวาลจะสิ้นสุดอย่างไรครับ
มันจะรวมตัวกันใหม่
หรือจะขยายตัวออกกว้างขึ้นไป
หรือยังไงกันแน่ครับ
jacklethefosx@hotmail.com (IP:124.157.145.78)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 36 29 ธ.ค. 2549 (11:15)
เอกภพ (จักรวาล - universe ) คือ ระบบที่รวบรวมทุกสิ่งทุกอย่างในธรรมชาติ ข้อมูลสำคัญของเอกภพคือ เส้นสเปกตรัมของดาราจักรเลื่อนไปทางสีแดงทำให้รู้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว
การขยายตัวของเอกภพ
เราทราบแล้วว่าเอกภพคือแหล่งรวมทุกสรรพสิ่งในธรรมชาติ รวมทั้งที่ว่างหรืออวกาศด้วย นักดาราศาสตร์ต่างได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมจากธาตุที่อยู่ในดาราจักรแล้วพบว่า เส้นเลื่อนไปทางแดงหรือทางความถี่ต่ำแสดงว่าดาราจักรกำลังเคลื่อนที่ออกห่างไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดปัญหาข้อถกเถึยงกันถึงลักษณะของดาราจักรและเอกภพในอดีตว่าเป็นอย่างไร
ในวงการดาราศาสตร์ได้มีทฤษฎีหนึ่งที่จะอธิบายการกำเนิดเอกภพและสาเหตุที่ดาราจักรกำลังเคลื่อนที่คือ ทฤษฎีการระเบิดปังใหญ่ ( big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ ( G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร ( 4,000 ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า " อะตอมดึกดำบรรพ์" ( Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว ( ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ ( G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน ( 3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน ( 1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี ( 300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน
ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในปี พ.ศ. 2472 ฮับเบิล ( Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ 2.5 พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า " กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" ( Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
คำว่า "จักรวาล" กับ "เอกภพ" เหมือนหรือต่างกันอย่างไร
เหมือนกันและใช้แทนกันได้ครับ ทั้งจักรวาลและเอกภพ มาจากคำภาษาอังกฤษเดียวกัน คือ Universe
โดยทั่ว ๆ ไป คำว่า "จักรวาล" จะเป็นที่นิยมใช้กันมากกว่าแต่คำว่า "เอกภพ" เป็นคำแปลที่ค่อนข้างจะเป็นทางการมากกว่า

เอกภพแบบต่าง ๆ
จากหลักฐานทางดาราศาสตร์ในปัจจุบัน คาดกันว่าเอกภพน่าจะมีอายุประมาณ 15-20 พันล้านปี โดยมีกำเนิด ณ จุดเริ่มต้น เรียกว่า บิ๊กแบง (Big Bang) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของอวกาศและเวลา!

ขณะนี้เรียกได้ว่า เรากำลังอยู่ในระหว่าง “ขาขึ้น” คือ ขนาดของเอกภพใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ แต่ในที่สุดเอกภพจะมี “จุดจบ” ได้ 3 แบบ ใหญ่ ๆ ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นโดยรวมของเอกภพ (the universe’s overall density) ซึ่งนักดาราศาสตร์ใช้สัญลักษณ์ว่า
ค่า นี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดลักษณะของเอกภพ ดังนี้
- เอกภพปิด (Closed Universe) : ถ้าค่า นั่นคือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน มากเพียงพอ จนแรงโน้มถ่วงสามารถเอาชนะการขยายตัวได้ ในที่สุดเอกภพจะหดตัวกลับ และถึงจุดจบที่เรียกว่า บิ๊กครันช์ (Big Crunch) (คำว่า crunch หมายถึง บดเคี้ยว)
- เอกภพแบน (Flat Universe) : ถ้าค่า นั่นคือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน ในระดับที่ แรงโน้มถ่วง ได้ดุลกับการขยายตัว ในที่สุดเอกภพจะขยายตัว แต่ด้วยอัตราที่ช้าลงเรื่อย ๆ
- เอกภพเปิด (Open Universe) : ถ้าค่า นั่นคือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน ต่ำเกินไป ทำให้แรงโน้มถ่วง ไม่สามารถเอาชนะการขยายตัวได้ เอกภพจะขยายตัวอย่างต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ
ค่าความหนาแน่น ?0 นี้ แม้ว่าในปัจจุบันยังไม่สามารถวัดได้อย่างแน่นอน แต่ก็มีหลักฐานบางประการชี้ให้เห็นว่า อาจมีค่า ประมาณ 0.2 ถึง 0.3 ซึ่งถ้าเป็นเช่นนั้นจริง ก็หมายความว่า เรากำลังอยู่ในเอกภพแบบเปิด แต่ถ้าหากมีหลักฐานใหม่ ๆ ที่ขัดแย้งข้อมูลนี้ ข้อสรุปที่ได้ก็อาจเปลี่ยนแปลงได้ เช่น ถ้าหากพบว่านิวตริโน หรือ ดาวแคระสีน้ำตาลทั้งหมดมีมวลรวมกันมากพอ หรือ พบสสารมืด (dark matter) ในรูปแบบอื่น เอกภพก็อาจจะเป็นเอกภพปิดก็เป็นได้

ยุคต่าง ๆ ของเอกภพแบบเปิด
ในที่นี้ เราจะลองพิจารณาความเป็นไปได้ของเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่อาจจะเกิดขึ้นต่อจากนี้ ภายใต้สมมติฐานว่า เอกภพเป็นแบบเปิด (open universe) ทั้งนี้ เนื่องจากเอกภพเปิดมีช่วงอายุขัยยาวนานเพียงพอที่จะเกิดเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ที่น่าสนใจจำนวนมาก
เราจะลองมองอนาคตไปข้างหน้าไกลแสนไกลราว 10100 ปี นับจากจุดเริ่มต้น แต่เพื่อให้ได้ภาพที่ครบถ้วนสมบูรณ์ จะขอเริ่ม ณ จุดตั้งต้น คือ บิ๊กแบง ผ่านยุคต่าง ๆ ได้แก่ ยุคอินเฟลชัน ยุครังสี ยุคดวงดาว ยุคดีเจนเนอเรต ยุคหลุมดำ และสุดท้ายคือ ยุคมืด
- ยุคอินเฟลชัน (The Inflation Era)
เชื่อกันว่าจุดกำเนิดของเอกภพ หรือ บิ๊กแบง (Big Bang) เริ่มต้น ณ เวลาเศษเสี้ยวของวินาทีที่ 10-43 วินาที ซึ่งเรียกว่า เวลาของแพลงค์ (Planck’s time) จากนั้นในช่วงเวลา 10-37 ถึง 10-32 วินาที เอกภพได้เกิดการพองตัวอย่างรวดเร็ว เรียกว่า อินเฟลชัน (inflation)
ทฤษฎีอินเฟลชันสามารถใช้อธิบายว่า ทำไมเอกภพที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบันถึงได้มีขนาดใหญ่โตมโหฬาร และดูเหมือนว่า จะมี ความหนาแน่นพอ ๆ กันในทุก ๆ ตำแหน่ง (homogeneous) และทุก ๆ ทิศทาง (isotropic) รวมทั้งลักษณะทางกายภาพอื่น ๆ เช่น “ความแบน” ของเอกภพ
ในช่วงเวลาอันแสนสั้นแต่น่ามหัศจรรย์นี่เอง ณ บางตำแหน่ง อาจมีการกระจายของความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า บริเวณอื่น ๆ เล็กน้อย บริเวณเหล่านี้ คือ บริเวณที่จะเกิดเป็นดวงดาวและกาแลกซีในอนาคต

- ยุครังสี (The Radiation-dominated Era)
ในช่วงเวลาถัดมา ตั้งแต่ 10-32 วินาที ถึงราว 10,000 ปี เป็นยุคที่เอกภพเต็มไปด้วยรังสีอย่างหนาแน่นทุกหนทุกแห่ง แต่ในช่วงนี้ยังไม่มีอะตอม!
สสารและปฏิสสารจะเกิดการทำลายล้างกัน (annihilation) อย่างต่อเนื่อง แต่เนื่องจากในเอกภพ มีสสารมากกว่าปฏิสสาร อยู่เล็กน้อย ทำให้เหลือเป็นสสารอย่างที่เห็นในปัจจุบัน ต่อจากนั้นได้เกิดนิวเคลียสของธาตุที่ง่ายที่สุด คือ นิวเคลียสของไฮโดรเจน (โปรตอนตัวเดียว) และดิวทีเรียม (โปรตอน 1 ตัว + นิวตรอน 1 ตัว)
ในช่วงรอยต่อระหว่างยุครังสีนี้กับยุคถัดไป มีเหตุการณ์ที่สำคัญอย่างมากเกิดขึ้นได้แก่ การเกิดไฮโดรเจนอะตอมแรกของเอกภพ เมื่อเอกภพมีอายุได้ประมาณ 300,000 ปี ก่อนหน้านี้ ไม่มีอะตอมใด ๆ เกิดขึ้นได้ เพราะเอกภพมีอุณหภูมิสูงมาก ทำให้อิเล็กตรอน ไม่สามารถอยู่ร่วมกับโปรตอนกลายเป็นอะตอมของไฮโดรเจนได้

วิวัฒนาการของเอกภพจากบิ๊กแบงจนถึงยุคดวงดาว
- ยุคแห่งดวงดาว (The Stelliferous Era)
คำว่า stelliferous แปลว่า เต็มไปด้วยดวงดาว ในยุคแห่งดวงดาวนี้ ดาวฤกษ์ทั้งหลายเกิดขึ้นและเปลี่ยนแปลงไป ตามขั้นตอน ต่าง ๆ ตามทฤษฎีวิวัฒนาการของดวงดาว (stellar evolution) ใครสนใจ โปรดดูกล่องอธิบาย “วิวัฒนาการของดวงดาว”

วิวัฒนาการของดวงดาว
ถ้าเริ่มนับจากดาวฤกษ์ (star) ในภาพ เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนถูกใช้ไปเรื่อย ๆ จนหมด ดาวฤกษ์จะขยายใหญ่ขึ้นกลายเป็นดาวยักษ์แดง (red giant)
ถ้าหากดาวฤกษ์นั้นมีมวลน้อยกว่า 1.4 ของมวลของดวงอาทิตย์ มันก็จะเปลี่ยนแปลง ไปตามเส้นทาง 1 คือ กลายไปเป็นเนบิวลา (planetary nebula) ดาวแคระขาว (white dwarf) และ ดาวแคระดำ (black dwarf) ตามลำดับ
แต่ถ้าหากดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่ คือมีมวลมากกว่า 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์ มันก็จะเดินตามเส้นทาง 2 กลายไปเป็นอภิมหาดาวยักษ์แดง (super red giant) ซึ่งอาจ ระเบิดทั้งหมดกลายเป็นซูเปอร์โนวา (supernova) (เส้นทาง 3) โดยจากซูเปอร์โนวา ถ้าหากมวลต่ำกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์ ก็จะกลายไปเป็นดาวนิวตรอน (neutron star) แต่ถ้าหากมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์ ก็จะกลายไปเป็นหลุมดำ (black hole) แต่ถ้าอภิมหาดาวยักษ์แดง ระเบิดเฉพาะที่ผิวจะเรียกว่า โนวา (nova) (เส้นทาง 4)
อย่างดวงอาทิตย์ของเรานี่ซึ่งตอนนี้มีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปีแล้ว แต่ในอีกราว 1.1 พันล้านปีข้างหน้า เมื่อเชื้อเพลิง ไฮโดรเจนถูกใช้ไปเรื่อย ๆ จนหมด ดวงอาทิตย์จะขยายใหญ่ขึ้น ถึงตอนนั้น โลกที่แสนจะน่าอยู่ของเรา ก็คงจะอยู่ไม่ได้อีกต่อไป เพราะร้อนจัด และอีกราว 7 พันล้านปีก็จะกลายเป็นดาวยักษ์แดง (red giant)
ในยุคแห่งดวงดาวนี้ มีเหตุการณ์ที่น่าสนใจหลายอย่าง เช่น กาแลกซีต่าง ๆ จะมากระจุกรวมตัวกัน อย่างกาแลกซีทางช้างเผือก ของเรานั้น คาดว่าน่าจะรวมกับกาแลกซีแอนโดรเมดาในอีก 6 พันล้านปีข้างหน้านู่น!
ยุคแห่งดวงดาวสิ้นสุดลงเมื่อดาวแคระแดง (red dwarf) หมดลง ถึงตอนนี้เอกภพมีอายุราว 1014 ปี
ยุคดีเจนเนอเรต (The Degenerate Era)
ในยุคนี้ เอกภพจะประกอบไปด้วยดาวแคระน้ำตาล (brown dwarf) ดาวแคระขาว (white dwarf) และดาวนิวตรอน (neutron star) รวมทั้งหลุมดำจำนวนมาก
ยุคนี้เอกภพจะมืดและแสนเยือกเย็น เพราะไม่มีดาวฤกษ์ใด ๆ เหลือส่องแสงอีกต่อไป หลุมดำแต่ละหลุมจะมีมวลเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพราะเที่ยวไปเก็บมวลสารที่เหลืออยู่โดยรอบ
ในช่วงนี้นี่เองที่ อนุภาคอย่างโปรตอนซึ่งเดิมเชื่อกันว่ามีอายุยืนยาวไม่มีวันตายนั้นก็จะเริ่มสลายตัว บางทฤษฎีในปัจจุบัน ประมาณอายุของโปรตอนไปไว้ที่ 1030 ปี ถึง 1040 ปี โปรตอนสลายตัวกลายเป็นโพสิตรอน นิวตริโน พายออน และรังสีแกมมา
ยุคดีเจนเนอเรตสิ้นสุดลงเมื่อโปรตอนตัวสุดท้ายสลายไป ถึงตอนนี้ดาวแคระประเภทต่าง ๆ ก็หมดไปเหลือแต่หลุมดำ

ยุคหลุมดำ (The Black Hole Era)
ในยุคนี้เรียกได้ว่ามองไปทางไหนก็จะ “เห็น” แต่หลุมดำ หลุมดำ และหลุมดำ แต่หลุมดำก็ไม่จีรังครับ เพราะในนี่สุดแล้ว มันก็จะระเหย (evaporate) ไปได้เหมือนกัน ตามทฤษฎีของฮอว์กิ้งที่เรียกว่า การแผ่รังสีฮอว์กิ้ง (Hawking radiation)
จากการคำนวณ ประมาณกันว่า หลุมดำที่มีมวลพอ ๆ กับดวงอาทิตย์ของเรานั้น จะมีอายุขัยยาวนานราว 1065 ปี ส่วนหลุมที่มีมวลพอ ๆ กับกาแลกซี จะมีอายุยืนยาวกว่านั้นคือราว 1098 ถึง 10100 ปี และเมื่อหลุมดำขนาดใหญ่หลุมสุดท้ายสลายตัวไป ก็สิ้นสุดยุคหลุมดำ

- ยุคมืด (The Dark Era)
ยุคสุดท้าย หรือ ยุคมืดนี่ ฟังเผิน ๆ แล้วเหมือนกับบ้านเราตอนนี้เลยนะครับ (อุ๊บ! ห้ามวิจารณ์การเมืองเดี๋ยว วารสาร MTEC ถูกสั่งปิด!)
ในยุคนี้ แม้แต่หลุมดำก็ไม่อยู่เสียแล้ว จะมีเพียงแต่โฟตอน และอนุภาคอย่างนิวตริโน โพสิตรอน และอิเล็กตรอน ซึ่งแต่ละตัว อยู่ห่างกันไกลแสนไกล เพราะเอกภพขยายตัวไปเรื่อย ๆ ตามสมมติฐานตั้งต้น



3. เอกภพ
1) เอกภพคืออะไร?
ถ้าพวกเราถามตนเองว่าเอกภพคืออะไร เราจะรู้ได้ว่าสรรพสิ่งสร้างสรรค์ทั้งมวลเป็นแก่นสารที่ทำให้พระเจ้าอันเป็นที่รักของบุตรและธิดาที่จะค้นพบอุดมคติของความรัก ดังนั้นจึงมีการให้การรับทั้งสองฝ่าย แม้แต่แร่ธาตุไม่มีอะตอมดำรงอยู่ในส่วนความสัมพันธ์ของขั้วบวกกับขั้วลบหรือ? มีบางอย่างที่โปรตอนกับอิเลคตรอนได้เคลื่อนที่ไปด้วยกันในความสัมพันธ์ของผู้ให้และผู้รับ ถ้าพวกมันไม่เคลื่อนที่ไปในเส้นทางเดียวกันก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ปราศจากการเคลื่อนไหวจะไม่มีการดำรงอยู่ที่เป็นนิรันดร์นั้นคือเหตุที่ว่าเอกภพสามารถอธิบายได้เช่นเดียวกับโลกที่ถูกสร้างขึ้นโดยมีศูนย์กลางที่มนุษย์
เอกภพคืออะไร? เหมือนกับพระวรกายของพระเจ้าที่มิทรงประจักษ์ นี่คือเหตุของตรรกวิทยา (หลักความจริง) ที่มาสู่สิ่งดำรงอยู่ เราสามารถนำความรักที่แท้จริงมาสู่สิ่งดำรงอยู่ คือความรักต่อเอกภพในหนทางที่เป็นจริง เราจะทำให้ทุกคนรู้สึกได้อย่างไร? ถ้ามีบางสิ่งบนเสื้อของเราเราจะปัดออกใช่ไหม? ทำไมเราทำเช่นนั้นเพราะว่าเป็นเสื้อของเราเป็นหนึ่งเดียวกับเรา นี่คือแนวความคิดประเภทนี้ ท่านเข้าใจไหม? (86-174)
ท่านจะทำอะไรต่อไปในอนาคต ท่านต้องให้ความสำคัญต่อพระเจ้าเสมือนศูนย์กลางของหัวใจของท่านและเป็นหนึ่งเดียวกับพระทัยพระเจ้า พระวรกายของพระเจ้าและเป็นหนึ่งเดียวกับสรรพสิ่งแห่งการสร้างสรรค์ทั้งมวล ท่านต้องสร้างโลกที่เป็นหนึ่งเดียวให้สำเร็จ
2) ขนาดและโครงสร้างของเอกภพ
เอกภพกว้างใหญ่ขนาดไหน? กว้างถึง 20 ล้านปีแสง แสงเดินทาง 3 แสนกิโลเมตรต่อวินาที 3 แสนกิโลเมตรไกลขนาดไหน? ไกลพอๆ กับที่ท่านเดินทางรอบโลก 7 รอบ ในทางดาราศาสตร์ระยะทางที่แสงเดินทางไกลภายใน 1 วินาทีเป็นระยะทาง 1 วินาทีแสง พื้นฐานนี้เป็นหน่วยของการคำนวณ แม้ว่าแสงอาจเดินทางได้หลายร้อยล้านปีแต่ยังไม่สามารถเดินทางได้สุดขอบจักรวาล จักรวาลนี้กว้างใหญ่ท่านเข้าใจไหม? (127-216)
จนกระทั่งเร็วๆนี้ดวงดาวที่อยู่ไกลถึง 10 ล้านปีแสงได้ถูกค้นพบที่ หอดูดาวที่กรีนิช ซึ่งเป็นหอดูดาวใกล้กรุง ลอนดอน ประเทศอังกฤษ) แต่ในขณะนี้เป็นยุคที่เราสามารถเห็นดวงดาวในระยะห่าง 15 ล้านปีแสงได้แล้ว และพวกเรากำลังเข้าสู่ยุคที่สามารถแม้แต่ค้นพบสิ่งที่อยู่ไกลกว่านี้ได้ ดังนั้นจักรวาลนี้กว้างใหญ่ขนาดไหน? ผมกำลังพูดอะไร? 10 ล้านปี เป็นคำพูดที่ไม่ค่อยสุภาพ ใช่เป็นกฎของตัวเลข แต่แท้จริงแล้วจักรวาลกว้างถึง 21 ล้านปีแสง ดังนั้นหมายความว่าอย่างไร? ถ้าแสงเดินทางจากที่นี่เราจะเรียกระยะห่างที่แสงเดินทางใน 1 วันว่าอย่างไร? ระยะทาง 1 วันแสง! อืม! “ระยะทางของแสงที่เดินทางได้ในเวลา 1 ปีเราเรียกว่า 1 ปีแสง”
ดังนั้น เราจะเรียกระยะทางของแสงที่เดินทางใน 1 วันว่าอะไร? 1 อะไร? 1 วันแสง ใน 1 เดือนล่ะ “1 เดือนแสง” ข้าพเจ้าไม่ทราบเพราะยุ่งยากเกินไป ท่านคิดเอาเอง เรื่องนี้แสงเดินทางได้ 3 พันล้านเมตรใน 1 วินาที ความเร็วของแสงและกระแสไฟฟ้าเท่ากันมันเดินทาง 3 พันล้านเมตร ในระยะของความไกลเท่ากับ 7 รอบครึ่งรอบโลก ระยะทาง 7 รอบครึ่งมากเท่ากับระยะโดยรอบโลกที่แสงประกายขึ้น (FLASH) แล้วเดินทาง 7 รอบครึ่งรอบโลก
ถ้าเราเดินทางไกลเท่ากับที่แสงเดินทางใน 1 วัน หลังเราจะโค้งงอ (ค่อม)และเราจะแก่อย่างสมบูรณ์ ระยะเวลาที่แสงเดินทางไม่ใช่แค่ใช้เวลา 100ปี ดังนั้นกี่หมื่นครั้ง 100 รอบจะเกิดขึ้น? หมื่นครั้งเท่าไรต่อ 100รอบ? 10ล้านครั้งต่อ 100รอบคือ 100ล้านใช่ไหม? 10ล้านครั้งใช่ไหม? คือ 1ล้านครั้งต่อ 100รอบ 100ล้านปีแสงเหมือนกับ คน 1ล้านคนที่มีอายุถึงคนละ 100ปี 100 ล้านปีแสงคือ คน 100 คนที่เกิดมาและมีชีวิตอยู่ถึงคนละ 100 ปี แม้แต่คน 100 ล้านคนเกิดมาแล้วตายไป แสงยังคงเดินทางอยู่
ในกรณีนี้ 21พันล้านปีแสงเป็นเท่าไร? กี่ครั้งต่อ 100 คน? หือ? 2พัน? 200ล้านใช่ไหม? 200 กับ 1ล้าน? 200 กับ 1ล้านจะเป็นประชากรจำนวนเท่าไร? หือ? โอ ข้าพเจ้าไม่ทราบ เรื่องนี้เป็นหน้าที่ของท่าน ถ้าคนเหล่านั้นมีชีวิตอยู่แล้วตายไป แต่ละคนมีชีวิตอยู่ถึง 100 ปี แม้แต่คน 21 ล้านคน มีชีวิตอยู่แล้วตายไปแสงยังคงเดินทางต่อไป นั่นคือระยะทางอันแสนไกลที่มิใช่ทางตรงแต่หมุนรอบๆ เป็นวงกลม (วัฏจักร) สิ่งนี้คือจักรวาล ท่านต้องการเงินเท่านั้นใช่ไหม? ในกลุ่มพวกท่านใครที่ต้องการเพชรยกมือขึ้น หือ?
จงพยายามคิดเกี่ยวกับสิ่งนี้ นี่คือจำนวนนักเรียนที่อยู่หน้าข้าพเจ้า แม้แต่กระทั่งที่พวกท่านตายไปแล้วแสงยังคงเดินทางอยู่ ระยะทางนั้นไกลเท่าใด? ไกลเท่าใด? ระยะทางนั้นไกลแม้กระทั่งถ้าท่านมีชีวิตหลายพันปี หลายหมื่นปีหลังจากตายไปและได้รับการฟื้นคืนชีพท่านยังคงไม่สามารถตามทันได้ มันคือโลกนี้ ที่ไม่ได้เคลื่อนไหวโดยไร้เป้าหมาย ทุกสิ่งมีความสัมพันธ์ทั้งสองฝ่ายของการให้และการรับแม้แต่โครงสร้างของเซลส์ก็เช่นกัน ฉะนั้นลัทธิคอมมิวนิสต์ทั้งหมดได้เกิดจากความเห็นแก่ตัว (181-195)
3) ความสมบูรณ์ของเอกภพ
ความสมบูรณ์ของเอกภพคำว่า “ความสมบูรณ์ของเอกภพ” ง่ายที่จะพูดแต่อะไรบนโลกนี้คือความสมบูรณ์ของเอกภพ ในการที่เอกภพจะสมบูรณ์เราจำเป็นต้องสมบูรณ์ ไม่หนทางใดที่เอกภพจะสมบูรณ์ถ้าเราไม่สมบูรณ์ ไม่ใช่ผลที่จะปรากฏขึ้นตามมา เราทุกคนต้องรู้ว่าไม่มีผลใดๆ ที่โลกแห่งความดีจะปรากฏขึ้น ไม่มีผลใดที่ปรากฏขึ้นต่อโลกนิรันดร์ที่มีความสุขและสนุกสนานได้ หากตัวท่านเองไม่ได้เอาชนะเหนือความยากลำบากในปัจจุบัน ดังนั้นแม้แต่ว่าท่านออกไปสู่โลกภายนอกก็จะไม่มีความสุขใดๆเกิดขึ้นเช่นกัน

แม้แต่โลกภายนอกยังยินดีเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของเอกภพ โลกภายในของเราต้องยินดี เพื่อความยินดี ทั้งจิตใจและร่างกายจำเป็นต้องรวมเป็นหนึ่งเดียวกัน ถ้าเราพิจารณาที่เซลล์ของเราพวกมันรวมเป็นหนึ่งเดียวกัน เซลล์ของดวงตากับเซลล์ของฝ่าเท้าแตกต่างกันไหม? แม้จะแตกต่างกันแต่เซลล์พวกนั้นรวมเป็นหนึ่งกันดังนั้นเซลล์อื่นๆ ก็เช่นเดียวกัน ความสมบูรณ์ของเอกภพจะบังเกิดขึ้นได้เมื่อโลกนี้ทำให้เรารู้สึกถึงความรักและความปีติ การรวมเป็นหนึ่งโดยมีศูนย์กลางบนจิตใจและร่างกายที่ไม่แยกจากกันแต่กลมกลืนกันโดยไม่มีส่วนใดแยกจากกันทั้งคู่สามารถยินดีร่วมก้นได้ (166-210)







เอกภพ (จักรวาล - universe) คือ ระบบที่รวบรวมทุกสิ่งทุกอย่างในธรรมชาติ ข้อมูลสำคัญของเอกภพคือ เส้นสเปกตรัมของดาราจักรเลื่อนไปทางสีแดงทำให้รู้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว
การขยายตัวของเอกภพ
เราทราบแล้วว่าเอกภพคือแหล่งรวมทุกสรรพสิ่งในธรรมชาติ รวมทั้งที่ว่างหรืออวกาศด้วย นักดาราศาสตร์ต่างได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมจากธาตุที่อยู่ในดาราจักรแล้วพบว่า เส้นเลื่อนไปทางแดงหรือทางความถี่ต่ำแสดงว่าดาราจักรกำลังเคลื่อนที่ออกห่างไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดปัญหาข้อถกเถึยงกันถึงลักษณะของดาราจักรและเอกภพในอดีตว่าเป็นอย่างไร
ในวงการดาราศาสตร์ได้มีทฤษฎีหนึ่งที่จะอธิบายการกำเนิดเอกภพและสาเหตุที่ดาราจักรกำลังเคลื่อนที่คือ ทฤษฎีการระเบิดปังใหญ่ (big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ (G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร (4,000 ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า "อะตอมดึกดำบรรพ์" (Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว (ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ (G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน (3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน (1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี (300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในปี พ.ศ.2472 ฮับเบิล (Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ2.5พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า "กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" (Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
การกำเนิดเอกภพ
สิ่งที่ตื่นเต้นล่าสุดกับการกำเนิดของเอกภพก็คือความรู้ที่ว่ากำเนิดที่แท้จริงของเอกภพไม่ใช่บิกแบง (การระเบิดใหญ่) แต่มีเหตุการณ์หลายขั้นตอนเกิดขึ้นก่อนหน้านั้น และเมื่อย้อนเวลาขึ้นไปอีกเราก็ได้รู้ว่าเอกภพเกิดขึ้นมาจาก ศูนย์ เมื่อคิดจากสามัญสำนึกธรรมดา ก็ไม่น่าจะแปลกอะไรเลย แต่เมื่อคิดย้อนกลับจากปัจจุบันไปสู่อดีตเราจะพบกับเอกภพที่มีทั้งสภาพ ที่มีความหนาแน่นและความร้อนสูงเป็นอนันต์ (ซึ่งฮอว์คิงและเพนโรสเรียกสภาพนี้ว่าจุดซิงกูลาริตี) ซึ่งในสภาพนั้นเราจะไม่สามารถบอกได้ (ทางทฤษฎี) เลยว่าก่อนหน้านั้นเอกภพมีความเป็นมาอย่างไร นั่นก็คือเท่าที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถบอกได้ได้ง่ายนักว่าเอกภพเกิดมาจาก ศูนย์ ตราบใดที่พิสูจน์ทางทฤษฎีไม่ได้ ถึงจะเชื่อก็บอกไม่ได้ แต่ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถบอกได้แล้ว นั่นก็แสดงว่า (มนุษย์) ได้สามารถตีผ่านจุดซิงกูลาริตีได้แล้ว ซึ่งนับเป็นความก้าวหน้าที่น่าตื่นเต้น
ทฤษฎีเกี่ยวกับกำเนิดและความเป็นมาของเอกภพเป็นสาขาวิจัยสำคัญอันหนึ่งของดาราศาสตร์ ทฤษฎีเอกภพนั้นดั้งเดิมมีรากฐานมาจาก ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของไอน์สไตน์ ทฤษฎีนี้ช่วยให้ความรู้เกี่ยวกับเอกภพของเราก้าวหน้าอย่างมากก็จริง แต่ทางทฤษฎีนี้ก็มีจุดอ่อนที่สำคัญ จุดหนึ่งเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพ ตราบใดที่คิดจากฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพ เราจะไม่สามารถแก้ปัญหาเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพได้เลย เพราะฉะนั้นในสมัยก่อนถ้าเราถามนักวิทยศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับเอกภพว่า เอกภพเกิดขึ้นมาได้อย่างไร ? ผู้ถูกถามมักจะกระอักกระอ่วนแล้วก็ตอบแบบห้ามถามต่อว่า มีแต่พระเจ้าเท่านั้นที่รู้ นั่นก็คือไม่มีใครตอบได้นั่นเอง แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทฤษฎ๊ของอนุภาคพื้นฐานที่จำเป็นมากในการคิดเกี่ยวกับกำเนิดเอกภพ ได้พัฒนาก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ช่วยให้เราสามารถพบทางแก้ปริศนาของเอกภพแนวทางใหม่นี้ได้ เหตุผลที่ทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐานเข้ามาเกี่ยวข้องก็เพราะเอกภพซึ่งปัจจุบัน กว้างใหญ่ไพศาลนั้น ตอนที่กำเนิดทุกสิ่งทุกอย่างยังรวมตัวอัดแน่น ทั้งความหนาแน่นและอุณหภูมิจะสูงเป็นอนันต์ ในสภาพเช่นนั้นสสารทั้งหลาย จะแยกตัวออกเป็นอนุภาคพื้นฐานที่สุดในระดับควาร์ก และนี่ก็คือเหตุผลที่ทฤษฎีอนุภาคพื้นฐานต้องเข้ามาเกี่ยวข้องในการศึกษาเกี่ยวกับกำเนิดของ เอกภพ
ประวัติการศึกษาการกำเนิดของเอกภพ เริ่มจากไอน์สไตน์
เราอาจกล่าวได้ว่าการศึกษาเอกภพปัจจุบันนั้นมีต้นกำเนิดรากฐานมาจาก ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของ ไอน์สไตน์ ไอน์สไตน์เป็นผู้ที่ทำให้เกิด การศึกษาเกี่ยวกับเอกภพนั้นเป็นวิทยาศาสตร์ แทนที่จะเป็นเพียงความเชื่อหรือศาสนา ซึ่งก่อนหน้านั้นเรามักจะคิดเพียงว่าเอกภพเป็นสถานที่ให้ดาว และกาแลกซี่อยู่ ไม่ได้เป็นจุดสำคัญของการศึกษาค้นคว้า ในปี 1917 ไอน์สไตน์ได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพในการศึกษาเกี่ยวกับเอกภพ ที่จริงในปี 1917 เป็นเพียงปีเดียวให้หลังจากที่เขาประกาศทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาเท่านั้น ซึ่งแสดงว่าเขาเริ่มสนใจการศึกษาเอกภพทันที่ที่ทฤษฎีของเขาเสร็จ นั่นเอง เขาคงอยากรู้เกี่ยวกับเอกภพอย่างแรงกล้าอยู่แล้วและอาจกล่าวได้ว่า เพราะความอยากรู้เกี่ยวกับเอกภพจึงทำให้เขาสามารถค้นพบและสร้าง ทฤษฎีสัมพัทธภาพได้ ในตอนแรกๆ ไอน์สไตน์ได้ใช้ทฤษฎีของเขากับโมเดลเอกภพที่หยุดนิ่ง สม่ำเสมอ เหมือนกันทุกทิศทาง ซึ่งก็คือโมเดลของเอกภพ ปิด สม่ำเสมอและเหมือนกันทุกทิศทาง ซึ่งหมายความว่าถ้าดูในบริเวณแคบๆ ของเอกภพอาจจะมีโลก มีดาวเสาร์ ฯลฯ แต่เมื่อดูในวงกว้างขวางแล้ว ไม่ว่าจะมองไปทิศทางไหน เอกภพจะเหมือนกันทั้งหมด ไม่มีที่ไหนที่จะพิเศษกว่าที่อื่น ปัจจุบันเราเรียกความคิดนี้ว่า กฎของเอกภพ ซึ่งเป็นความคิด พื้นฐานอันหนึ่งในการศึกษาเอกภพในปัจจุบัน แล้วผลของการคำนวณปรากฏออกมาตรงกันข้ามกับที่คาดไว้ ไอน์สไตน์พบว่าตามโมเดลเอกภพที่ปิดนี้ เอกภพจะหดตัว แทนที่จะหยุดนิ่งอย่างที่คิดไว้ ซึ่งที่จริงแล้วนี่เป็นสิ่งที่พอคาดคะเนได้ เพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์นั้น ที่จริงก็คือการขยาย ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ถ้าในเอกภพมีมวลสารอยู่อย่างสม่ำเสมอ มันจะดึงดูดซึ่งกันและกันเข้าหากัน ซึ่งก็คือเอกภพจะหดตัวนั่นเอง
ตามทฤษฎีเอกภพของไอน์สไตน์ เอกภพไม่มีกำเนิด
เอกภพจะหดตัวและสลายไปไม่ได้ เพราะสมัยนั้นเชื่อกันว่า เอกภพเป็นสิ่งที่มีมาแต่ดึกดำบรรพ์และจะยั่งยืนตลอดไปในอนาคต ไอน์สไตน์เอง ก็เชื่อเช่นนั้น แต่เพื่อแก้ปัญหานี้ ไอน์สไตน์ได้เพิ่มตัวแปรเอกภพเข้าไปในทฤษฎีของเขา โดยหวังว่ามันจะช่วยให้ผลทางทฤษฎีที่ออกมาจะไม่ทำให้เอกภพ หดตัว เพราะตัวแปรเอกภพที่จะทำให้เกิดแรงต้านแรงโน้มถ่วงต่อแรงโน้มถ่วงของนิวตันและสมดุลกันไม่ให้เอกภพหดตัว แต่ไอน์สไตน์เพิ่มตัวแปร เอกภพนี้เข้าไปในทฤษฎีโดยที่เป็นเทคนิคทางทฤษฎีเท่านั้น และนี่ก็คือทฤษฎีโมเดลเอกภพหยุดนิ่ง ซึ่งไอน์สไตน์ประกาศในปี 1917 และเป็นทฤษฎีที่ เอกภพจะไม่ขยาย จะไม่หด แต่จะคงที่ ตามทฤษฎีเอกภพนี้เอกภพจะมีตั้งแต่ดึกดำบรรพ์และจะยั่งยืนต่อไปในอนาคต เพราะฉะนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคิด ถึงกำเนิดของเอกภพ นั่นก็คือทฤษฎีอันแรกเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพก็คือทฤษฎีของของไอน์สไตน์ที่ว่าเอกภพไม่มีกำเนิด แต่ในปี 1922 นักคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ทฤษฎีชาวรัสเชียชื่อ ฟรีดมานน์ ได้คำนวณเกี่ยวกับเอกภพโดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ พบว่าเอกภพจะไม่คงที่ แต่จะต้องขยายหรือไม่ก็หด อย่างใดอย่างหนึ่ง นั่นก็คือเขาได้แสดงให้เห็นว่า เมื่อใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพคำนวณเกี่ยวกับเอกภพที่เปลี่ยนแปลง ไม่ใช่เอกภพที่หยุดนิ่งและในปี 1929 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ ฮับเบิล ได้สำรวจด้วยกล้องโทรทัศน์ที่หอดาราศาสตร์วิลสันแห่ง แคลิฟอร์เนียพบว่า เอกภพนั้นกำลังขยายตัวไม่ได้หยุการกำเนิดเอกภพ
ทำไมกำเนิดของเอกภพจึงเป็น BIG BANG (การระเบิดใหญ่)
ถ้าเอกภพกำลังขยายตัวก็แสดงว่าถ้าเราย้อนเวลากลับไปในอดีต เอกภพก็ต้องมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลามากก็ยิ่งเล็กลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่างที่สุดจะเกิดอะไรขึ้น เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรือหวังว่าจะมีจุดหนึ่งที่เอกภพกำเนิด ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดจะเห็นว่าเราจะต้องเกี่ยวข้องกับ การเริ่มของเอกภพทั้งนั้น ผู้แรกที่เริ่มศึกษาปัญหาเหล่านี้อย่างจริงจังคือนักฟิสิกส์ซึ่งเกิดที่รัสเซียชื่อ กามอฟ แต่ภายหลังอพยพไปอยู่อเมริกาในช่วง ปี 1948 ที่จริงกามอฟไม่ได้ตั้งใจที่จะคิดค้นเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก แต่ระหว่างที่เขากำลังคิดค้นเกี่ยวกับการเกิดของธาตุ เขาก็ได้ บรรลุถึงข้อสรุปว่า เอกภพจะต้องเกิดขึ้นด้วย BIG BANG
สมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ
ตามทฤษฎีเอกภพของฟรีดมานน์ ซึ่งได้มาจากการประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพจะบอกได้ว่า เอกภพมีจุดเริ่ม ซึ่งก็คือเงื่อนไขเบื้องต้นถึงทฤษฎี สัมพัทธภาพจะบอกไม่ได้ว่าเงื่อนไขข้างต้นนี้มาจากไหน แต่มันก็บอกให้เรารู้ว่า เอกภพเริ่มกำเนิดโดยมีเงื่อนไขเบื้องต้น แต่อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้ไม่ได้ บอกเราว่าเอกภพตอนเริ่มกำเนิดนั้นร้อนหรือเย็น แล้วทำไมกามอฟถึงคิดว่าเอกภพกำเนิดด้วยความร้อนสูง แต่เพื่อที่จะเข้าใจตรงนี้ก็ลองมาคิดกลับดู ว่าทำไมเอกภพที่เย็นจึงเป็นไปไม่ได้เช่นกัน ถึงแม้โลกจะมีธาตุมากมายหลายชนิด เมื่อดูทั้งเอกภพจะเห็นว่าเกือบทั้งหมดเป็นธาตุไฮโดรเจน เพราะว่า ไฮโดรเจนประกอบขึ้นจากโปรตอนและอิเลคตรอน เราก็จะบอกได้ว่าตอนที่เอกภพกำเนิดและมีขนาดเล็กมาก อิเลคตรอนจะรวมเข้าไปในโปรตอนกลาย เป็นนิวตรอน นั่นก็คือเอกภพที่เย็น ในช่วงแรกจะเต็มไปด้วยนิวตรอนและเมื่อเอกภพขยายตัวขึ้น นิวตรอนจะสลายตัวแบบเบต้า กลายเป็นโปรตอนและ อิเลคตรอน โปรตอนนั้นจะทำปฏิกิริยารวมตัวกับนิวตรอนกลายเป็นตัว ทีเรียม (ไฮโดรเจนหนัก) และดิวทีเรียมจะรวมตัวกับนิวตรอนเป็น ไตรเทียม ซึ่งจะสลายตัวแบบเบตา กลายเป็นฮีเลียม 3 และเมื่อนิวตรอนอีกตัวรวมกับฮีเลียม 3 ก็จะได้อะตอมฮีเลียม และปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็จะเกิดต่อกันไป ธาตุหนักต่างๆ ก็จะเกิดขึ้นในเอกภพต่อๆ กันไปเช่นกัน แต่ในความเป็นจริงนั้นในเอกภพมีไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 24% และอีก 1% เป็นธาตุอื่นๆ นั่นก็คือเกือบทั้งหมดเป็นธาตุเบาสองธาตุ คือ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งขัดกับสมมติฐานของเอกภพเย็นข้างต้น เพราะฉะนั้นกามอฟจึงคิดว่าเพื่อให้ ขั้นตอนการเกิดธาตุหนักไม่ติดต่อกันไป จะต้องคิดว่าเอกภพเมื่อกำเนิดนั้นมีอุณหภูมิสูงมาก ถ้าเอกภพร้อนถึงจะเกิดปฏิกิริยารวมตัวกัน แต่เพราะร้อน กันออกอีกและก็อธิบายได้ว่าทำไมธาตุหนักจึงหยุดแค่ฮีเลียมเท่านั้น และนี่ก็คือที่มาของความคิดสมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ โดยที่ขอเน้นว่า กามอฟไม่ได้บอกว่าบิกแบงเป็นต้นเหตุของการขยายตัวของเอกภพเลย เพียงแต่บอกว่าเพื่อที่จะอธิบายกำเนิด และปริมาณธาตุในเอกภพ เอกภพจะต้องเกิดด้วยบิกแบงเท่านั้น
เอกภพบิกแบงได้กลายเป็นโมเดลมาตรฐานของเอกภพ
เมื่อกามอฟประกาศทฤษฎีอันนี้ เขาได้พยากรณ์สิ่งที่น่าสนใจไว้สิ่งหนึ่งซึ่งบอกว่าถ้าเอกภพเกิดขึ้นจากบิกแบงที่ร้อนมากๆ จะต้องมีร่องรอยของ มันเหลือปรากฏอยู่ในเอกภพปัจจุบัน ร่องรอยที่ว่านั้นคืออะไร ถ้าเอกภพเย็นลงเมื่อขยายตัว แสดงว่าแสงที่อยู่ในเอกภพตอนบิกแบงนั้นก็ต้องเหลือ อยู่ในเอกภพปัจจุบันด้วย โดยที่แสงนั้นเมื่อเย็นลงความยาวคลื่นจะยาวขึ้น และกามอฟคำนวณว่าแสงที่อยู่ในเอภพบิกแบงนั้นปัจจุบันจะมีความยาว คลื่นในเขตไมโครเวฟซึ่งเทียบกับอุณหภูมิได้ 7 องศาสมบูรณ์ (เคลวิน) แต่ในช่วงนั้นนักวิทยาศาสตร์ที่สนใจเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพมีไม่มาก และ ทฤษฎีการทำนายของกามอฟนี้แทบไม่ได้รับความสนใจเท่าไรเลย แต่เมื่อปี 1964 นักวิจัยชาวอเมริกัน 2 คน ชื่อ เพนเซียสและวินสัน ได้ค้นพบโดย บังเอิญว่าเอกภพนี้เต็มไปด้วยคลื่นไมโครเวฟขนาด 3 เคลวิน ซึ่งอยู่ทุกหนแห่งและทุกทิศทางอย่างสม่ำเสมอ และนี่ก็คือร่องรอยของบิกแบงตามที่ กามอฟได้พยากรณ์ไว้นั่นเอง และในที่สุดเอกภพบิกแบงก็ได้เป็นที่ยอมรับกันและโมเดลนี้ก็ได้เป็นโมเดลมาตรฐานในการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับเอกภพ ในเวลาต่อมา โมเดลอื่นๆ เช่น เอกภพที่ไม่มีจุดกำเนิดของไอน์สไตน์เป็นอันต้องตกกระป๋องไป
แล้วเราจะเริ่มเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพอย่างไร
จนถึงจุดนี้ว่าไปแล้วก็เป็นเพียงครึ่งแรกเกี่ยวกับปัญหากำเนิดของเอกภพ จากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ การพบว่าเอกภพขยายตัว ของฮับเบิ้ลและการค้นพบแสงร่องรอยของบิกแบง ตามคำพยากรณ์ของกามอฟ ซึ่งก็คือ 1 ทฤษฎี กับ 2 การค้นพบทำให้เรารู้ว่าเอกภพนั้นมีจุดเริ่ม นั่นเอง แต่นี่ไม่ใช่จุดสิ้นสุดของปัญหาเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพเริ่มมาอย่างไร เพราะอะไร ฯลฯ ยังมีปัญหาอย่างมากมายที่ต้องทำให้กระจ่าง โมเดล เอกภพที่สั่นนี้เราอาจจะชอบเพราะมันให้ความรู้สึกว่าเอกภพนั้นจะยั่งยืนอยู่ตลอดไป แต่ ฮอว์คิงและเพนโรส ได้พิสูจน์ให้เห็นในเวลาต่อมาว่าโมเดลนี้ ไม่มีทางเป็นไปได้
พระเจ้าเท่านั้นหรือที่รู้ว่าเอกภพมีกำเนิดอย่างไร
ฮอร์คิงและเพนโรสได้พิสูจน์ว่า ตราบใดที่คำนวณตามทฤษฎีสัมพัทธภาพตอนที่เอกภพกำเนิดนั้นอุณหภูมิและความหนาแน่นของเอกภพจะเป็น อนันต์ทั้งคู่ เพราะตามทฤษฎีจะมีจุดซิงกูลาริตีขึ้นมา ซึ่งจะทำให้เราไม่สามารถคำนวณอย่างต่อเนื่องได้ว่าก่อนหน้านั้นเป็นมาอย่างไร เราจะรู้ได้ก็เฉพาะ หลังจากนั้นเท่านั้น และเพราะโมเดลเอกภพที่สั่นก็มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ เพราะฉะนั้นจะมีปัญหาของจุดซิงกูลาริตีติดอยู่เช่นกัน จากการ พิสูจน์นี้ทำใหเทฤษฎีเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพต้องชนกำแพงอีกครั้ง ตราบใดที่มีจุดซิงกูลาริตีเป็นกำแพงกั้นอยู่ ก็จะมีแต่พระเจ้าเท่านั้นที่จะรู้ว่าก่อน หน้านั้นเป็นอย่างไร แม้แต่ไอน์สไตน์ก็ได้ออกความเห็นเกี่ยวกับเกี่ยวกับจุดนี้ไว้ตอนปลายชีวิตว่า สิ่งที่ผมสนใจมากคืออยากรู้ว่าพระเจ้ามีโอกาสที่จะ เลือกในการสร้างเอกภพหรือไม่ (What really interest me is whether God had any choice in the creations of the world) ถ้าเอกภพ เกิดด้วยบิกแบงซึ่งร้อนมากแล้วเวลาที่ย้อนไปก่อนหน้านั้นเอกภพจะเป็นอย่างไร ถ้าคิดตรงไปตรงมาจะเห็นว่าความหนาแน่นของเอกภพจะต้องเป็น อนันต์ ซึ่งทฤษฎีทางฟิสิกส์ต่างๆ จะใช้การไม่ได้ จริงหรือที่จะเป็นอนันต์ ตราบใดที่เราตอบปัญหาเหล่านี้ไม่ได้ ก็แสดงว่าเรายังไม่รู้เกี่ยวกับกำเนิดของ เอกภพอย่างแท้จริง ดนิ่งการกำเนิดเอกภพ
เอกภพจะเปลี่ยนไปมาระหว่างขยายตัว และ หดตัว อย่างไม่มีที่สิ้นสุด
เพื่อที่จะตอบปัญหานี้ ได้มีการเสนอทฤษฎีของเอกภพที่สั่น ถ้าเอกภพซึ่งกำลังขยายตัวของเราเป็นเอกภพปิด เป็นไปได้ที่ถึงจุดหนึ่งมันจะเริ่ม หดตัว นั่นก็คือถ้าในเอกภพมีมวลสารซึ่งเป็นต้นกำเนิดแรงโน้มถ่วงมาก แรงโน้มถ่วงของสารจะเบรกแรงขยายตัว และดึงให้เอกภพหดตัวในที่สุด และ ปัจจุบันการค้นพบแหล่งมวลสาร เช่น หลุมดำ นิวตริโน นั้นเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เป็นไปได้ที่เอกภพปิดจะเป็นจริง เอกภพที่หดตัวนี้ในที่สุดจะหดตัวจนเล็ก มาก แต่ก็จะระเบิดบิกแบงอีก และปรากฏการณ์เดียวกันก็จะเริ่มอีกรอบ นั่นคือเอกภพจะเริ่มขยายตัวใหม่ และการขยายและหดตัวนี้จะต่อเนื่องกันไป ไม่สิ้นสุด นี่ก็คือโมเดลของ เอกภพสั่น และเอกภพในปัจจุบันของเรากำลังอยู่ในช่วงขยายตัว
วิทยาศาสตร์ได้ได้ก้าวเข้าสู่อาณาเขตของพระเจ้า
ถ้าอาณาเขตของพระเจ้ามีจริง เราก็คงไม่ควรจะไปก้าวก่าย แต่ในกรณีนั้นเพียงแต่หมายความว่ามนุษย์เรายังรู้ไม่ถึงเท่านั้น แต่ถ้าเราสามารถมอง หาวิธีได้ วิทยาศาสตร์ย่อมเข้าไปได้ทุกหนทุกแห่ง ในทศวรรษ 1980 นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มค้นพบเส้นทางที่จะเข้าไปสู่อาณาเขตของพระเจ้านี้แล้ว ด้วยทฤษฎีที่เกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐาน ซึ่งกำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และจากนี้ก็จะเป็นครึ่งหลังของการค้นคว้าเกี่ยวกับ กำเนิด ของเอกภพ ทำไมทฤษฎี ของอนุภาคพื้นฐานจึงมาเกี่ยวกับ กำเนิด ของเอกภพได้ เมื่อลองพิจารณาเหตุต่อไปนี้จะบรรลุได้ ตอนที่เอกภพกำเนิด มันจะมีความหนาแน่นสูงและ อุณหภูมิที่สูงมาก ในสภาพเช่นนั้นสสารจะมีสภาพเช่นไร จะรู้ได้โดยยกอุณหภูมิของสสารให้สูงขึ้นไปเรื่อยๆ จะเห็นว่าขั้นแรกจะแยกออกเป็นอะตอม เช่น ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน เป็นต้น และเมื่ออุณหภูมิยิ่งสูงขึ้นอิเล็กตรอนจะหนีออกจากอะตอม นิวเคลียสกับอิเล็กตรอนจะแยกกันอยู่ในสภาพ พลาสมา เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอีกนิวเคลียสจะแยกออกเป็นนิวตรอน และโปรตอนและเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 10 (ยกกำลัง 12) องศา (1 ล้านล้านองศา) อนุภาคเหล่านี้จะแยกตัวออกเป็นอนุภาค ควาร์ก อนุภาคควาร์กเป็นอนุภาคพื้นฐานยิ่งกว่าโปรตอนและนิวตรอน นั่นก็คือการที่จะศึกษาสภาพตอนที่เอกภพ กำเนิด ซึ่งมีอุณหภูมิและความหนาแน่นสูงมากนั้น เราจำเป็นต้องรู้และใช้ทฤษฎีเกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการค้นคว้าเกี่ยวกับ อนุภาคพื้นฐานนั้นได้ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วหลังจากทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมา ซึ่งเป็นการเปิดยุคใหม่แห่งการค้นคว้าเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพด้วย นั่นเอง
ตามทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐาน เอกภพและสสารในเอกภพของเราจะอยู่ภายใต้กฎของแรง 4 ชนิด ส่วนเหตุผลที่ใช้ทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐานใน การคิดเกี่ยวกับแรงก็เพราะสามารถคิดได้ว่าแรงนั้นก็คือการแลกเปลี่ยนอนุภาคสมมติระหว่างอนุภาคนั่นเอง ยกตัวอย่างเช่น การที่แม่เหล็กมีแรงต่อ กันก็เพราะสารแม่เหล็กนั้นแลกอนุภาคโฟตอน (แสง)ระหว่างกันนั่นเอง และการที่โลกกับดวงจันทร์ดึงดูดกันก็เพราะมีการและเปลี่ยนอนุภาค กราวิตอน (อนุภาคแรงโน้มถ่วง) ระหว่างกันนั่นเอง แรง 4 ชนิดที่ว่าก็คือ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์แบบแข็ง และแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน เราอาจจะคิดว่ายังมีแรงอื่นๆ อีก เช่นแรงเสียดทาน แต่แรงอื่นนั้นจะสามารถอธิบายได้ว่ามีกำเนิดมาจากแรง 4 ชนิดนี้เท่านั้น ทำไมถึงมีแรง 4 ชนิด ก็เพราะว่าจากการที่ฟิสิกส์ได้พัฒนารวบรวมแรงตามธรรมชาติมาเป็นลำดับก็ปรากฏว่าเหลืออยู่เพียง 4 แรงเท่านั้นที่ไม่สามารถรวมกันได้อีกแต่เป็น อิสระต่อกัน นิวตันได้แสดงให้เห็นว่าแรงระหว่างดาวบนท้องฟ้ากับแรงที่ดึงลูกแอปเปิลให้ตกลงสู่พื้นดินนั้นเป็นแรงเดียวกัน คือแรงโน้มถ่วง ส่วน แมกซ์เวลนั้นได้รวมแรงไฟฟ้าและแรงแม่เหล็ก เข้าอยู่ภายใต้กฎอันเดียวกัน คือ กฎของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
แรงทั้ง 4 ชนิดนั้น ตอนแรกเป็นแรงชนิดเดียวกัน
ถึงแรงทั้ง 4 ชนิดนี้แยกกันเป็นอิสระก็จริง แต่ประวัติของฟิสิกส์นั้นอาจกล่าวได้ว่าเป็นประวัติของการรวมแรงต่างชนิดให้อยู่ภายใต้กฎ อันเดียวกัน ในอนาคตเราอาจรวมแรงเข้าด้วยกันจนเหลือ 3 ชนิด 2 ชนิด หรือในที่สุดเป็นแค่ชนิดเดียวก็ได้ ที่จริงความสำเร็จนี้ก็ไปถึงขั้นหนึ่งแล้ว ทฤษฎีเอกภาพของ ไอน์เบิร์กและซาลัม นั้น รวมแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์แบบอ่อนเข้าด้วยกัน ความถูกต้องของทฤษฎีนี้ ได้รับการพิสูจน์ ด้วยการทดลองแล้ว และทั้งสองก็ได้รับรางวัลโนเบลแล้วด้วย เพราะฉะนั้นจึงเสนอทฤษฎีที่จะคิดว่าแรงที่เหลือก็น่าจะรวมเข้าได้อีก ซึ่งปัจจุบันกำลัง คิดคำนวณกันอย่างขะมักเขม้น ซึ่งบางทีเราอาจจะได้ข่าวตามหนังสือพิมพ์เกี่ยวกับทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ ( Grand Unitied Theory, GUT ) ซึ่ง เป็นการรวมแรง 3 แรง หรือทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ที่สุดซึ่งพยายามที่จะรวมแรงทั้ง 4 เข้ด้วยกัน ตามแนวคิดนี้จะบอกได้ว่าตอนที่เอกภพกำเนิดนั้น แรงทั้ง 4 ชนิดนี้เป็นแรงชนิดเดียวกัน แต่เมื่อเอกภพวิวัฒนาการขึ้น แรงทั้ง4 ได้แยกตัวออกจากกัน จนในที่สุดเป็นเหมือนต่างชนิดกันดังที่เห็นใน ปัจจุบันการกำเนิดเอกภพ
ปรากฏการณ์แปลกที่เกิดตอนเอกภพกำเนิด
และเมื่อการค้นคว้าเกี่ยวกับการรวมแรงได้พัฒนาไปอีก เราก็รู้กันว่าตอนที่เอกภพกำเนิดนั้นไม่เพียงแต่ได้แยกตัวกันออกไปเท่านั้นแต่เอกภพจะ เกิดการขยายใหญ่หรือ อินเฟลชัน ขึ้นด้วย นี่คือความรู้ใหม่ที่เราได้เกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพจากการใช้ทฤษฎีของเอกภพของแรง เมื่อเอกภพกำเนิด หลังจากที่แรงโน้มถ่วงได้แยกตัวออกจาก แรงชนิดเดียว เมื่อเวลา 10 (ยกกำลัง 36) วินาทีได้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะทำให้แรงนิวเคลียร์แบบแข็ง แยกตัวออกมาอีก ซึ่งเป็นช่วงเวลาเพียง 10 (ยกกำลัง 34) วินาที ขนาดของเอกภพได้ขยายตัวใหญ่ออกถึง 100 หลัก ขอให้ระวังว่า 100 หลัก ไม่ใช่ 100 เท่า 1 ล้าน ยังเป็นแค่ 6 หลัก 1 ล้าน ล้านก็แค่ 12 หลัก เพราะฉะนั้น 100 หลักใหญ่มหาศาลขนาดไหนคงพอจะได้ความรู้สึก และเราคงพอจะคาด เดาได้เองว่าถ้าปรากฏการณ์เหลือเชื่อเช่นนี้เกิดขึ้นมันย่อมมีผลต่อการเกิดปรากฏการณ์อื่นที่เหลือเชื่อต่อไปอีกด้วย
เกิดรูหนอน ( WORM HOLE ) ขึ้นในเอกภพอินเฟลชัน
ได้กล่าวมาแล้วว่าการขยายใหญ่ (อินเฟลชัน) ในช่วงที่เอกภพเปลี่ยนสถานะ แต่การเปลี่ยนสถานะคืออะไร เราอาจจะไม่ค่อยคุ้นเคยกับคำนี้ แต่ที่ จริงไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่แปลกเท่าไร ยกเว้นตัวอย่างเช่นการที่น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำก็คือการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปสู่ก๊าช และน้ำแข็งก็คือการ เปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปสู่ของแข็ง ปรากฏการณ์คล้ายกันนี้ได้เกิดขึ้นกับเอกภพนั่นเอง แล้วตอนที่เอกภพเปลี่ยนสถานะน่าจะเกิดอะไรขึ้นลอง วาดภาพเปรียบเทียบกับกรณีที่น้ำเดือดกลายเป็นไอดูก็แล้วกัน จะเห็นว่ามีฟองเกิดขึ้นที่โน่นที่นี่ นั่นก็คือเอกภพ (อวกาศ) นั้นถูกทำให้โค้งอย่างรุนแรง ไปทั่วทุกหนแห่ง
ทฤษฎีที่จะใช้กับเอกภพที่โค้งเช่นนี้ก็คือทฤษฎีสัมพัทธภาพ เมื่อใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพคำนวณศึกษาดูพบว่าจะเกิดรูหนอนขึ้นระหว่างฟองอวกาศ เหล่านั้น ทำไมถึงเกิดขึ้น ก็เพราะขณะที่ฟองขยายตัวอย่างรวดเร็วนั้นช่องว่างระหว่างฟองอากาศจะถูกดันอัดด้วยผนังของฟองให้เล็กลงจนถึงที่สุด ซึ่งตามทฤษฎีสัมพัทธภาพนั้นอวกาศที่ถูกอัดให้เล็กที่สุดนั้นจะกลายเป็น รูหนอน (ซึ่งเมื่อมองจากข้างนอกจะเหมือนกับหลุมดำ) และอย่าลืมว่าอวกาศที่ เปลี่ยนสถานะนี้กำลังเกิดอินเฟลชันอยู่ ซึ่งจะต้องมีพลังมหาศาล และเมื่อเกิดเป็นรูหนอนพลังงานอันมหาศาลในตัวมันจะผันแปรไปอย่างไร
เกิดอวกาศลูกจากอวกาศแม่
เมื่อครู่ที่ได้บอกว่ารูหนอนเกิดขึ้นในอวกาศที่ถูกอัดระหว่างฟองอากาศ ถ้าจะพูดให้ถูกต้องยิ่งขึ้นต้องบอกว่าได้เกิดขอบฟ้าของเหตุการณ์ขึ้น เมื่อมองจากอวกาศด้านที่เกิดอินเฟลชันก็จะเห็นเป็นรูหนอนนั้นเอง ถ้าเช่นนั้นมาลองคิดกันดูว่าด้านในของขอบฟ้าของเหตุการณ์เป็นอย่างไร เราจะพบ กับความจริงที่คาดไม่ถึงเมื่อเข้าไปข้างใน แต่ถ้าข้างในรูหลุมร้อนจริงจะกลับออกมาไม่ได้ (แต่ทางทฤษฎีเราย่อมคิดได้เสมอ) ทางเข้าจะแคบมากเพราะถูกอัดด้วยฟองอากาศรอบข้าง แต่เมื่อผ่านทางเข้าไปสู่ข้างในมันจะกลายเป็นที่กว้างใหญ่ แม้จะถูกอัดด้วยพลังที่สูงมาก แต่เนื่องจากอวกาศส่วนที่เกิดขอบฟ้าของเหตุการณ์นั้นก็มีพลังสูงมาก อวกาศส่วนที่อยู่ข้างในของขอบฟ้าของเหตุการณ์ก็จะเกิด การขยายตัวใหญ่ (อินเฟลชัน) เช่นกัน จึงเกิดเป็นอวกาศที่ใหญ่ไพศาลขึ้น
อาจคิดได้ว่ารูหนอนเป็นอุโมงค์ที่ต่อเชื่อมระหว่างจุดสองจุดในเอกภพหรือเชื่อมระหว่างอวกาศหนึ่งกับอีกอวกาศหนึ่ง แต่ที่บอกว่าเชื่อมนั้นจะ ต่างจากความหมายทั่วไป เพราะระหว่างนั้นจะถูกกั้นด้วยขอบฟ้าของเหตุการณ์ ทั้งสองส่วนจะไม่เกี่ยวข้องกันได้เลย นั่นก็คืออวกาศอีกอันที่อยู่ฟากโน้น จะไม่มีความเกี่ยวข้องกับอวกาศฟากนี้ของเราได้เลย นั่นก็คือเราอาจสรุปง่ายๆ ได้ว่าถ้าเราให้อวกาศที่เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็น อวกาศแม่ (Mother Universe) อวกาศใหม่ที่เกิดนี้จะเรียกว่าเป็นอวกาศลูก (Child Universe)
เกิดเอกภพใหม่จากเอกภพเดิมอย่างไม่มีที่สิ้นสุด
นั่นก็คือเราได้พบว่าเอกภพสามารถสร้างเอกภพใหม่ขึ้นจากตัวเองได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด และที่น่าตื่นเต้นก็คือเอกภพลูกที่เกิดขึ้นก็จะสามารถให้ กำเนิดเอกภพลูกใหม่ (ซึ่งมองจากเอกภพแม่เดิมก็จะเป็นเอกภพหลาน) ได้และเอกภพหลานก็สามารถให้กำเนิดเอกภพเหลนต่อไปอีกได้ และย่อมเป็น ไปได้ที่ว่าในเอกภพใดเอกภพหนึ่งเหล่านี้จะมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นแล้ววิวัฒนาการจนมีปัญญาอันสูงส่ง และกำลังคิดเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพเช่นที่เรา กำลังทำกันอยู่ก็ได้ แต่อย่างที่ได้บอกเมื่อครู่แล้วว่า ถึงจะมีเอกภพเช่นนั้นจริง เอกภพนั้นจะไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับเอกภพเราเลย ฮอว์คิงเคยได้เสนอ ทฤษฎีการระเหยของหลุมดำเล็ก (mini black hole) ไว้ ซึ่งเมื่อใช้ทฤษฎีนี้กับรูหนอน รูหนอนนี้ก็จะระเหยได้เช่นกัน และถ้าเป็นเช่นนั้นจริง สิ่งที่จะเป็น ตัวเชื่อมระหว่างเอกภพแม่และเอกภพลูกก็จะหายไปหมด ถ้าไม่มีความเกี่ยวข้องกัน คิดไปก็อาจจะไม่มีประโยชน์ แต่เพราะเรารู้เสียแล้วว่ามัเอกภพแรกสุดเกิดมาจากศูนย์
จากการที่รู้ว่าเอกภพสามารถให้กำเนิดเอกภพใหม่ได้ช่วยให้ความรู้เกี่ยว กำเนิด ของเอกภพของเราก้าวหน้าขึ้นขึ้นไปอย่างมาก แต่ถ้าคิดให้ดีก็จะ เห็นว่าในคำอธิบายข้างต้นไม่ได้บอกว่าเอกภพแม่แรกสุดมาจากไหน บอกแต่ว่าเอกภพแม่นี้ให้กำเนิดเอกภพลูก หลาน เพื่อที่จะเข้าใจถึงกำเนิดของ เอกภพอย่างถ่องแท้ เราจะต้องสามารถเข้าใจและอธิบายได้ว่าเอกภพแม่เกิดขึ้นมาได้อย่างไร ทฤษฎีล่าสุดยังอธิบายจุดนี้ไม่ได้เช่นนั้นหรือ ปัจจุบันนัก ทฤษฎีระดับโลก เช่น ฮอว์คิง และวิเลนเคนกำลังศึกษาเพื่อหาคำตอบต่อปัญหานี้อยู่ และคนทั่วโลกให้ความสนใจกับฮอว์คิงขณะนี้ก็เพราะต้องการรู้ คำตอบเร็วๆ นั่นเอง ในการศึกษาของฮอว์คิงนั้น เขาได้ใช้คณิตศาสตร์ชั้นสูงกับฟังก์ชันคลื่น (wave function) ของอวกาศซึ่งเข้าใจยากมากสำหรับ คนธรรมดา เพราะฉะนั้นในที่นี้จะอธิบายถึงแนวทางการศึกษาของวิเลนเคนซึ่งเข้าใจได้ค่อนข้างง่ายกว่า ที่จริงความคิดของสองคนแทบจะเหมือนกัน เพราะฉะนั้นถ้าเข้าใจความคิดของวิเลนเคนได้ก็แสดงว่าก็เข้าใจความคิดของฮอว์คิงแล้วเช่นกัน วิเลนเคนได้ใช้ทฤษฎี ลอดอุโมงค์ ของอนุภาคพื้นฐาน อธิบายว่าเอกภพแรกสุดเกิดมาจากศูนย์
เอกภพแรกสุดเกิดมาจากปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์
ก่อนที่จะอธิบายทฤษฎีของวิเลนเคน ขอเน้นทฤษฎีที่บอกว่าเอกภพแรกเกิดมาจากศูนย์ นั่นเป็นทฤษฎีที่จะสามารถอธิบาย กำเนิดของเอกภพได้ สมบูรณ์ที่สุด เพราะในแง่ของปรัชญาศาสตร์แล้วถ้าเอกภพแรกไม่ได้เกิดมาจากศูนย์ ก็จะมีคำถามต่อได้ว่า แล้วก่อนหน้านั้นมันมีอะไร ซึ่งจะถามไปได้ อย่างไม่มีที่สิ้นสุดนั่นเอง แล้วปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ของวิเลนเคนคืออะไร เราอาจจะไม่ค่อยคุ้นกับคำๆ นี้ในชีวิตประจำวัน แต่สำหรับในระดับอนุภาค พื้นฐานนั้นปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่สุดอย่างหนึ่ง เราจะเข้าใจปรากฏการณ์นี้ได้ดังนี้ สมมติมีลูกบอลวางอยู่ตรงหุบเขาระหว่างยอด เขาสองลูก ตามปกติจะให้ลูกบอลออกจากหุบเขานี้ได้จะต้องโยนหรือยกลูกบอลข้ามยอดเขาถึงจะทำได้ แต่ปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ บอกเราว่า ลูกบอลสามารถ ลอด (อุโมงค์) ใต้ยอดเขาออกมาข้างนอกได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานเลยปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเป็นประจำกับอนุภาคพื้นฐานต่างๆ แม้แต่ของใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น นาฬิกาควอตซ์ ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ ซึ่งก็คือการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ของอิเล็กตรอนให้เป็น ประโยชน์นั่นเอง วิเลนเคนบอกว่า เอกภพเริ่มเกิดด้วยปรากฏการณ์นี้เช่นกัน นั่นก็คือเอกภพแม่แรกสุดเกิดมาจากศูนย์ ด้วยปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์
มี เกิดจาก ศูนย์ ได้อย่างไร
ตามทฤษฎีขนาดของเอกภพตอนแรกที่เกิดจากศูนย์ด้วยปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์นั้นมีขนาดประมาณ 10 (ยกกำลัง 32) เซนติเมตร ซึ่งเป็น ขนาดที่เล็กยิ่งกว่าอนุภาคพื้นฐานมากมาย วิเลนเคนบอกว่าในโลกระดับเล็กขนาดนั้นไม่แปลกเลยที่จะเกิดปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ แต่ก็ยังคงเป็นที่ น่าสงสัยอยู่ดีว่าการที่เอกภพเกิดจากศูนย์นั้นเป็นไปได้อย่างไร ตามคำอธิบายข้างต้นของปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์จะเห็นว่าก่อนลอดนั้นมีลูกบอลอยู่ที่ หุบเขาอยู่แล้วจะบอกว่าสภาพเป็นศูนย์ได้อย่างไร เพื่อที่จะเข้าใจจุดนี้เราต้องเข้าใจคำว่าศูนย์ ของวิเลนเคนให้ดี
ศูนย์ ตามทฤษฎีของวิเลนเคน
ศูนย์ ที่วิเลนเคนบอกก็คือไม่มีเอกภพ นั่นก็คือไม่มีทั้งเวลา (กาล) และอวกาศ แต่ถึงจะไม่มีทั้งกาลและอวกาศก็ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มีอะไรเลย นี่เป็นจุดที่เข้าใจยากจุดหนึ่ง ก็เพราะว่าปกติเราจะไม่เรียกสภาพที่ไม่มีอะไรว่าศูนย์ แต่ทางทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐานจะไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป ตัวอย่าง ต่อไปนี้อาจช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้น ที่ศูนย์วิจัย Fermi ของ อเมริกาและ CERN ของยุโรป (ที่สวิส) จะมีเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้ในการทดลองเกี่ยวกับ อนุภาคพื้นฐาน สิ่งหนึ่งที่นักวิจัยทำกันอยู่คือการรวมพลังงานขนาดมหึมาเข้าสู่จุดหนึ่งในอวกาศ (สุญญากาศ) ซึ่งผลที่เกิดขึ้นก็คือจะเกิดอนุภาคขึ้นใน อวกาศที่แต่เดิมไม่มีอะไรเลย อนุภาคเหล่านี้ก็คือโปรตอนและแอนติโปรตอน อิเล็กตรอนและแอนติอิเล็กตรอน ทำไมถึงเกิดขึ้นได้ ก็เพราะอวกาศที่เราคิด ว่าไม่มีอะไรเลยนั้นเมื่อมองในระดับที่เล็กมากๆ และในเวลาที่สั้นมากๆ จะมีการเกิดและสลายตัวของอนุภาคอยู่ตลอดเวลา ถ้าเรารวมพลังขนาดสูงเข้าที่ จุดในอวกาศ อนุภาคที่เกิดขึ้นที่นั่นจะปรากฏตัวออกมาให้เห็นได้ นั่นก็คือ ถึงจะมองไม่เห็น แต่ในสุญญากาศนั้นจะไม่ใช่อวกาศที่ไม่มีอะไรแต่จะมีการเกิด และสลายตัวของอนุภาคอยู่ตลอดเวลา
เอกภพเกิดขึ้นจากสภาพ ศูนย์ หรือเอกภพสมมติ
วิเลนเคนบอกว่าการเกิดของเอกภพก็สามารถคิดได้ในทำนองเดียวกัน นั่นก็คือสภาพศูนย์นั้นมีเอกภพสมมติอยู่ระหว่างยอดเขาสองลูกในหุบเขา (ซึ่งนักฟิสิกส์เรียกสภาพนี้ว่า Super space) ในสภาพนี้จะการเกิดและสลายตัวของเอกภพอยู่ตลอดเวลา เกิดแล้วก็สลาย สลายแล้วก็เกิด จะเปลี่ยน แปลงไปมาตามกฎของความไม่แน่นอน ซึ่งทางฟิสิกส์จะเรียกสภาพนี้ว่าไม่มีสถานะที่เสถียร และวิเลนเคนนิยามว่านี่คือสภาพศูนย์นั่นเอง และเอกภพของ เรานั้นก็เกิดมาจากปรากฎการณ์ลอดอุโมงค์ของเอกภพสมมติอันใดอันหนึ่งนั่นเอง นมี เราย่อม ต้องค้นคว้าในรายละเอียดต่อไปเอกภพ (จักรวาล - universe ) คือ ระบบที่รวบรวมทุกสิ่งทุกอย่างในธรรมชาติ ข้อมูลสำคัญของเอกภพคือ เส้นสเปกตรัมของดาราจักรเลื่อนไปทางสีแดงทำให้รู้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว
การขยายตัวของเอกภพ
เราทราบแล้วว่าเอกภพคือแหล่งรวมทุกสรรพสิ่งในธรรมชาติ รวมทั้งที่ว่างหรืออวกาศด้วย นักดาราศาสตร์ต่างได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมจากธาตุที่อยู่ในดาราจักรแล้วพบว่า เส้นเลื่อนไปทางแดงหรือทางความถี่ต่ำแสดงว่าดาราจักรกำลังเคลื่อนที่ออกห่างไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดปัญหาข้อถกเถึยงกันถึงลักษณะของดาราจักรและเอกภพในอดีตว่าเป็นอย่างไร
ในวงการดาราศาสตร์ได้มีทฤษฎีหนึ่งที่จะอธิบายการกำเนิดเอกภพและสาเหตุที่ดาราจักรกำลังเคลื่อนที่คือ ทฤษฎีการระเบิดปังใหญ่ ( big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ ( G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร ( 4,000 ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า " อะตอมดึกดำบรรพ์" ( Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว ( ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ ( G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน ( 3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน ( 1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี ( 300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน
ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในปี พ.ศ. 2472 ฮับเบิล ( Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ 2.5 พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า " กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" ( Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
IU_monrudee@hotmail.com (IP:125.24.169.151)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 37 29 ธ.ค. 2549 (11:19)
การกำเนิดเอกภพ
สิ่งที่ตื่นเต้นล่าสุดกับการกำเนิดของเอกภพก็คือความรู้ที่ว่ากำเนิดที่แท้จริงของเอกภพไม่ใช่บิกแบง (การระเบิดใหญ่) แต่มีเหตุการณ์หลายขั้นตอนเกิดขึ้นก่อนหน้านั้น และเมื่อย้อนเวลาขึ้นไปอีกเราก็ได้รู้ว่าเอกภพเกิดขึ้นมาจาก ศูนย์ เมื่อคิดจากสามัญสำนึกธรรมดา ก็ไม่น่าจะแปลกอะไรเลย แต่เมื่อคิดย้อนกลับจากปัจจุบันไปสู่อดีตเราจะพบกับเอกภพที่มีทั้งสภาพ ที่มีความหนาแน่นและความร้อนสูงเป็นอนันต์ (ซึ่งฮอว์คิงและเพนโรสเรียกสภาพนี้ว่าจุดซิงกูลาริตี) ซึ่งในสภาพนั้นเราจะไม่สามารถบอกได้ (ทางทฤษฎี) เลยว่าก่อนหน้านั้นเอกภพมีความเป็นมาอย่างไร นั่นก็คือเท่าที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถบอกได้ได้ง่ายนักว่าเอกภพเกิดมาจาก ศูนย์ ตราบใดที่พิสูจน์ทางทฤษฎีไม่ได้ ถึงจะเชื่อก็บอกไม่ได้ แต่ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์สามารถบอกได้แล้ว นั่นก็แสดงว่า (มนุษย์) ได้สามารถตีผ่านจุดซิงกูลาริตีได้แล้ว ซึ่งนับเป็นความก้าวหน้าที่น่าตื่นเต้น
ทฤษฎีเกี่ยวกับกำเนิดและความเป็นมาของเอกภพเป็นสาขาวิจัยสำคัญอันหนึ่งของดาราศาสตร์ ทฤษฎีเอกภพนั้นดั้งเดิมมีรากฐานมาจาก ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของไอน์สไตน์ ทฤษฎีนี้ช่วยให้ความรู้เกี่ยวกับเอกภพของเราก้าวหน้าอย่างมากก็จริง แต่ทางทฤษฎีนี้ก็มีจุดอ่อนที่สำคัญ จุดหนึ่งเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพ ตราบใดที่คิดจากฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพ เราจะไม่สามารถแก้ปัญหาเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพได้เลย เพราะฉะนั้นในสมัยก่อนถ้าเราถามนักวิทยศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับเอกภพว่า เอกภพเกิดขึ้นมาได้อย่างไร ? ผู้ถูกถามมักจะกระอักกระอ่วนแล้วก็ตอบแบบห้ามถามต่อว่า มีแต่พระเจ้าเท่านั้นที่รู้ นั่นก็คือไม่มีใครตอบได้นั่นเอง แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ทฤษฎ๊ของอนุภาคพื้นฐานที่จำเป็นมากในการคิดเกี่ยวกับกำเนิดเอกภพ ได้พัฒนาก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว ช่วยให้เราสามารถพบทางแก้ปริศนาของเอกภพแนวทางใหม่นี้ได้ เหตุผลที่ทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐานเข้ามาเกี่ยวข้องก็เพราะเอกภพซึ่งปัจจุบัน กว้างใหญ่ไพศาลนั้น ตอนที่กำเนิดทุกสิ่งทุกอย่างยังรวมตัวอัดแน่น ทั้งความหนาแน่นและอุณหภูมิจะสูงเป็นอนันต์ ในสภาพเช่นนั้นสสารทั้งหลาย จะแยกตัวออกเป็นอนุภาคพื้นฐานที่สุดในระดับควาร์ก และนี่ก็คือเหตุผลที่ทฤษฎีอนุภาคพื้นฐานต้องเข้ามาเกี่ยวข้องในการศึกษาเกี่ยวกับกำเนิดของ เอกภพ
ประวัติการศึกษาการกำเนิดของเอกภพ เริ่มจากไอน์สไตน์
เราอาจกล่าวได้ว่าการศึกษาเอกภพปัจจุบันนั้นมีต้นกำเนิดรากฐานมาจาก ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของ ไอน์สไตน์ ไอน์สไตน์เป็นผู้ที่ทำให้เกิด การศึกษาเกี่ยวกับเอกภพนั้นเป็นวิทยาศาสตร์ แทนที่จะเป็นเพียงความเชื่อหรือศาสนา ซึ่งก่อนหน้านั้นเรามักจะคิดเพียงว่าเอกภพเป็นสถานที่ให้ดาว และกาแลกซี่อยู่ ไม่ได้เป็นจุดสำคัญของการศึกษาค้นคว้า ในปี 1917 ไอน์สไตน์ได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพในการศึกษาเกี่ยวกับเอกภพ ที่จริงในปี 1917 เป็นเพียงปีเดียวให้หลังจากที่เขาประกาศทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาเท่านั้น ซึ่งแสดงว่าเขาเริ่มสนใจการศึกษาเอกภพทันที่ที่ทฤษฎีของเขาเสร็จ นั่นเอง เขาคงอยากรู้เกี่ยวกับเอกภพอย่างแรงกล้าอยู่แล้วและอาจกล่าวได้ว่า เพราะความอยากรู้เกี่ยวกับเอกภพจึงทำให้เขาสามารถค้นพบและสร้าง ทฤษฎีสัมพัทธภาพได้ ในตอนแรกๆ ไอน์สไตน์ได้ใช้ทฤษฎีของเขากับโมเดลเอกภพที่หยุดนิ่ง สม่ำเสมอ เหมือนกันทุกทิศทาง ซึ่งก็คือโมเดลของเอกภพ ปิด สม่ำเสมอและเหมือนกันทุกทิศทาง ซึ่งหมายความว่าถ้าดูในบริเวณแคบๆ ของเอกภพอาจจะมีโลก มีดาวเสาร์ ฯลฯ แต่เมื่อดูในวงกว้างขวางแล้ว ไม่ว่าจะมองไปทิศทางไหน เอกภพจะเหมือนกันทั้งหมด ไม่มีที่ไหนที่จะพิเศษกว่าที่อื่น ปัจจุบันเราเรียกความคิดนี้ว่า กฎของเอกภพ ซึ่งเป็นความคิด พื้นฐานอันหนึ่งในการศึกษาเอกภพในปัจจุบัน แล้วผลของการคำนวณปรากฏออกมาตรงกันข้ามกับที่คาดไว้ ไอน์สไตน์พบว่าตามโมเดลเอกภพที่ปิดนี้ เอกภพจะหดตัว แทนที่จะหยุดนิ่งอย่างที่คิดไว้ ซึ่งที่จริงแล้วนี่เป็นสิ่งที่พอคาดคะเนได้ เพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์นั้น ที่จริงก็คือการขยาย ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ถ้าในเอกภพมีมวลสารอยู่อย่างสม่ำเสมอ มันจะดึงดูดซึ่งกันและกันเข้าหากัน ซึ่งก็คือเอกภพจะหดตัวนั่นเอง
ตามทฤษฎีเอกภพของไอน์สไตน์ เอกภพไม่มีกำเนิด
เอกภพจะหดตัวและสลายไปไม่ได้ เพราะสมัยนั้นเชื่อกันว่า เอกภพเป็นสิ่งที่มีมาแต่ดึกดำบรรพ์และจะยั่งยืนตลอดไปในอนาคต ไอน์สไตน์เอง ก็เชื่อเช่นนั้น แต่เพื่อแก้ปัญหานี้ ไอน์สไตน์ได้เพิ่มตัวแปรเอกภพเข้าไปในทฤษฎีของเขา โดยหวังว่ามันจะช่วยให้ผลทางทฤษฎีที่ออกมาจะไม่ทำให้เอกภพ หดตัว เพราะตัวแปรเอกภพที่จะทำให้เกิดแรงต้านแรงโน้มถ่วงต่อแรงโน้มถ่วงของนิวตันและสมดุลกันไม่ให้เอกภพหดตัว แต่ไอน์สไตน์เพิ่มตัวแปร เอกภพนี้เข้าไปในทฤษฎีโดยที่เป็นเทคนิคทางทฤษฎีเท่านั้น และนี่ก็คือทฤษฎีโมเดลเอกภพหยุดนิ่ง ซึ่งไอน์สไตน์ประกาศในปี 1917 และเป็นทฤษฎีที่ เอกภพจะไม่ขยาย จะไม่หด แต่จะคงที่ ตามทฤษฎีเอกภพนี้เอกภพจะมีตั้งแต่ดึกดำบรรพ์และจะยั่งยืนต่อไปในอนาคต เพราะฉะนั้นจึงไม่จำเป็นต้องคิด ถึงกำเนิดของเอกภพ นั่นก็คือทฤษฎีอันแรกเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพก็คือทฤษฎีของของไอน์สไตน์ที่ว่าเอกภพไม่มีกำเนิด แต่ในปี 1922 นักคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ทฤษฎีชาวรัสเชียชื่อ ฟรีดมานน์ ได้คำนวณเกี่ยวกับเอกภพโดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ พบว่าเอกภพจะไม่คงที่ แต่จะต้องขยายหรือไม่ก็หด อย่างใดอย่างหนึ่ง นั่นก็คือเขาได้แสดงให้เห็นว่า เมื่อใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพคำนวณเกี่ยวกับเอกภพที่เปลี่ยนแปลง ไม่ใช่เอกภพที่หยุดนิ่งและในปี 1929 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ชาวอเมริกันชื่อ ฮับเบิล ได้สำรวจด้วยกล้องโทรทัศน์ที่หอดาราศาสตร์วิลสันแห่ง แคลิฟอร์เนียพบว่า เอกภพนั้นกำลังขยายตัวไม่ได้หยุการกำเนิดเอกภพ
ทำไมกำเนิดของเอกภพจึงเป็น BIG BANG (การระเบิดใหญ่)
ถ้าเอกภพกำลังขยายตัวก็แสดงว่าถ้าเราย้อนเวลากลับไปในอดีต เอกภพก็ต้องมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลามากก็ยิ่งเล็กลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่างที่สุดจะเกิดอะไรขึ้น เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรือหวังว่าจะมีจุดหนึ่งที่เอกภพกำเนิด ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดจะเห็นว่าเราจะต้องเกี่ยวข้องกับ การเริ่มของเอกภพทั้งนั้น ผู้แรกที่เริ่มศึกษาปัญหาเหล่านี้อย่างจริงจังคือนักฟิสิกส์ซึ่งเกิดที่รัสเซียชื่อ กามอฟ แต่ภายหลังอพยพไปอยู่อเมริกาในช่วง ปี 1948 ที่จริงกามอฟไม่ได้ตั้งใจที่จะคิดค้นเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก แต่ระหว่างที่เขากำลังคิดค้นเกี่ยวกับการเกิดของธาตุ เขาก็ได้ บรรลุถึงข้อสรุปว่า เอกภพจะต้องเกิดขึ้นด้วย BIG BANG
สมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ
ตามทฤษฎีเอกภพของฟรีดมานน์ ซึ่งได้มาจากการประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพจะบอกได้ว่า เอกภพมีจุดเริ่ม ซึ่งก็คือเงื่อนไขเบื้องต้นถึงทฤษฎี สัมพัทธภาพจะบอกไม่ได้ว่าเงื่อนไขข้างต้นนี้มาจากไหน แต่มันก็บอกให้เรารู้ว่า เอกภพเริ่มกำเนิดโดยมีเงื่อนไขเบื้องต้น แต่อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้ไม่ได้ บอกเราว่าเอกภพตอนเริ่มกำเนิดนั้นร้อนหรือเย็น แล้วทำไมกามอฟถึงคิดว่าเอกภพกำเนิดด้วยความร้อนสูง แต่เพื่อที่จะเข้าใจตรงนี้ก็ลองมาคิดกลับดู ว่าทำไมเอกภพที่เย็นจึงเป็นไปไม่ได้เช่นกัน ถึงแม้โลกจะมีธาตุมากมายหลายชนิด เมื่อดูทั้งเอกภพจะเห็นว่าเกือบทั้งหมดเป็นธาตุไฮโดรเจน เพราะว่า ไฮโดรเจนประกอบขึ้นจากโปรตอนและอิเลคตรอน เราก็จะบอกได้ว่าตอนที่เอกภพกำเนิดและมีขนาดเล็กมาก อิเลคตรอนจะรวมเข้าไปในโปรตอนกลาย เป็นนิวตรอน นั่นก็คือเอกภพที่เย็น ในช่วงแรกจะเต็มไปด้วยนิวตรอนและเมื่อเอกภพขยายตัวขึ้น นิวตรอนจะสลายตัวแบบเบต้า กลายเป็นโปรตอนและ อิเลคตรอน โปรตอนนั้นจะทำปฏิกิริยารวมตัวกับนิวตรอนกลายเป็นตัว ทีเรียม (ไฮโดรเจนหนัก) และดิวทีเรียมจะรวมตัวกับนิวตรอนเป็น ไตรเทียม ซึ่งจะสลายตัวแบบเบตา กลายเป็นฮีเลียม 3 และเมื่อนิวตรอนอีกตัวรวมกับฮีเลียม 3 ก็จะได้อะตอมฮีเลียม และปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็จะเกิดต่อกันไป ธาตุหนักต่างๆ ก็จะเกิดขึ้นในเอกภพต่อๆ กันไปเช่นกัน แต่ในความเป็นจริงนั้นในเอกภพมีไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 24% และอีก 1% เป็นธาตุอื่นๆ นั่นก็คือเกือบทั้งหมดเป็นธาตุเบาสองธาตุ คือ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งขัดกับสมมติฐานของเอกภพเย็นข้างต้น เพราะฉะนั้นกามอฟจึงคิดว่าเพื่อให้ ขั้นตอนการเกิดธาตุหนักไม่ติดต่อกันไป จะต้องคิดว่าเอกภพเมื่อกำเนิดนั้นมีอุณหภูมิสูงมาก ถ้าเอกภพร้อนถึงจะเกิดปฏิกิริยารวมตัวกัน แต่เพราะร้อน กันออกอีกและก็อธิบายได้ว่าทำไมธาตุหนักจึงหยุดแค่ฮีเลียมเท่านั้น และนี่ก็คือที่มาของความคิดสมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ โดยที่ขอเน้นว่า กามอฟไม่ได้บอกว่าบิกแบงเป็นต้นเหตุของการขยายตัวของเอกภพเลย เพียงแต่บอกว่าเพื่อที่จะอธิบายกำเนิด และปริมาณธาตุในเอกภพ เอกภพจะต้องเกิดด้วยบิกแบงเท่านั้น
เอกภพบิกแบงได้กลายเป็นโมเดลมาตรฐานของเอกภพ
เมื่อกามอฟประกาศทฤษฎีอันนี้ เขาได้พยากรณ์สิ่งที่น่าสนใจไว้สิ่งหนึ่งซึ่งบอกว่าถ้าเอกภพเกิดขึ้นจากบิกแบงที่ร้อนมากๆ จะต้องมีร่องรอยของ มันเหลือปรากฏอยู่ในเอกภพปัจจุบัน ร่องรอยที่ว่านั้นคืออะไร ถ้าเอกภพเย็นลงเมื่อขยายตัว แสดงว่าแสงที่อยู่ในเอกภพตอนบิกแบงนั้นก็ต้องเหลือ อยู่ในเอกภพปัจจุบันด้วย โดยที่แสงนั้นเมื่อเย็นลงความยาวคลื่นจะยาวขึ้น และกามอฟคำนวณว่าแสงที่อยู่ในเอภพบิกแบงนั้นปัจจุบันจะมีความยาว คลื่นในเขตไมโครเวฟซึ่งเทียบกับอุณหภูมิได้ 7 องศาสมบูรณ์ (เคลวิน) แต่ในช่วงนั้นนักวิทยาศาสตร์ที่สนใจเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพมีไม่มาก และ ทฤษฎีการทำนายของกามอฟนี้แทบไม่ได้รับความสนใจเท่าไรเลย แต่เมื่อปี 1964 นักวิจัยชาวอเมริกัน 2 คน ชื่อ เพนเซียสและวินสัน ได้ค้นพบโดย บังเอิญว่าเอกภพนี้เต็มไปด้วยคลื่นไมโครเวฟขนาด 3 เคลวิน ซึ่งอยู่ทุกหนแห่งและทุกทิศทางอย่างสม่ำเสมอ และนี่ก็คือร่องรอยของบิกแบงตามที่ กามอฟได้พยากรณ์ไว้นั่นเอง และในที่สุดเอกภพบิกแบงก็ได้เป็นที่ยอมรับกันและโมเดลนี้ก็ได้เป็นโมเดลมาตรฐานในการศึกษาค้นคว้าเกี่ยวกับเอกภพ ในเวลาต่อมา โมเดลอื่นๆ เช่น เอกภพที่ไม่มีจุดกำเนิดของไอน์สไตน์เป็นอันต้องตกกระป๋องไป
แล้วเราจะเริ่มเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพอย่างไร
จนถึงจุดนี้ว่าไปแล้วก็เป็นเพียงครึ่งแรกเกี่ยวกับปัญหากำเนิดของเอกภพ จากทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ การพบว่าเอกภพขยายตัว ของฮับเบิ้ลและการค้นพบแสงร่องรอยของบิกแบง ตามคำพยากรณ์ของกามอฟ ซึ่งก็คือ 1 ทฤษฎี กับ 2 การค้นพบทำให้เรารู้ว่าเอกภพนั้นมีจุดเริ่ม นั่นเอง แต่นี่ไม่ใช่จุดสิ้นสุดของปัญหาเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพเริ่มมาอย่างไร เพราะอะไร ฯลฯ ยังมีปัญหาอย่างมากมายที่ต้องทำให้กระจ่าง โมเดล เอกภพที่สั่นนี้เราอาจจะชอบเพราะมันให้ความรู้สึกว่าเอกภพนั้นจะยั่งยืนอยู่ตลอดไป แต่ ฮอว์คิงและเพนโรส ได้พิสูจน์ให้เห็นในเวลาต่อมาว่าโมเดลนี้ ไม่มีทางเป็นไปได้
พระเจ้าเท่านั้นหรือที่รู้ว่าเอกภพมีกำเนิดอย่างไร
ฮอร์คิงและเพนโรสได้พิสูจน์ว่า ตราบใดที่คำนวณตามทฤษฎีสัมพัทธภาพตอนที่เอกภพกำเนิดนั้นอุณหภูมิและความหนาแน่นของเอกภพจะเป็น อนันต์ทั้งคู่ เพราะตามทฤษฎีจะมีจุดซิงกูลาริตีขึ้นมา ซึ่งจะทำให้เราไม่สามารถคำนวณอย่างต่อเนื่องได้ว่าก่อนหน้านั้นเป็นมาอย่างไร เราจะรู้ได้ก็เฉพาะ หลังจากนั้นเท่านั้น และเพราะโมเดลเอกภพที่สั่นก็มีพื้นฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ เพราะฉะนั้นจะมีปัญหาของจุดซิงกูลาริตีติดอยู่เช่นกัน จากการ พิสูจน์นี้ทำใหเทฤษฎีเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพต้องชนกำแพงอีกครั้ง ตราบใดที่มีจุดซิงกูลาริตีเป็นกำแพงกั้นอยู่ ก็จะมีแต่พระเจ้าเท่านั้นที่จะรู้ว่าก่อน หน้านั้นเป็นอย่างไร แม้แต่ไอน์สไตน์ก็ได้ออกความเห็นเกี่ยวกับเกี่ยวกับจุดนี้ไว้ตอนปลายชีวิตว่า สิ่งที่ผมสนใจมากคืออยากรู้ว่าพระเจ้ามีโอกาสที่จะ เลือกในการสร้างเอกภพหรือไม่ (What really interest me is whether God had any choice in the creations of the world) ถ้าเอกภพ เกิดด้วยบิกแบงซึ่งร้อนมากแล้วเวลาที่ย้อนไปก่อนหน้านั้นเอกภพจะเป็นอย่างไร ถ้าคิดตรงไปตรงมาจะเห็นว่าความหนาแน่นของเอกภพจะต้องเป็น อนันต์ ซึ่งทฤษฎีทางฟิสิกส์ต่างๆ จะใช้การไม่ได้ จริงหรือที่จะเป็นอนันต์ ตราบใดที่เราตอบปัญหาเหล่านี้ไม่ได้ ก็แสดงว่าเรายังไม่รู้เกี่ยวกับกำเนิดของ เอกภพอย่างแท้จริง ดนิ่งการกำเนิดเอกภพ
เอกภพจะเปลี่ยนไปมาระหว่างขยายตัว และ หดตัว อย่างไม่มีที่สิ้นสุด
เพื่อที่จะตอบปัญหานี้ ได้มีการเสนอทฤษฎีของเอกภพที่สั่น ถ้าเอกภพซึ่งกำลังขยายตัวของเราเป็นเอกภพปิด เป็นไปได้ที่ถึงจุดหนึ่งมันจะเริ่ม หดตัว นั่นก็คือถ้าในเอกภพมีมวลสารซึ่งเป็นต้นกำเนิดแรงโน้มถ่วงมาก แรงโน้มถ่วงของสารจะเบรกแรงขยายตัว และดึงให้เอกภพหดตัวในที่สุด และ ปัจจุบันการค้นพบแหล่งมวลสาร เช่น หลุมดำ นิวตริโน นั้นเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เป็นไปได้ที่เอกภพปิดจะเป็นจริง เอกภพที่หดตัวนี้ในที่สุดจะหดตัวจนเล็ก มาก แต่ก็จะระเบิดบิกแบงอีก และปรากฏการณ์เดียวกันก็จะเริ่มอีกรอบ นั่นคือเอกภพจะเริ่มขยายตัวใหม่ และการขยายและหดตัวนี้จะต่อเนื่องกันไป ไม่สิ้นสุด นี่ก็คือโมเดลของ เอกภพสั่น และเอกภพในปัจจุบันของเรากำลังอยู่ในช่วงขยายตัว
วิทยาศาสตร์ได้ได้ก้าวเข้าสู่อาณาเขตของพระเจ้า
ถ้าอาณาเขตของพระเจ้ามีจริง เราก็คงไม่ควรจะไปก้าวก่าย แต่ในกรณีนั้นเพียงแต่หมายความว่ามนุษย์เรายังรู้ไม่ถึงเท่านั้น แต่ถ้าเราสามารถมอง หาวิธีได้ วิทยาศาสตร์ย่อมเข้าไปได้ทุกหนทุกแห่ง ในทศวรรษ 1980 นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มค้นพบเส้นทางที่จะเข้าไปสู่อาณาเขตของพระเจ้านี้แล้ว ด้วยทฤษฎีที่เกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐาน ซึ่งกำลังก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว และจากนี้ก็จะเป็นครึ่งหลังของการค้นคว้าเกี่ยวกับ กำเนิด ของเอกภพ ทำไมทฤษฎี ของอนุภาคพื้นฐานจึงมาเกี่ยวกับ กำเนิด ของเอกภพได้ เมื่อลองพิจารณาเหตุต่อไปนี้จะบรรลุได้ ตอนที่เอกภพกำเนิด มันจะมีความหนาแน่นสูงและ อุณหภูมิที่สูงมาก ในสภาพเช่นนั้นสสารจะมีสภาพเช่นไร จะรู้ได้โดยยกอุณหภูมิของสสารให้สูงขึ้นไปเรื่อยๆ จะเห็นว่าขั้นแรกจะแยกออกเป็นอะตอม เช่น ออกซิเจน คาร์บอน ไนโตรเจน เป็นต้น และเมื่ออุณหภูมิยิ่งสูงขึ้นอิเล็กตรอนจะหนีออกจากอะตอม นิวเคลียสกับอิเล็กตรอนจะแยกกันอยู่ในสภาพ พลาสมา เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอีกนิวเคลียสจะแยกออกเป็นนิวตรอน และโปรตอนและเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 10 (ยกกำลัง 12) องศา (1 ล้านล้านองศา) อนุภาคเหล่านี้จะแยกตัวออกเป็นอนุภาค ควาร์ก อนุภาคควาร์กเป็นอนุภาคพื้นฐานยิ่งกว่าโปรตอนและนิวตรอน นั่นก็คือการที่จะศึกษาสภาพตอนที่เอกภพ กำเนิด ซึ่งมีอุณหภูมิและความหนาแน่นสูงมากนั้น เราจำเป็นต้องรู้และใช้ทฤษฎีเกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และการค้นคว้าเกี่ยวกับ อนุภาคพื้นฐานนั้นได้ก้าวหน้าอย่างรวดเร็วหลังจากทศวรรษที่ 1980 เป็นต้นมา ซึ่งเป็นการเปิดยุคใหม่แห่งการค้นคว้าเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพด้วย นั่นเอง
ตามทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐาน เอกภพและสสารในเอกภพของเราจะอยู่ภายใต้กฎของแรง 4 ชนิด ส่วนเหตุผลที่ใช้ทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐานใน การคิดเกี่ยวกับแรงก็เพราะสามารถคิดได้ว่าแรงนั้นก็คือการแลกเปลี่ยนอนุภาคสมมติระหว่างอนุภาคนั่นเอง ยกตัวอย่างเช่น การที่แม่เหล็กมีแรงต่อ กันก็เพราะสารแม่เหล็กนั้นแลกอนุภาคโฟตอน (แสง)ระหว่างกันนั่นเอง และการที่โลกกับดวงจันทร์ดึงดูดกันก็เพราะมีการและเปลี่ยนอนุภาค กราวิตอน (อนุภาคแรงโน้มถ่วง) ระหว่างกันนั่นเอง แรง 4 ชนิดที่ว่าก็คือ แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์แบบแข็ง และแรงนิวเคลียร์แบบอ่อน เราอาจจะคิดว่ายังมีแรงอื่นๆ อีก เช่นแรงเสียดทาน แต่แรงอื่นนั้นจะสามารถอธิบายได้ว่ามีกำเนิดมาจากแรง 4 ชนิดนี้เท่านั้น ทำไมถึงมีแรง 4 ชนิด ก็เพราะว่าจากการที่ฟิสิกส์ได้พัฒนารวบรวมแรงตามธรรมชาติมาเป็นลำดับก็ปรากฏว่าเหลืออยู่เพียง 4 แรงเท่านั้นที่ไม่สามารถรวมกันได้อีกแต่เป็น อิสระต่อกัน นิวตันได้แสดงให้เห็นว่าแรงระหว่างดาวบนท้องฟ้ากับแรงที่ดึงลูกแอปเปิลให้ตกลงสู่พื้นดินนั้นเป็นแรงเดียวกัน คือแรงโน้มถ่วง ส่วน แมกซ์เวลนั้นได้รวมแรงไฟฟ้าและแรงแม่เหล็ก เข้าอยู่ภายใต้กฎอันเดียวกัน คือ กฎของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า
แรงทั้ง 4 ชนิดนั้น ตอนแรกเป็นแรงชนิดเดียวกัน
ถึงแรงทั้ง 4 ชนิดนี้แยกกันเป็นอิสระก็จริง แต่ประวัติของฟิสิกส์นั้นอาจกล่าวได้ว่าเป็นประวัติของการรวมแรงต่างชนิดให้อยู่ภายใต้กฎ อันเดียวกัน ในอนาคตเราอาจรวมแรงเข้าด้วยกันจนเหลือ 3 ชนิด 2 ชนิด หรือในที่สุดเป็นแค่ชนิดเดียวก็ได้ ที่จริงความสำเร็จนี้ก็ไปถึงขั้นหนึ่งแล้ว ทฤษฎีเอกภาพของ ไอน์เบิร์กและซาลัม นั้น รวมแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์แบบอ่อนเข้าด้วยกัน ความถูกต้องของทฤษฎีนี้ ได้รับการพิสูจน์ ด้วยการทดลองแล้ว และทั้งสองก็ได้รับรางวัลโนเบลแล้วด้วย เพราะฉะนั้นจึงเสนอทฤษฎีที่จะคิดว่าแรงที่เหลือก็น่าจะรวมเข้าได้อีก ซึ่งปัจจุบันกำลัง คิดคำนวณกันอย่างขะมักเขม้น ซึ่งบางทีเราอาจจะได้ข่าวตามหนังสือพิมพ์เกี่ยวกับทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ ( Grand Unitied Theory, GUT ) ซึ่ง เป็นการรวมแรง 3 แรง หรือทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ที่สุดซึ่งพยายามที่จะรวมแรงทั้ง 4 เข้ด้วยกัน ตามแนวคิดนี้จะบอกได้ว่าตอนที่เอกภพกำเนิดนั้น แรงทั้ง 4 ชนิดนี้เป็นแรงชนิดเดียวกัน แต่เมื่อเอกภพวิวัฒนาการขึ้น แรงทั้ง4 ได้แยกตัวออกจากกัน จนในที่สุดเป็นเหมือนต่างชนิดกันดังที่เห็นใน ปัจจุบันการกำเนิดเอกภพ
ปรากฏการณ์แปลกที่เกิดตอนเอกภพกำเนิด
และเมื่อการค้นคว้าเกี่ยวกับการรวมแรงได้พัฒนาไปอีก เราก็รู้กันว่าตอนที่เอกภพกำเนิดนั้นไม่เพียงแต่ได้แยกตัวกันออกไปเท่านั้นแต่เอกภพจะ เกิดการขยายใหญ่หรือ อินเฟลชัน ขึ้นด้วย นี่คือความรู้ใหม่ที่เราได้เกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพจากการใช้ทฤษฎีของเอกภพของแรง เมื่อเอกภพกำเนิด หลังจากที่แรงโน้มถ่วงได้แยกตัวออกจาก แรงชนิดเดียว เมื่อเวลา 10 (ยกกำลัง 36) วินาทีได้เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะทำให้แรงนิวเคลียร์แบบแข็ง แยกตัวออกมาอีก ซึ่งเป็นช่วงเวลาเพียง 10 (ยกกำลัง 34) วินาที ขนาดของเอกภพได้ขยายตัวใหญ่ออกถึง 100 หลัก ขอให้ระวังว่า 100 หลัก ไม่ใช่ 100 เท่า 1 ล้าน ยังเป็นแค่ 6 หลัก 1 ล้าน ล้านก็แค่ 12 หลัก เพราะฉะนั้น 100 หลักใหญ่มหาศาลขนาดไหนคงพอจะได้ความรู้สึก และเราคงพอจะคาด เดาได้เองว่าถ้าปรากฏการณ์เหลือเชื่อเช่นนี้เกิดขึ้นมันย่อมมีผลต่อการเกิดปรากฏการณ์อื่นที่เหลือเชื่อต่อไปอีกด้วย
เกิดรูหนอน ( WORM HOLE ) ขึ้นในเอกภพอินเฟลชัน
ได้กล่าวมาแล้วว่าการขยายใหญ่ (อินเฟลชัน) ในช่วงที่เอกภพเปลี่ยนสถานะ แต่การเปลี่ยนสถานะคืออะไร เราอาจจะไม่ค่อยคุ้นเคยกับคำนี้ แต่ที่ จริงไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่แปลกเท่าไร ยกเว้นตัวอย่างเช่นการที่น้ำเดือดกลายเป็นไอน้ำก็คือการเปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปสู่ก๊าช และน้ำแข็งก็คือการ เปลี่ยนสถานะจากของเหลวไปสู่ของแข็ง ปรากฏการณ์คล้ายกันนี้ได้เกิดขึ้นกับเอกภพนั่นเอง แล้วตอนที่เอกภพเปลี่ยนสถานะน่าจะเกิดอะไรขึ้นลอง วาดภาพเปรียบเทียบกับกรณีที่น้ำเดือดกลายเป็นไอดูก็แล้วกัน จะเห็นว่ามีฟองเกิดขึ้นที่โน่นที่นี่ นั่นก็คือเอกภพ (อวกาศ) นั้นถูกทำให้โค้งอย่างรุนแรง ไปทั่วทุกหนแห่ง
ทฤษฎีที่จะใช้กับเอกภพที่โค้งเช่นนี้ก็คือทฤษฎีสัมพัทธภาพ เมื่อใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพคำนวณศึกษาดูพบว่าจะเกิดรูหนอนขึ้นระหว่างฟองอวกาศ เหล่านั้น ทำไมถึงเกิดขึ้น ก็เพราะขณะที่ฟองขยายตัวอย่างรวดเร็วนั้นช่องว่างระหว่างฟองอากาศจะถูกดันอัดด้วยผนังของฟองให้เล็กลงจนถึงที่สุด ซึ่งตามทฤษฎีสัมพัทธภาพนั้นอวกาศที่ถูกอัดให้เล็กที่สุดนั้นจะกลายเป็น รูหนอน (ซึ่งเมื่อมองจากข้างนอกจะเหมือนกับหลุมดำ) และอย่าลืมว่าอวกาศที่ เปลี่ยนสถานะนี้กำลังเกิดอินเฟลชันอยู่ ซึ่งจะต้องมีพลังมหาศาล และเมื่อเกิดเป็นรูหนอนพลังงานอันมหาศาลในตัวมันจะผันแปรไปอย่างไร
เกิดอวกาศลูกจากอวกาศแม่
เมื่อครู่ที่ได้บอกว่ารูหนอนเกิดขึ้นในอวกาศที่ถูกอัดระหว่างฟองอากาศ ถ้าจะพูดให้ถูกต้องยิ่งขึ้นต้องบอกว่าได้เกิดขอบฟ้าของเหตุการณ์ขึ้น เมื่อมองจากอวกาศด้านที่เกิดอินเฟลชันก็จะเห็นเป็นรูหนอนนั้นเอง ถ้าเช่นนั้นมาลองคิดกันดูว่าด้านในของขอบฟ้าของเหตุการณ์เป็นอย่างไร เราจะพบ กับความจริงที่คาดไม่ถึงเมื่อเข้าไปข้างใน แต่ถ้าข้างในรูหลุมร้อนจริงจะกลับออกมาไม่ได้ (แต่ทางทฤษฎีเราย่อมคิดได้เสมอ) ทางเข้าจะแคบมากเพราะถูกอัดด้วยฟองอากาศรอบข้าง แต่เมื่อผ่านทางเข้าไปสู่ข้างในมันจะกลายเป็นที่กว้างใหญ่ แม้จะถูกอัดด้วยพลังที่สูงมาก แต่เนื่องจากอวกาศส่วนที่เกิดขอบฟ้าของเหตุการณ์นั้นก็มีพลังสูงมาก อวกาศส่วนที่อยู่ข้างในของขอบฟ้าของเหตุการณ์ก็จะเกิด การขยายตัวใหญ่ (อินเฟลชัน) เช่นกัน จึงเกิดเป็นอวกาศที่ใหญ่ไพศาลขึ้น
อาจคิดได้ว่ารูหนอนเป็นอุโมงค์ที่ต่อเชื่อมระหว่างจุดสองจุดในเอกภพหรือเชื่อมระหว่างอวกาศหนึ่งกับอีกอวกาศหนึ่ง แต่ที่บอกว่าเชื่อมนั้นจะ ต่างจากความหมายทั่วไป เพราะระหว่างนั้นจะถูกกั้นด้วยขอบฟ้าของเหตุการณ์ ทั้งสองส่วนจะไม่เกี่ยวข้องกันได้เลย นั่นก็คืออวกาศอีกอันที่อยู่ฟากโน้น จะไม่มีความเกี่ยวข้องกับอวกาศฟากนี้ของเราได้เลย นั่นก็คือเราอาจสรุปง่ายๆ ได้ว่าถ้าเราให้อวกาศที่เกิดการเปลี่ยนสถานะเป็น อวกาศแม่ (Mother Universe) อวกาศใหม่ที่เกิดนี้จะเรียกว่าเป็นอวกาศลูก (Child Universe)
เกิดเอกภพใหม่จากเอกภพเดิมอย่างไม่มีที่สิ้นสุด
นั่นก็คือเราได้พบว่าเอกภพสามารถสร้างเอกภพใหม่ขึ้นจากตัวเองได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุด และที่น่าตื่นเต้นก็คือเอกภพลูกที่เกิดขึ้นก็จะสามารถให้ กำเนิดเอกภพลูกใหม่ (ซึ่งมองจากเอกภพแม่เดิมก็จะเป็นเอกภพหลาน) ได้และเอกภพหลานก็สามารถให้กำเนิดเอกภพเหลนต่อไปอีกได้ และย่อมเป็น ไปได้ที่ว่าในเอกภพใดเอกภพหนึ่งเหล่านี้จะมีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นแล้ววิวัฒนาการจนมีปัญญาอันสูงส่ง และกำลังคิดเกี่ยวกับกำเนิดของเอกภพเช่นที่เรา กำลังทำกันอยู่ก็ได้ แต่อย่างที่ได้บอกเมื่อครู่แล้วว่า ถึงจะมีเอกภพเช่นนั้นจริง เอกภพนั้นจะไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับเอกภพเราเลย ฮอว์คิงเคยได้เสนอ ทฤษฎีการระเหยของหลุมดำเล็ก (mini black hole) ไว้ ซึ่งเมื่อใช้ทฤษฎีนี้กับรูหนอน รูหนอนนี้ก็จะระเหยได้เช่นกัน และถ้าเป็นเช่นนั้นจริง สิ่งที่จะเป็น ตัวเชื่อมระหว่างเอกภพแม่และเอกภพลูกก็จะหายไปหมด ถ้าไม่มีความเกี่ยวข้องกัน คิดไปก็อาจจะไม่มีประโยชน์ แต่เพราะเรารู้เสียแล้วว่ามัเอกภพแรกสุดเกิดมาจากศูนย์
จากการที่รู้ว่าเอกภพสามารถให้กำเนิดเอกภพใหม่ได้ช่วยให้ความรู้เกี่ยว กำเนิด ของเอกภพของเราก้าวหน้าขึ้นขึ้นไปอย่างมาก แต่ถ้าคิดให้ดีก็จะ เห็นว่าในคำอธิบายข้างต้นไม่ได้บอกว่าเอกภพแม่แรกสุดมาจากไหน บอกแต่ว่าเอกภพแม่นี้ให้กำเนิดเอกภพลูก หลาน เพื่อที่จะเข้าใจถึงกำเนิดของ เอกภพอย่างถ่องแท้ เราจะต้องสามารถเข้าใจและอธิบายได้ว่าเอกภพแม่เกิดขึ้นมาได้อย่างไร ทฤษฎีล่าสุดยังอธิบายจุดนี้ไม่ได้เช่นนั้นหรือ ปัจจุบันนัก ทฤษฎีระดับโลก เช่น ฮอว์คิง และวิเลนเคนกำลังศึกษาเพื่อหาคำตอบต่อปัญหานี้อยู่ และคนทั่วโลกให้ความสนใจกับฮอว์คิงขณะนี้ก็เพราะต้องการรู้ คำตอบเร็วๆ นั่นเอง ในการศึกษาของฮอว์คิงนั้น เขาได้ใช้คณิตศาสตร์ชั้นสูงกับฟังก์ชันคลื่น (wave function) ของอวกาศซึ่งเข้าใจยากมากสำหรับ คนธรรมดา เพราะฉะนั้นในที่นี้จะอธิบายถึงแนวทางการศึกษาของวิเลนเคนซึ่งเข้าใจได้ค่อนข้างง่ายกว่า ที่จริงความคิดของสองคนแทบจะเหมือนกัน เพราะฉะนั้นถ้าเข้าใจความคิดของวิเลนเคนได้ก็แสดงว่าก็เข้าใจความคิดของฮอว์คิงแล้วเช่นกัน วิเลนเคนได้ใช้ทฤษฎี ลอดอุโมงค์ ของอนุภาคพื้นฐาน อธิบายว่าเอกภพแรกสุดเกิดมาจากศูนย์
เอกภพแรกสุดเกิดมาจากปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์
ก่อนที่จะอธิบายทฤษฎีของวิเลนเคน ขอเน้นทฤษฎีที่บอกว่าเอกภพแรกเกิดมาจากศูนย์ นั่นเป็นทฤษฎีที่จะสามารถอธิบาย กำเนิดของเอกภพได้ สมบูรณ์ที่สุด เพราะในแง่ของปรัชญาศาสตร์แล้วถ้าเอกภพแรกไม่ได้เกิดมาจากศูนย์ ก็จะมีคำถามต่อได้ว่า แล้วก่อนหน้านั้นมันมีอะไร ซึ่งจะถามไปได้ อย่างไม่มีที่สิ้นสุดนั่นเอง แล้วปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ของวิเลนเคนคืออะไร เราอาจจะไม่ค่อยคุ้นกับคำๆ นี้ในชีวิตประจำวัน แต่สำหรับในระดับอนุภาค พื้นฐานนั้นปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่สุดอย่างหนึ่ง เราจะเข้าใจปรากฏการณ์นี้ได้ดังนี้ สมมติมีลูกบอลวางอยู่ตรงหุบเขาระหว่างยอด เขาสองลูก ตามปกติจะให้ลูกบอลออกจากหุบเขานี้ได้จะต้องโยนหรือยกลูกบอลข้ามยอดเขาถึงจะทำได้ แต่ปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ บอกเราว่า ลูกบอลสามารถ ลอด (อุโมงค์) ใต้ยอดเขาออกมาข้างนอกได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานเลยปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเป็นประจำกับอนุภาคพื้นฐานต่างๆ แม้แต่ของใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น นาฬิกาควอตซ์ ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ ซึ่งก็คือการประยุกต์ใช้ปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ของอิเล็กตรอนให้เป็น ประโยชน์นั่นเอง วิเลนเคนบอกว่า เอกภพเริ่มเกิดด้วยปรากฏการณ์นี้เช่นกัน นั่นก็คือเอกภพแม่แรกสุดเกิดมาจากศูนย์ ด้วยปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์
มี เกิดจาก ศูนย์ ได้อย่างไร
ตามทฤษฎีขนาดของเอกภพตอนแรกที่เกิดจากศูนย์ด้วยปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์นั้นมีขนาดประมาณ 10 (ยกกำลัง 32) เซนติเมตร ซึ่งเป็น ขนาดที่เล็กยิ่งกว่าอนุภาคพื้นฐานมากมาย วิเลนเคนบอกว่าในโลกระดับเล็กขนาดนั้นไม่แปลกเลยที่จะเกิดปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์ แต่ก็ยังคงเป็นที่ น่าสงสัยอยู่ดีว่าการที่เอกภพเกิดจากศูนย์นั้นเป็นไปได้อย่างไร ตามคำอธิบายข้างต้นของปรากฏการณ์ลอดอุโมงค์จะเห็นว่าก่อนลอดนั้นมีลูกบอลอยู่ที่ หุบเขาอยู่แล้วจะบอกว่าสภาพเป็นศูนย์ได้อย่างไร เพื่อที่จะเข้าใจจุดนี้เราต้องเข้าใจคำว่าศูนย์ ของวิเลนเคนให้ดี
ศูนย์ ตามทฤษฎีของวิเลนเคน
ศูนย์ ที่วิเลนเคนบอกก็คือไม่มีเอกภพ นั่นก็คือไม่มีทั้งเวลา (กาล) และอวกาศ แต่ถึงจะไม่มีทั้งกาลและอวกาศก็ไม่ได้หมายความว่าจะไม่มีอะไรเลย นี่เป็นจุดที่เข้าใจยากจุดหนึ่ง ก็เพราะว่าปกติเราจะไม่เรียกสภาพที่ไม่มีอะไรว่าศูนย์ แต่ทางทฤษฎีของอนุภาคพื้นฐานจะไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป ตัวอย่าง ต่อไปนี้อาจช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้น ที่ศูนย์วิจัย Fermi ของ อเมริกาและ CERN ของยุโรป (ที่สวิส) จะมีเครื่องเร่งอนุภาคที่ใช้ในการทดลองเกี่ยวกับ อนุภาคพื้นฐาน สิ่งหนึ่งที่นักวิจัยทำกันอยู่คือการรวมพลังงานขนาดมหึมาเข้าสู่จุดหนึ่งในอวกาศ (สุญญากาศ) ซึ่งผลที่เกิดขึ้นก็คือจะเกิดอนุภาคขึ้นใน อวกาศที่แต่เดิมไม่มีอะไรเลย อนุภาคเหล่านี้ก็คือโปรตอนและแอนติโปรตอน อิเล็กตรอนและแอนติอิเล็กตรอน ทำไมถึงเกิดขึ้นได้ ก็เพราะอวกาศที่เราคิด ว่าไม่มีอะไรเลยนั้นเมื่อมองในระดับที่เล็กมากๆ และในเวลาที่สั้นมากๆ จะมีการเกิดและสลายตัวของอนุภาคอยู่ตลอดเวลา ถ้าเรารวมพลังขนาดสูงเข้าที่ จุดในอวกาศ อนุภาคที่เกิดขึ้นที่นั่นจะปรากฏตัวออกมาให้เห็นได้ นั่นก็คือ ถึงจะมองไม่เห็น แต่ในสุญญากาศนั้นจะไม่ใช่อวกาศที่ไม่มีอะไรแต่จะมีการเกิด และสลายตัวของอนุภาคอยู่ตลอดเวลา
เอกภพเกิดขึ้นจากสภาพ ศูนย์ หรือเอกภพสมมติ
วิเลนเคนบอกว่าการเกิดของเอกภพก็สามารถคิดได้ในทำนองเดียวกัน นั่นก็คือสภาพศูนย์นั้นมีเอกภพสมมติอยู่ระหว่างยอดเขาสองลูกในหุบเขา (ซึ่งนักฟิสิกส์เรียกสภาพนี้ว่า Super space) ในสภาพนี้จะการเกิดและสลายตัวของเอกภพอยู่ตลอดเวลา เกิดแล้วก็สลาย สลายแล้วก็เกิด จะเปลี่ยน แปลงไปมาตามกฎของความไม่แน่นอน ซึ่งทางฟิสิกส์จะเรียกสภาพนี้ว่าไม่มีสถานะที่เสถียร และวิเลนเคนนิยามว่านี่คือสภาพศูนย์นั่นเอง และเอกภพของ เรานั้นก็เกิดมาจากปรากฎการณ์ลอดอุโมงค์ของเอกภพสมมติอันใดอันหนึ่งนั่นเอง นมี เราย่อม ต้องค้นคว้าในรายละเอียดต่อไปเอกภพ (จักรวาล - universe ) คือ ระบบที่รวบรวมทุกสิ่งทุกอย่างในธรรมชาติ ข้อมูลสำคัญของเอกภพคือ เส้นสเปกตรัมของดาราจักรเลื่อนไปทางสีแดงทำให้รู้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว
การขยายตัวของเอกภพ
เราทราบแล้วว่าเอกภพคือแหล่งรวมทุกสรรพสิ่งในธรรมชาติ รวมทั้งที่ว่างหรืออวกาศด้วย นักดาราศาสตร์ต่างได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมจากธาตุที่อยู่ในดาราจักรแล้วพบว่า เส้นเลื่อนไปทางแดงหรือทางความถี่ต่ำแสดงว่าดาราจักรกำลังเคลื่อนที่ออกห่างไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดปัญหาข้อถกเถึยงกันถึงลักษณะของดาราจักรและเอกภพในอดีตว่าเป็นอย่างไร
ในวงการดาราศาสตร์ได้มีทฤษฎีหนึ่งที่จะอธิบายการกำเนิดเอกภพและสาเหตุที่ดาราจักรกำลังเคลื่อนที่คือ ทฤษฎีการระเบิดปังใหญ่ ( big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ ( G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร ( 4,000 ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า " อะตอมดึกดำบรรพ์" ( Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว ( ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ ( G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน ( 3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน ( 1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี ( 300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน
ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในปี พ.ศ. 2472 ฮับเบิล ( Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ 2.5 พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า " กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" ( Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
เด็กดี (IP:125.24.169.151)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 38 29 ธ.ค. 2549 (11:23)
เอกภพ (จักรวาล - universe ) คือ ระบบที่รวบรวมทุกสิ่งทุกอย่างในธรรมชาติ ข้อมูลสำคัญของเอกภพคือ เส้นสเปกตรัมของดาราจักรเลื่อนไปทางสีแดงทำให้รู้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว
การขยายตัวของเอกภพ
เราทราบแล้วว่าเอกภพคือแหล่งรวมทุกสรรพสิ่งในธรรมชาติ รวมทั้งที่ว่างหรืออวกาศด้วย นักดาราศาสตร์ต่างได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมจากธาตุที่อยู่ในดาราจักรแล้วพบว่า เส้นเลื่อนไปทางแดงหรือทางความถี่ต่ำแสดงว่าดาราจักรกำลังเคลื่อนที่ออกห่างไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดปัญหาข้อถกเถึยงกันถึงลักษณะของดาราจักรและเอกภพในอดีตว่าเป็นอย่างไร
ในวงการดาราศาสตร์ได้มีทฤษฎีหนึ่งที่จะอธิบายการกำเนิดเอกภพและสาเหตุที่ดาราจักรกำลังเคลื่อนที่คือ ทฤษฎีการระเบิดปังใหญ่ ( big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ ( G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร ( 4,000 ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า " อะตอมดึกดำบรรพ์" ( Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว ( ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ ( G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน ( 3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน ( 1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี ( 300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน
ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในปี พ.ศ. 2472 ฮับเบิล ( Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ 2.5 พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า " กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" ( Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
คำว่า "จักรวาล" กับ "เอกภพ" เหมือนหรือต่างกันอย่างไร
เหมือนกันและใช้แทนกันได้ครับ ทั้งจักรวาลและเอกภพ มาจากคำภาษาอังกฤษเดียวกัน คือ Universe
โดยทั่ว ๆ ไป คำว่า "จักรวาล" จะเป็นที่นิยมใช้กันมากกว่าแต่คำว่า "เอกภพ" เป็นคำแปลที่ค่อนข้างจะเป็นทางการมากกว่า

เอกภพแบบต่าง ๆ
จากหลักฐานทางดาราศาสตร์ในปัจจุบัน คาดกันว่าเอกภพน่าจะมีอายุประมาณ 15-20 พันล้านปี โดยมีกำเนิด ณ จุดเริ่มต้น เรียกว่า บิ๊กแบง (Big Bang) ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของอวกาศและเวลา!

ขณะนี้เรียกได้ว่า เรากำลังอยู่ในระหว่าง “ขาขึ้น” คือ ขนาดของเอกภพใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ แต่ในที่สุดเอกภพจะมี “จุดจบ” ได้ 3 แบบ ใหญ่ ๆ ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นโดยรวมของเอกภพ (the universe’s overall density) ซึ่งนักดาราศาสตร์ใช้สัญลักษณ์ว่า
ค่า นี้มีความสำคัญมาก เนื่องจากเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดลักษณะของเอกภพ ดังนี้
- เอกภพปิด (Closed Universe) : ถ้าค่า นั่นคือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน มากเพียงพอ จนแรงโน้มถ่วงสามารถเอาชนะการขยายตัวได้ ในที่สุดเอกภพจะหดตัวกลับ และถึงจุดจบที่เรียกว่า บิ๊กครันช์ (Big Crunch) (คำว่า crunch หมายถึง บดเคี้ยว)
- เอกภพแบน (Flat Universe) : ถ้าค่า นั่นคือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน ในระดับที่ แรงโน้มถ่วง ได้ดุลกับการขยายตัว ในที่สุดเอกภพจะขยายตัว แต่ด้วยอัตราที่ช้าลงเรื่อย ๆ
- เอกภพเปิด (Open Universe) : ถ้าค่า นั่นคือ เอกภพมีความหนาแน่นของมวลสารและพลังงาน ต่ำเกินไป ทำให้แรงโน้มถ่วง ไม่สามารถเอาชนะการขยายตัวได้ เอกภพจะขยายตัวอย่างต่อเนื่องไปเรื่อย ๆ
ค่าความหนาแน่น ?0 นี้ แม้ว่าในปัจจุบันยังไม่สามารถวัดได้อย่างแน่นอน แต่ก็มีหลักฐานบางประการชี้ให้เห็นว่า อาจมีค่า ประมาณ 0.2 ถึง 0.3 ซึ่งถ้าเป็นเช่นนั้นจริง ก็หมายความว่า เรากำลังอยู่ในเอกภพแบบเปิด แต่ถ้าหากมีหลักฐานใหม่ ๆ ที่ขัดแย้งข้อมูลนี้ ข้อสรุปที่ได้ก็อาจเปลี่ยนแปลงได้ เช่น ถ้าหากพบว่านิวตริโน หรือ ดาวแคระสีน้ำตาลทั้งหมดมีมวลรวมกันมากพอ หรือ พบสสารมืด (dark matter) ในรูปแบบอื่น เอกภพก็อาจจะเป็นเอกภพปิดก็เป็นได้

ยุคต่าง ๆ ของเอกภพแบบเปิด
ในที่นี้ เราจะลองพิจารณาความเป็นไปได้ของเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่อาจจะเกิดขึ้นต่อจากนี้ ภายใต้สมมติฐานว่า เอกภพเป็นแบบเปิด (open universe) ทั้งนี้ เนื่องจากเอกภพเปิดมีช่วงอายุขัยยาวนานเพียงพอที่จะเกิดเหตุการณ์ทางดาราศาสตร์ที่น่าสนใจจำนวนมาก
เราจะลองมองอนาคตไปข้างหน้าไกลแสนไกลราว 10100 ปี นับจากจุดเริ่มต้น แต่เพื่อให้ได้ภาพที่ครบถ้วนสมบูรณ์ จะขอเริ่ม ณ จุดตั้งต้น คือ บิ๊กแบง ผ่านยุคต่าง ๆ ได้แก่ ยุคอินเฟลชัน ยุครังสี ยุคดวงดาว ยุคดีเจนเนอเรต ยุคหลุมดำ และสุดท้ายคือ ยุคมืด
- ยุคอินเฟลชัน (The Inflation Era)
เชื่อกันว่าจุดกำเนิดของเอกภพ หรือ บิ๊กแบง (Big Bang) เริ่มต้น ณ เวลาเศษเสี้ยวของวินาทีที่ 10-43 วินาที ซึ่งเรียกว่า เวลาของแพลงค์ (Planck’s time) จากนั้นในช่วงเวลา 10-37 ถึง 10-32 วินาที เอกภพได้เกิดการพองตัวอย่างรวดเร็ว เรียกว่า อินเฟลชัน (inflation)
ทฤษฎีอินเฟลชันสามารถใช้อธิบายว่า ทำไมเอกภพที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบันถึงได้มีขนาดใหญ่โตมโหฬาร และดูเหมือนว่า จะมี ความหนาแน่นพอ ๆ กันในทุก ๆ ตำแหน่ง (homogeneous) และทุก ๆ ทิศทาง (isotropic) รวมทั้งลักษณะทางกายภาพอื่น ๆ เช่น “ความแบน” ของเอกภพ
ในช่วงเวลาอันแสนสั้นแต่น่ามหัศจรรย์นี่เอง ณ บางตำแหน่ง อาจมีการกระจายของความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่า บริเวณอื่น ๆ เล็กน้อย บริเวณเหล่านี้ คือ บริเวณที่จะเกิดเป็นดวงดาวและกาแลกซีในอนาคต

- ยุครังสี (The Radiation-dominated Era)
ในช่วงเวลาถัดมา ตั้งแต่ 10-32 วินาที ถึงราว 10,000 ปี เป็นยุคที่เอกภพเต็มไปด้วยรังสีอย่างหนาแน่นทุกหนทุกแห่ง แต่ในช่วงนี้ยังไม่มีอะตอม!
สสารและปฏิสสารจะเกิดการทำลายล้างกัน (annihilation) อย่างต่อเนื่อง แต่เนื่องจากในเอกภพ มีสสารมากกว่าปฏิสสาร อยู่เล็กน้อย ทำให้เหลือเป็นสสารอย่างที่เห็นในปัจจุบัน ต่อจากนั้นได้เกิดนิวเคลียสของธาตุที่ง่ายที่สุด คือ นิวเคลียสของไฮโดรเจน (โปรตอนตัวเดียว) และดิวทีเรียม (โปรตอน 1 ตัว + นิวตรอน 1 ตัว)
ในช่วงรอยต่อระหว่างยุครังสีนี้กับยุคถัดไป มีเหตุการณ์ที่สำคัญอย่างมากเกิดขึ้นได้แก่ การเกิดไฮโดรเจนอะตอมแรกของเอกภพ เมื่อเอกภพมีอายุได้ประมาณ 300,000 ปี ก่อนหน้านี้ ไม่มีอะตอมใด ๆ เกิดขึ้นได้ เพราะเอกภพมีอุณหภูมิสูงมาก ทำให้อิเล็กตรอน ไม่สามารถอยู่ร่วมกับโปรตอนกลายเป็นอะตอมของไฮโดรเจนได้

วิวัฒนาการของเอกภพจากบิ๊กแบงจนถึงยุคดวงดาว
- ยุคแห่งดวงดาว (The Stelliferous Era)
คำว่า stelliferous แปลว่า เต็มไปด้วยดวงดาว ในยุคแห่งดวงดาวนี้ ดาวฤกษ์ทั้งหลายเกิดขึ้นและเปลี่ยนแปลงไป ตามขั้นตอน ต่าง ๆ ตามทฤษฎีวิวัฒนาการของดวงดาว (stellar evolution) ใครสนใจ โปรดดูกล่องอธิบาย “วิวัฒนาการของดวงดาว”

วิวัฒนาการของดวงดาว
ถ้าเริ่มนับจากดาวฤกษ์ (star) ในภาพ เมื่อเชื้อเพลิงไฮโดรเจนถูกใช้ไปเรื่อย ๆ จนหมด ดาวฤกษ์จะขยายใหญ่ขึ้นกลายเป็นดาวยักษ์แดง (red giant)
ถ้าหากดาวฤกษ์นั้นมีมวลน้อยกว่า 1.4 ของมวลของดวงอาทิตย์ มันก็จะเปลี่ยนแปลง ไปตามเส้นทาง 1 คือ กลายไปเป็นเนบิวลา (planetary nebula) ดาวแคระขาว (white dwarf) และ ดาวแคระดำ (black dwarf) ตามลำดับ
แต่ถ้าหากดาวฤกษ์มีขนาดใหญ่ คือมีมวลมากกว่า 1.4 เท่าของดวงอาทิตย์ มันก็จะเดินตามเส้นทาง 2 กลายไปเป็นอภิมหาดาวยักษ์แดง (super red giant) ซึ่งอาจ ระเบิดทั้งหมดกลายเป็นซูเปอร์โนวา (supernova) (เส้นทาง 3) โดยจากซูเปอร์โนวา ถ้าหากมวลต่ำกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์ ก็จะกลายไปเป็นดาวนิวตรอน (neutron star) แต่ถ้าหากมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์ ก็จะกลายไปเป็นหลุมดำ (black hole) แต่ถ้าอภิมหาดาวยักษ์แดง ระเบิดเฉพาะที่ผิวจะเรียกว่า โนวา (nova) (เส้นทาง 4)
อย่างดวงอาทิตย์ของเรานี่ซึ่งตอนนี้มีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปีแล้ว แต่ในอีกราว 1.1 พันล้านปีข้างหน้า เมื่อเชื้อเพลิง ไฮโดรเจนถูกใช้ไปเรื่อย ๆ จนหมด ดวงอาทิตย์จะขยายใหญ่ขึ้น ถึงตอนนั้น โลกที่แสนจะน่าอยู่ของเรา ก็คงจะอยู่ไม่ได้อีกต่อไป เพราะร้อนจัด และอีกราว 7 พันล้านปีก็จะกลายเป็นดาวยักษ์แดง (red giant)
ในยุคแห่งดวงดาวนี้ มีเหตุการณ์ที่น่าสนใจหลายอย่าง เช่น กาแลกซีต่าง ๆ จะมากระจุกรวมตัวกัน อย่างกาแลกซีทางช้างเผือก ของเรานั้น คาดว่าน่าจะรวมกับกาแลกซีแอนโดรเมดาในอีก 6 พันล้านปีข้างหน้านู่น!
ยุคแห่งดวงดาวสิ้นสุดลงเมื่อดาวแคระแดง (red dwarf) หมดลง ถึงตอนนี้เอกภพมีอายุราว 1014 ปี
ยุคดีเจนเนอเรต (The Degenerate Era)
ในยุคนี้ เอกภพจะประกอบไปด้วยดาวแคระน้ำตาล (brown dwarf) ดาวแคระขาว (white dwarf) และดาวนิวตรอน (neutron star) รวมทั้งหลุมดำจำนวนมาก
ยุคนี้เอกภพจะมืดและแสนเยือกเย็น เพราะไม่มีดาวฤกษ์ใด ๆ เหลือส่องแสงอีกต่อไป หลุมดำแต่ละหลุมจะมีมวลเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เพราะเที่ยวไปเก็บมวลสารที่เหลืออยู่โดยรอบ
ในช่วงนี้นี่เองที่ อนุภาคอย่างโปรตอนซึ่งเดิมเชื่อกันว่ามีอายุยืนยาวไม่มีวันตายนั้นก็จะเริ่มสลายตัว บางทฤษฎีในปัจจุบัน ประมาณอายุของโปรตอนไปไว้ที่ 1030 ปี ถึง 1040 ปี โปรตอนสลายตัวกลายเป็นโพสิตรอน นิวตริโน พายออน และรังสีแกมมา
ยุคดีเจนเนอเรตสิ้นสุดลงเมื่อโปรตอนตัวสุดท้ายสลายไป ถึงตอนนี้ดาวแคระประเภทต่าง ๆ ก็หมดไปเหลือแต่หลุมดำ

ยุคหลุมดำ (The Black Hole Era)
ในยุคนี้เรียกได้ว่ามองไปทางไหนก็จะ “เห็น” แต่หลุมดำ หลุมดำ และหลุมดำ แต่หลุมดำก็ไม่จีรังครับ เพราะในนี่สุดแล้ว มันก็จะระเหย (evaporate) ไปได้เหมือนกัน ตามทฤษฎีของฮอว์กิ้งที่เรียกว่า การแผ่รังสีฮอว์กิ้ง (Hawking radiation)
จากการคำนวณ ประมาณกันว่า หลุมดำที่มีมวลพอ ๆ กับดวงอาทิตย์ของเรานั้น จะมีอายุขัยยาวนานราว 1065 ปี ส่วนหลุมที่มีมวลพอ ๆ กับกาแลกซี จะมีอายุยืนยาวกว่านั้นคือราว 1098 ถึง 10100 ปี และเมื่อหลุมดำขนาดใหญ่หลุมสุดท้ายสลายตัวไป ก็สิ้นสุดยุคหลุมดำ

- ยุคมืด (The Dark Era)
ยุคสุดท้าย หรือ ยุคมืดนี่ ฟังเผิน ๆ แล้วเหมือนกับบ้านเราตอนนี้เลยนะครับ (อุ๊บ! ห้ามวิจารณ์การเมืองเดี๋ยว วารสาร MTEC ถูกสั่งปิด!)
ในยุคนี้ แม้แต่หลุมดำก็ไม่อยู่เสียแล้ว จะมีเพียงแต่โฟตอน และอนุภาคอย่างนิวตริโน โพสิตรอน และอิเล็กตรอน ซึ่งแต่ละตัว อยู่ห่างกันไกลแสนไกล เพราะเอกภพขยายตัวไปเรื่อย ๆ ตามสมมติฐานตั้งต้น



3. เอกภพ
1) เอกภพคืออะไร?
ถ้าพวกเราถามตนเองว่าเอกภพคืออะไร เราจะรู้ได้ว่าสรรพสิ่งสร้างสรรค์ทั้งมวลเป็นแก่นสารที่ทำให้พระเจ้าอันเป็นที่รักของบุตรและธิดาที่จะค้นพบอุดมคติของความรัก ดังนั้นจึงมีการให้การรับทั้งสองฝ่าย แม้แต่แร่ธาตุไม่มีอะตอมดำรงอยู่ในส่วนความสัมพันธ์ของขั้วบวกกับขั้วลบหรือ? มีบางอย่างที่โปรตอนกับอิเลคตรอนได้เคลื่อนที่ไปด้วยกันในความสัมพันธ์ของผู้ให้และผู้รับ ถ้าพวกมันไม่เคลื่อนที่ไปในเส้นทางเดียวกันก็ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ปราศจากการเคลื่อนไหวจะไม่มีการดำรงอยู่ที่เป็นนิรันดร์นั้นคือเหตุที่ว่าเอกภพสามารถอธิบายได้เช่นเดียวกับโลกที่ถูกสร้างขึ้นโดยมีศูนย์กลางที่มนุษย์
เอกภพคืออะไร? เหมือนกับพระวรกายของพระเจ้าที่มิทรงประจักษ์ นี่คือเหตุของตรรกวิทยา (หลักความจริง) ที่มาสู่สิ่งดำรงอยู่ เราสามารถนำความรักที่แท้จริงมาสู่สิ่งดำรงอยู่ คือความรักต่อเอกภพในหนทางที่เป็นจริง เราจะทำให้ทุกคนรู้สึกได้อย่างไร? ถ้ามีบางสิ่งบนเสื้อของเราเราจะปัดออกใช่ไหม? ทำไมเราทำเช่นนั้นเพราะว่าเป็นเสื้อของเราเป็นหนึ่งเดียวกับเรา นี่คือแนวความคิดประเภทนี้ ท่านเข้าใจไหม? (86-174)
ท่านจะทำอะไรต่อไปในอนาคต ท่านต้องให้ความสำคัญต่อพระเจ้าเสมือนศูนย์กลางของหัวใจของท่านและเป็นหนึ่งเดียวกับพระทัยพระเจ้า พระวรกายของพระเจ้าและเป็นหนึ่งเดียวกับสรรพสิ่งแห่งการสร้างสรรค์ทั้งมวล ท่านต้องสร้างโลกที่เป็นหนึ่งเดียวให้สำเร็จ
2) ขนาดและโครงสร้างของเอกภพ
เอกภพกว้างใหญ่ขนาดไหน? กว้างถึง 20 ล้านปีแสง แสงเดินทาง 3 แสนกิโลเมตรต่อวินาที 3 แสนกิโลเมตรไกลขนาดไหน? ไกลพอๆ กับที่ท่านเดินทางรอบโลก 7 รอบ ในทางดาราศาสตร์ระยะทางที่แสงเดินทางไกลภายใน 1 วินาทีเป็นระยะทาง 1 วินาทีแสง พื้นฐานนี้เป็นหน่วยของการคำนวณ แม้ว่าแสงอาจเดินทางได้หลายร้อยล้านปีแต่ยังไม่สามารถเดินทางได้สุดขอบจักรวาล จักรวาลนี้กว้างใหญ่ท่านเข้าใจไหม? (127-216)
จนกระทั่งเร็วๆนี้ดวงดาวที่อยู่ไกลถึง 10 ล้านปีแสงได้ถูกค้นพบที่ หอดูดาวที่กรีนิช ซึ่งเป็นหอดูดาวใกล้กรุง ลอนดอน ประเทศอังกฤษ) แต่ในขณะนี้เป็นยุคที่เราสามารถเห็นดวงดาวในระยะห่าง 15 ล้านปีแสงได้แล้ว และพวกเรากำลังเข้าสู่ยุคที่สามารถแม้แต่ค้นพบสิ่งที่อยู่ไกลกว่านี้ได้ ดังนั้นจักรวาลนี้กว้างใหญ่ขนาดไหน? ผมกำลังพูดอะไร? 10 ล้านปี เป็นคำพูดที่ไม่ค่อยสุภาพ ใช่เป็นกฎของตัวเลข แต่แท้จริงแล้วจักรวาลกว้างถึง 21 ล้านปีแสง ดังนั้นหมายความว่าอย่างไร? ถ้าแสงเดินทางจากที่นี่เราจะเรียกระยะห่างที่แสงเดินทางใน 1 วันว่าอย่างไร? ระยะทาง 1 วันแสง! อืม! “ระยะทางของแสงที่เดินทางได้ในเวลา 1 ปีเราเรียกว่า 1 ปีแสง”
ดังนั้น เราจะเรียกระยะทางของแสงที่เดินทางใน 1 วันว่าอะไร? 1 อะไร? 1 วันแสง ใน 1 เดือนล่ะ “1 เดือนแสง” ข้าพเจ้าไม่ทราบเพราะยุ่งยากเกินไป ท่านคิดเอาเอง เรื่องนี้แสงเดินทางได้ 3 พันล้านเมตรใน 1 วินาที ความเร็วของแสงและกระแสไฟฟ้าเท่ากันมันเดินทาง 3 พันล้านเมตร ในระยะของความไกลเท่ากับ 7 รอบครึ่งรอบโลก ระยะทาง 7 รอบครึ่งมากเท่ากับระยะโดยรอบโลกที่แสงประกายขึ้น (FLASH) แล้วเดินทาง 7 รอบครึ่งรอบโลก
ถ้าเราเดินทางไกลเท่ากับที่แสงเดินทางใน 1 วัน หลังเราจะโค้งงอ (ค่อม)และเราจะแก่อย่างสมบูรณ์ ระยะเวลาที่แสงเดินทางไม่ใช่แค่ใช้เวลา 100ปี ดังนั้นกี่หมื่นครั้ง 100 รอบจะเกิดขึ้น? หมื่นครั้งเท่าไรต่อ 100รอบ? 10ล้านครั้งต่อ 100รอบคือ 100ล้านใช่ไหม? 10ล้านครั้งใช่ไหม? คือ 1ล้านครั้งต่อ 100รอบ 100ล้านปีแสงเหมือนกับ คน 1ล้านคนที่มีอายุถึงคนละ 100ปี 100 ล้านปีแสงคือ คน 100 คนที่เกิดมาและมีชีวิตอยู่ถึงคนละ 100 ปี แม้แต่คน 100 ล้านคนเกิดมาแล้วตายไป แสงยังคงเดินทางอยู่
ในกรณีนี้ 21พันล้านปีแสงเป็นเท่าไร? กี่ครั้งต่อ 100 คน? หือ? 2พัน? 200ล้านใช่ไหม? 200 กับ 1ล้าน? 200 กับ 1ล้านจะเป็นประชากรจำนวนเท่าไร? หือ? โอ ข้าพเจ้าไม่ทราบ เรื่องนี้เป็นหน้าที่ของท่าน ถ้าคนเหล่านั้นมีชีวิตอยู่แล้วตายไป แต่ละคนมีชีวิตอยู่ถึง 100 ปี แม้แต่คน 21 ล้านคน มีชีวิตอยู่แล้วตายไปแสงยังคงเดินทางต่อไป นั่นคือระยะทางอันแสนไกลที่มิใช่ทางตรงแต่หมุนรอบๆ เป็นวงกลม (วัฏจักร) สิ่งนี้คือจักรวาล ท่านต้องการเงินเท่านั้นใช่ไหม? ในกลุ่มพวกท่านใครที่ต้องการเพชรยกมือขึ้น หือ?
จงพยายามคิดเกี่ยวกับสิ่งนี้ นี่คือจำนวนนักเรียนที่อยู่หน้าข้าพเจ้า แม้แต่กระทั่งที่พวกท่านตายไปแล้วแสงยังคงเดินทางอยู่ ระยะทางนั้นไกลเท่าใด? ไกลเท่าใด? ระยะทางนั้นไกลแม้กระทั่งถ้าท่านมีชีวิตหลายพันปี หลายหมื่นปีหลังจากตายไปและได้รับการฟื้นคืนชีพท่านยังคงไม่สามารถตามทันได้ มันคือโลกนี้ ที่ไม่ได้เคลื่อนไหวโดยไร้เป้าหมาย ทุกสิ่งมีความสัมพันธ์ทั้งสองฝ่ายของการให้และการรับแม้แต่โครงสร้างของเซลส์ก็เช่นกัน ฉะนั้นลัทธิคอมมิวนิสต์ทั้งหมดได้เกิดจากความเห็นแก่ตัว (181-195)
3) ความสมบูรณ์ของเอกภพ
ความสมบูรณ์ของเอกภพคำว่า “ความสมบูรณ์ของเอกภพ” ง่ายที่จะพูดแต่อะไรบนโลกนี้คือความสมบูรณ์ของเอกภพ ในการที่เอกภพจะสมบูรณ์เราจำเป็นต้องสมบูรณ์ ไม่หนทางใดที่เอกภพจะสมบูรณ์ถ้าเราไม่สมบูรณ์ ไม่ใช่ผลที่จะปรากฏขึ้นตามมา เราทุกคนต้องรู้ว่าไม่มีผลใดๆ ที่โลกแห่งความดีจะปรากฏขึ้น ไม่มีผลใดที่ปรากฏขึ้นต่อโลกนิรันดร์ที่มีความสุขและสนุกสนานได้ หากตัวท่านเองไม่ได้เอาชนะเหนือความยากลำบากในปัจจุบัน ดังนั้นแม้แต่ว่าท่านออกไปสู่โลกภายนอกก็จะไม่มีความสุขใดๆเกิดขึ้นเช่นกัน

แม้แต่โลกภายนอกยังยินดีเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของเอกภพ โลกภายในของเราต้องยินดี เพื่อความยินดี ทั้งจิตใจและร่างกายจำเป็นต้องรวมเป็นหนึ่งเดียวกัน ถ้าเราพิจารณาที่เซลล์ของเราพวกมันรวมเป็นหนึ่งเดียวกัน เซลล์ของดวงตากับเซลล์ของฝ่าเท้าแตกต่างกันไหม? แม้จะแตกต่างกันแต่เซลล์พวกนั้นรวมเป็นหนึ่งกันดังนั้นเซลล์อื่นๆ ก็เช่นเดียวกัน ความสมบูรณ์ของเอกภพจะบังเกิดขึ้นได้เมื่อโลกนี้ทำให้เรารู้สึกถึงความรักและความปีติ การรวมเป็นหนึ่งโดยมีศูนย์กลางบนจิตใจและร่างกายที่ไม่แยกจากกันแต่กลมกลืนกันโดยไม่มีส่วนใดแยกจากกันทั้งคู่สามารถยินดีร่วมก้นได้ (166-210)
เอกภพ (จักรวาล - universe) คือ ระบบที่รวบรวมทุกสิ่งทุกอย่างในธรรมชาติ ข้อมูลสำคัญของเอกภพคือ เส้นสเปกตรัมของดาราจักรเลื่อนไปทางสีแดงทำให้รู้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว
การขยายตัวของเอกภพ
เราทราบแล้วว่าเอกภพคือแหล่งรวมทุกสรรพสิ่งในธรรมชาติ รวมทั้งที่ว่างหรืออวกาศด้วย นักดาราศาสตร์ต่างได้ศึกษาเส้นสเปกตรัมจากธาตุที่อยู่ในดาราจักรแล้วพบว่า เส้นเลื่อนไปทางแดงหรือทางความถี่ต่ำแสดงว่าดาราจักรกำลังเคลื่อนที่ออกห่างไปเรื่อย ๆ ทำให้เกิดปัญหาข้อถกเถึยงกันถึงลักษณะของดาราจักรและเอกภพในอดีตว่าเป็นอย่างไร
ในวงการดาราศาสตร์ได้มีทฤษฎีหนึ่งที่จะอธิบายการกำเนิดเอกภพและสาเหตุที่ดาราจักรกำลังเคลื่อนที่คือ ทฤษฎีการระเบิดปังใหญ่ (big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ (G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร (4,000 ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า "อะตอมดึกดำบรรพ์" (Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว (ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล)
อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ (G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน (3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน (1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี (300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
ในปี พ.ศ.2472 ฮับเบิล (Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ2.5พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า "กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" (Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
เด็กดี (IP:125.24.169.151)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 39 29 ธ.ค. 2549 (19:53)
คนเราชั่งสรรหาจริง
สรรหาวันที่เราจะตายพร้อมๆกัน
แล้วเราจะได้เกิดใหม่รึป่าวเนี่ย
กลุ้มใจ
งั้นขอตายท่าสวยๆละกัน
อิอิ
693

MANO_UMI_ข้าวฟ่าง เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 5 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 40 11 ม.ค. 2550 (16:09)
อ่านก็เข้าใจอยู่ แต่ยาวมาก
sranakarin@thaimail.com (IP:203.172.199.250)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 41 18 ม.ค. 2550 (14:30)
อยากรู้ว่าโครงงานคู่ขนานเป็นแบบไหน
คนอยากรู้ (IP:203.209.110.179)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 42 14 ก.พ. 2550 (19:46)
แต่ ผมมีข้อคิดที่น่าคิดมากเลยนะครับ

คือ เราจะไปคิดเรื่องนี้ทำไม การที่เรารู้ว่ามีเอกภพคู่ขนาน แล้วจะทำไม มันจะมีอะไรกับชีวิตเรา เราก็ยังต้องนั่งเรียนหนังสือ กินข้าว นอน ไม่ใช่หรือ

แล้วคิดไหมว่า เอกภพที่คงอยู่ได้ด้วยกฎฟิสิกส์ อย่างที่รู้อ่ะนะ ว่าใหญ่ โ ค-ร-ต
มันสร้างความคิดของคนแต่ละคนได้ไง

ถ้าไม่เข้าใจ ท่านผู้อ่านให้นึกกับตัวเองคุณ ได้ยินเสียงคุณเองในสมองใช่ไหม นั่นแหละ
ไม่ความรู้สึกนึกคิดตรงนี้แหละ จักรวาลสร้างเหรอ ....เพื่ออะไรตอบได้ไหม??
Capriconus เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 6 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 150 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 43 14 ก.พ. 2550 (19:51)
อย่างที่บอกอ่ะนะ กะอีแค่ ดาวฤกษ์ ที่ใกล้ที่สุดก็ยังไปไม่ถึงเลยอ่ะ

ถึงเดินทางด้วยความเร็ว 1000เท่า ของความเร็วแสง ถ้านะ ก็ยังต้องใช้เวลาตั้ง

100 ปี กว่าจะออกจากทางช้างเผือก 2200 ปีกว่าจะถึงแอนโดรมีด้า


ถ้าเดินทาง 1ล้านเท่า ของความเร็วแสงก็ใช้เวลากว่า 13700ล้านปี กว่าจะถึงขอบเอกภพของเรา

เรื่องนี้เลิกคิดเถอะครับ
Capriconus เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 6 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 150 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 44 14 ก.พ. 2550 (19:53)
..............................................................................
Capriconus เก็บเข้า Contact List ส่ง vSMS
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 6 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 150 ดวง - โหวตเพิ่มดาว


กรุณา login เพื่อ comment งานเขียนนี้

???? สมัครสมาชิก ฟรี ตลอดชีพ


จ้อ
(อรรถกฤต ฉัตรภูติ)

ผู้ชมข้อมูลนี้แล้ว 22,263 ครั้ง
เป็นสมาชิก: นานกว่า 8 ปี
แบ่งปันความรู้ 1,421 ครั้ง
ได้รับดาว 250 ดวง

โหวตเพิ่มดาว


Hot Links

คลังข้อสอบ | ข่าววิชาการ
เล่นกล/เกม | อ่านนิยาย
ข่าวทุนการศึกษา | ลิงค์

ขอบคุณผู้สนับสนุน

Google