19
Dec
2022

จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร?

คำตอบสั้น ๆ : เราไม่รู้จริง ๆ ว่าจักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร แม้ว่านักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่ามันเริ่มต้นจากบิ๊กแบงก็ตาม

เรารู้ว่าเราอยู่ในเอกภพที่กำลังขยายตัว นั่นหมายความว่าจักรวาลทั้งหมดใหญ่ขึ้นทุกวันที่ผ่านไป นอกจากนี้ยังหมายความว่าในอดีตจักรวาลของเรามีขนาดเล็กกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน กรอเทปนั้นกลับมาให้ไกลพอ และฟิสิกส์ก็ชี้ว่าเอกภพของเราครั้งหนึ่งเคยเป็นจุดเล็กๆ ที่ไม่สิ้นสุดและหนาแน่นเป็นอนันต์ ซึ่งเป็นจุดเอกฐาน

นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่คิดว่าจุดนี้ขยายออกไปในบิกแบงแต่เนื่องจากฟิสิกส์ที่รู้จักทั้งหมดพังทลายลงในสภาวะสุดขั้วที่เกิดขึ้นตั้งแต่ยังเป็นเด็กของเอกภพ จึงยากที่จะพูดด้วยความมั่นใจว่าเกิดอะไรขึ้นในช่วงเวลาแรกสุดของเอกภพ

ย้อนเวลากลับไป

ในประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ของเอกภพ มันถูกแต่งแต้มด้วยเทหวัตถุบนท้องฟ้าที่คล้ายกันกับที่มีอยู่ในขณะนี้ — พวกมันอยู่ใกล้กันมากขึ้นเท่านั้น 

ตัวอย่างเช่น เมื่อเอกภพของเรามีอายุน้อยกว่า 380,000 ปี ปริมาตรของเอกภพมีขนาดเล็กกว่าปัจจุบันประมาณหนึ่งล้านเท่า และมีอุณหภูมิเฉลี่ยประมาณ 10,000 เคลวิน มันร้อนและหนาแน่นมากจนเกิดเป็นพลาสมา ซึ่งเป็นสถานะของสสารที่อะตอมแตกออกเป็นโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน อย่างไรก็ตาม เราพบพลาสมาในสถานการณ์อื่นๆ มากมายในอวกาศและบนโลก ดังนั้นเราจึงมีความเข้าใจเป็นอย่างดีเกี่ยวกับวิธีการทำงานของพลาสมา

แต่ยิ่งเราย้อนกลับไปไกลเท่าไหร่ ฟิสิกส์ก็ยิ่งซับซ้อนมากขึ้นเท่านั้น เมื่อเอกภพมีอายุเพียงสิบนาที มันเป็นซุปเข้มข้นของโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน ซึ่งยังคงควบคุมโดยฟิสิกส์แบบเดียวกับที่เราใช้เพื่อทำความเข้าใจระเบิดนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ 

อย่างไรก็ตาม หากเรามองย้อนกลับไปเร็วกว่านั้น สิ่งต่างๆ จะยังไม่สมบูรณ์นัก

เมื่อเราพยายามทำความเข้าใจจักรวาลเมื่อมันมีอายุน้อยกว่าหนึ่งวินาที เราไม่มีทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่สามารถรับมือกับอุณหภูมิและความกดดันที่สูงอย่างเหลือเชื่อที่เอกภพประสบ ทฤษฎีฟิสิกส์ทั้งหมดของเราพังทลายลง และเราไม่เข้าใจว่าอนุภาค แรง และสนามดำเนินการอย่างไรในสภาวะเหล่านั้น

กำเนิดเอกพจน์

นักฟิสิกส์สามารถแสดงแผนภูมิการเจริญเติบโตของเอกภพโดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งเชื่อมโยงเนื้อหาของเอกภพเข้ากับประวัติการขยายตัวของเอกภพ

แต่ทฤษฎีของไอน์สไตน์มีข้อบกพร่องร้ายแรง หากเราปฏิบัติตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจนได้ข้อสรุปสุดท้าย ในช่วงเวลาจำกัดในอดีต จักรวาลทั้งหมดของเราจะถูกอัดแน่นเป็นจุดเดียวที่หนาแน่นอย่างไร้ขอบเขต สิ่งนี้เรียกว่าภาวะเอกฐานของบิ๊กแบง

ภาวะเอกฐานมักถูกตีกรอบว่าเป็น “จุดเริ่มต้น” ของจักรวาล แต่มันไม่ใช่จุดเริ่มต้นเลย

ในทางคณิตศาสตร์ ภาวะเอกฐานของบิ๊กแบงไม่ได้บอกเราว่าเอกภพเริ่มต้นที่นั่น แต่กำลังบอกเราว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้พังทลายลงแล้ว และสูญเสียอำนาจในการทำนายและอธิบายไป

นักฟิสิกส์รู้มานานแล้วว่าทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้นไม่สมบูรณ์ ไม่สามารถอธิบายแรงโน้มถ่วงที่ความแรงสูงหรือในระดับขนาดเล็กที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วงควอนตัม กล่าวอีกนัยหนึ่ง เพื่อให้เข้าใจช่วงเวลาแรกสุดของเอกภพอย่างถ่องแท้ เราต้องการฟิสิกส์ใหม่ 

คำถามสำหรับทุกเพศทุกวัย

น่าเศร้าที่ขณะนี้เรายังขาดฟิสิกส์ดังกล่าว เรามีผู้สมัครหลายคนสำหรับความโน้มถ่วงควอนตัม เช่นทฤษฎีสตริงและแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ แต่ทฤษฎีเหล่านี้ยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่ นับประสาอะไรกับการทดสอบ

แต่ถ้าทฤษฎีใดทฤษฎีหนึ่งถูกต้อง พวกเขาสามารถบอกเราถึงสิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับเอกภพในยุคแรกเริ่มได้

ในกรณีของแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ ภาวะเอกฐานจะถูกแทนที่ด้วยกาลอวกาศที่มีขนาดจำกัด ในทฤษฎีสตริง จักรวาลของเรามีต้นกำเนิดมาจาก “ภูมิทัศน์” ของเอกภพที่เป็นไปได้ นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ว่าบิ๊กแบงของเรามีอยู่เป็นเพียงชุดหนึ่งของจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุด ทวีคูณโดยไม่มีที่สิ้นสุดในลิขสิทธิ์ ความก้าวหน้าทางฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเท่านั้นที่จะช่วยแยกแยะความคลุมเครือของแนวคิดที่เป็นไปได้เหล่านี้

แต่มีปัญหาอีกอย่างคือ เราอาจไม่มีทางรู้ว่าอะไรทำให้เกิดบิกแบง ในช่วงเวลาแรกสุด แม้แต่แนวคิดเรื่องเวลาและอวกาศของเราก็พังทลายลง ในระดับที่รุนแรงเช่นนี้ แนวคิดปกติในชีวิตประจำวัน เช่น “จุดเริ่มต้น” และ “ก่อน” อาจไม่สมเหตุสมผลด้วยซ้ำ 

หน้าแรก

Share

You may also like...