Space 101
EP.
EP.
[ คนไทยไปอวกาศ ]
เรื่อง : สโรชา ถาวรศิลสุระกุล
กราฟิกดีไซน์ (นิตยสาร) : แพรวระวี รุ่งเรืองสาคร
กราฟิกดีไซน์ (นิตยสาร) : แพรวระวี รุ่งเรืองสาคร
“โลก” ดาวเคราะห์สีน้ำเงิน บ้านผู้โอบกอดทุกสรรพสิ่งที่ถือกำเนิดภายใน
“ประชาชนแห่งโลก, เรามาร่วมมือกันเพื่อที่จะปกป้องและธำรงรักษาความงามนี้ และไม่ทำลายมัน” ยูริ กาการิน, นักบินอวกาศชาวรัสเซียและมนุษย์คนแรกบนวงโคจรในอวกาศนอกโลก
หากเราหลุดออกไปจากม่านฟ้าที่ห่อหุ้ม ไร้ซึ่งพันธนาการของธรรมชาติที่รู้จัก ไร้การปกป้องจากมารดาผู้ให้กำเนิด เราจะพบเจอกับอะไร ?
นักบินอวกาศต่างประสบความรู้สึกคล้ายคลึงกันเมื่อเห็นใบหน้าแท้จริงของโลก พวกเขาตระหนักชัดแจ้งถึงสายใยพิเศษที่เชื่อมต่อตนกับดาวเคราะห์สีน้ำเงิน ก่อกำเนิดความรู้สึกอยากปกป้องดูแล เชื่อมต่อสายสัมพันธ์เป็นหนึ่งเดียวกันกับทุกสรรพสิ่งบนผืนโลก ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า overview effect (“อิทธิพลของภาพรวม”) ศัพท์ overview effect ไม่ได้บัญญัติโดยนักบินอวกาศ หากแต่เป็นนักเขียนและนักปรัชญาผู้สนใจห้วงอวกาศ แฟรงก์ ไวต์ (Frank White) ขณะนั่งเครื่องบินมองลงมาพื้นโลก
นักบินอวกาศนั้นได้รับประสบการณ์ที่รุนแรงด้วยมุมมองที่กว้างขวาง ความรู้สึกว่าตนไม่พิเศษทั้งยังเข้าใจความเปราะบางของชีวิต ว่าเราเป็นเพียงเศษเสี้ยวในพื้นที่ยิ่งใหญ่มหาศาล กำเนิดเป็นความปรารถนาแรงกล้าที่จะต่อสู้เพื่อปกป้องบ้านเกิด
โลกยังเยาว์นักเมื่อเทียบกับอายุของสรรพสิ่งในจักรวาล สรรค์สร้างจากผลกระทบของสิ่งเล็กจ้อยยิ่งกว่าตาเห็น ขยายตัวกว้างไกลเกินกว่าที่เราจะจินตนาการ แต่มนุษย์มักมองฟ้ากว้างดื้อรั้นปรารถนาที่จะเข้าใจสิ่งยิ่งใหญ่กว่าตน เราอยู่ที่ใดในจักรวาล
หากเราหลุดออกไปจากม่านฟ้าที่ห่อหุ้ม ไร้ซึ่งพันธนาการของธรรมชาติที่รู้จัก ไร้การปกป้องจากมารดาผู้ให้กำเนิด เราจะพบเจอกับอะไร ?
นักบินอวกาศต่างประสบความรู้สึกคล้ายคลึงกันเมื่อเห็นใบหน้าแท้จริงของโลก พวกเขาตระหนักชัดแจ้งถึงสายใยพิเศษที่เชื่อมต่อตนกับดาวเคราะห์สีน้ำเงิน ก่อกำเนิดความรู้สึกอยากปกป้องดูแล เชื่อมต่อสายสัมพันธ์เป็นหนึ่งเดียวกันกับทุกสรรพสิ่งบนผืนโลก ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า overview effect (“อิทธิพลของภาพรวม”) ศัพท์ overview effect ไม่ได้บัญญัติโดยนักบินอวกาศ หากแต่เป็นนักเขียนและนักปรัชญาผู้สนใจห้วงอวกาศ แฟรงก์ ไวต์ (Frank White) ขณะนั่งเครื่องบินมองลงมาพื้นโลก
นักบินอวกาศนั้นได้รับประสบการณ์ที่รุนแรงด้วยมุมมองที่กว้างขวาง ความรู้สึกว่าตนไม่พิเศษทั้งยังเข้าใจความเปราะบางของชีวิต ว่าเราเป็นเพียงเศษเสี้ยวในพื้นที่ยิ่งใหญ่มหาศาล กำเนิดเป็นความปรารถนาแรงกล้าที่จะต่อสู้เพื่อปกป้องบ้านเกิด
โลกยังเยาว์นักเมื่อเทียบกับอายุของสรรพสิ่งในจักรวาล สรรค์สร้างจากผลกระทบของสิ่งเล็กจ้อยยิ่งกว่าตาเห็น ขยายตัวกว้างไกลเกินกว่าที่เราจะจินตนาการ แต่มนุษย์มักมองฟ้ากว้างดื้อรั้นปรารถนาที่จะเข้าใจสิ่งยิ่งใหญ่กว่าตน เราอยู่ที่ใดในจักรวาล
ภาพ : NASA
เมืองหลวงอย่างกรุงเทพมหานครที่เต็มไปด้วยมลพิษและแสงส่งผลให้การมองหาทางช้างเผือกด้วยตาเปล่าเป็นเรื่องเกินความสามารถ หอดูดาวจึงจำเป็นต้องตั้งอยู่สูงและห่างไกลจากแสงเมือง
ชื่อภาษาอังกฤษของทางช้างเผือกคือ Milky Way แปลว่าทางน้ำนม มาจากตำนานกรีกโบราณซึ่งเล่าขานว่าคือน้ำนมของเทพีเฮร่า ภรรยาของเทพเจ้าซุสที่สาดลงบนผืนฟ้า แต่ละวัฒนธรรมก็มีเรื่องราวเล่าขานแตกต่างกัน จีนเรียกว่าแม่น้ำสีเงิน ชาวอินเดียเรียกว่าคงคาสวรรค์
ระบบสุริยะของเราเป็นเพียงบ้านหลังเล็ก ๆ ภายในเมืองใหญ่ คือกาแล็กซีทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์เป็นเพียงหนึ่งในดวงดาวมากมายที่ถูกยึดโยงไว้ในกาแล็กซีด้วยความโน้มถ่วง และด้วยความที่เราอยู่ภายในบ้านจึงไม่สามารถมองเห็นรูปร่างแท้จริงของเมืองได้เหมือนมองจากภายนอก ทำได้เพียงศึกษาเปรียบเทียบกับกาแล็กซีรอบข้างจนสามารถสร้างแบบจำลองของกาแล็กซีทางช้างเผือกขึ้นมา
กาแล็กซีทางช้างเผือกมีรูปร่างเป็นจานเกลียวขนาดใหญ่ มีรัศมียาวกว่า ๕ หมื่นปีแสง ซึ่งหมายความว่าหากเราเดินทางเท่าความเร็วแสง เราต้องใช้เวลากว่า ๕ หมื่นปีจากขอบจานเข้าไปถึงจุดศูนย์กลาง
กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั้นเป็นเพียงหนึ่งในกาแล็กซีกว่า ๒ แสนล้านกาแล็กซีในเอกภพที่สังเกตได้ (observable universe)
นักวิทยาศาสตร์พบว่าใจกลางของกาแล็กซีส่วนใหญ่มีหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) หมุนวนอย่างรวดเร็ว
ชื่อภาษาอังกฤษของทางช้างเผือกคือ Milky Way แปลว่าทางน้ำนม มาจากตำนานกรีกโบราณซึ่งเล่าขานว่าคือน้ำนมของเทพีเฮร่า ภรรยาของเทพเจ้าซุสที่สาดลงบนผืนฟ้า แต่ละวัฒนธรรมก็มีเรื่องราวเล่าขานแตกต่างกัน จีนเรียกว่าแม่น้ำสีเงิน ชาวอินเดียเรียกว่าคงคาสวรรค์
ระบบสุริยะของเราเป็นเพียงบ้านหลังเล็ก ๆ ภายในเมืองใหญ่ คือกาแล็กซีทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์เป็นเพียงหนึ่งในดวงดาวมากมายที่ถูกยึดโยงไว้ในกาแล็กซีด้วยความโน้มถ่วง และด้วยความที่เราอยู่ภายในบ้านจึงไม่สามารถมองเห็นรูปร่างแท้จริงของเมืองได้เหมือนมองจากภายนอก ทำได้เพียงศึกษาเปรียบเทียบกับกาแล็กซีรอบข้างจนสามารถสร้างแบบจำลองของกาแล็กซีทางช้างเผือกขึ้นมา
กาแล็กซีทางช้างเผือกมีรูปร่างเป็นจานเกลียวขนาดใหญ่ มีรัศมียาวกว่า ๕ หมื่นปีแสง ซึ่งหมายความว่าหากเราเดินทางเท่าความเร็วแสง เราต้องใช้เวลากว่า ๕ หมื่นปีจากขอบจานเข้าไปถึงจุดศูนย์กลาง
กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั้นเป็นเพียงหนึ่งในกาแล็กซีกว่า ๒ แสนล้านกาแล็กซีในเอกภพที่สังเกตได้ (observable universe)
นักวิทยาศาสตร์พบว่าใจกลางของกาแล็กซีส่วนใหญ่มีหลุมดำมวลยิ่งยวด (supermassive black hole) หมุนวนอย่างรวดเร็ว
ภาพถ่ายหลุมดำใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก Sagittarius A* โดยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon Telescope, EHT) ซึ่งประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์กว่า ๓๐๐ คน จาก ๘๐ ประเทศ ร่วมกันทำงานกว่า ๕ ปีเพื่อประมวลผล ข้อมูลจำนวนมหาศาลจากกล้องโทรทรรศน์วิทยุแปดแห่งทั่วโลกออกมาเป็นภาพที่เสมือนบันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เท่ากับโลก เนื่องจากหลุมดำ Sagittarius A* อยู่ห่างจากโลกราว ๒.๖ หมื่นปีแสง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ๕๐ ล้านกิโลเมตรจึงทำให้ใกล้เคียงกับการมองหาโดนัตบนพื้นผิวดวงจันทร์จากโลก ถือเป็นครั้งแรกที่มนุษย์สามารถบันทึกภาพหลุมดำบริเวณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก ลักษณะเป็นวงแหวนของแสงจากบริเวณโดยรอบหลุมดำ จ็อฟฟรีย์ บาวเวอร์ (Geoffrey Bower) นักดาราศาสตร์ในทีม EHT กล่าวว่า “เราต่างตกใจเมื่อพบว่าขนาดของวงแหวนนั้นเป็นไปตามการคาดการณ์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Relativity) ของไอน์สไตน์”
ภาพ : NASA
ภาพ : NASA
ขยายมุมมองกว้าง ภาพกาแล็กซีกระจัดกระจายนับไม่ถ้วนบนผืนผ้าใบสีดำ ราวกับเรียงตัวอย่างสะเปะสะปะไร้จุดหมาย หากแท้จริงกลับตรงกันข้าม มีระบบละเอียดซับซ้อนทำงานเบื้องหลังในความมืด ยึดโยงกาแล็กซีทั้งหลายเป็นสายใยคล้ายคลึงการจัดเรียงของเซลล์ประสาทในสมองมนุษย์
ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลที่แสดงถึงปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (gravitational lens) บ่งบอกว่ามีสสารที่เรามองไม่เห็น ซึ่งทำให้แสงเคลื่อนที่โค้งเบนมากกว่าที่ควรเป็นหากมีแค่สสารที่เราตรวจพบ มันไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ กับแสงและสสารทั่วไป ได้รับการขนานนามว่าสสารมืด (dark matter) เมื่อสสารมืดผ่านตัวคุณไปคุณจะไม่รู้สึก และเป็นไปได้ว่าขณะที่อ่านบทความชิ้นนี้ สสารมืดก็กำลังเคลื่อนผ่านตัวคุณอยู่
สสารมืดเป็นสสารที่มีปริมาณมากที่สุดในเอกภพ และความโน้มถ่วงของมันคือสิ่งยึดโยงกาแล็กซีจำนวนมหาศาลเข้าด้วยกันจนกลายเป็นใยเอกภพ (cosmicweb)
ภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลที่แสดงถึงปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง (gravitational lens) บ่งบอกว่ามีสสารที่เรามองไม่เห็น ซึ่งทำให้แสงเคลื่อนที่โค้งเบนมากกว่าที่ควรเป็นหากมีแค่สสารที่เราตรวจพบ มันไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ กับแสงและสสารทั่วไป ได้รับการขนานนามว่าสสารมืด (dark matter) เมื่อสสารมืดผ่านตัวคุณไปคุณจะไม่รู้สึก และเป็นไปได้ว่าขณะที่อ่านบทความชิ้นนี้ สสารมืดก็กำลังเคลื่อนผ่านตัวคุณอยู่
สสารมืดเป็นสสารที่มีปริมาณมากที่สุดในเอกภพ และความโน้มถ่วงของมันคือสิ่งยึดโยงกาแล็กซีจำนวนมหาศาลเข้าด้วยกันจนกลายเป็นใยเอกภพ (cosmicweb)
ภาพ : Nature
ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์จัดระเบียบกาแล็กซีต่าง ๆ เป็นกลุ่ม ๆ จากตำแหน่งที่ใกล้ชิดกัน กาแล็กซีทางช้างเผือกจัดอยู่ในกลุ่ม local group ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งในกลุ่มกาแล็กซีขนาดใหญ่กว่า เรียกว่า Virgo Supercluster ปี ๒๕๕๗ ทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาตินำโดย เบรนต์ ทูลลี (Brent Tully) จากมหาวิทยาลัยดาราศาสตร์ฮาวาย ศึกษาการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีรอบ ๆ กาแล็กซีทางช้างเผือกกว่า ๘,๐๐๐ กาแล็กซี ซึ่งมีทั้งกาแล็กซีที่เคลื่อนที่เข้าหากัน และกาแล็กซีที่เคลื่อนที่ห่างออกไป แล้วนำมาสร้างเป็นแผนภาพ จัดกลุ่มกาแล็กซีที่เคลื่อนที่เข้าหากันเหมือนสายธารที่ไหลไปรวมกันภายในใจกลางซึ่งมีกระจุกกาแล็กซีรวมตัวกันอยู่หนาแน่นเป็นสายหนึ่ง ขณะที่มีอีกกลุ่มเคลื่อนที่แยกห่างไปรวมกันเป็นอีกสายหนึ่ง
ทีมของทูลลีพบว่า Virgo Supercluster ซึ่งกว้างใหญ่ถึง ๑๐๐ ล้านปีแสงนั้น เป็นเพียงส่วนปลายของสายใยกาแล็กซีขนาดยักษ์ กว้างราว ๕๒๐ ล้านปีแสง ได้รับการตั้งชื่อว่า Laniakea Supercluster ส่วนสายใยกาแล็กซีขนาดยักษ์อีกสายหนึ่งที่อยู่คู่กัน เรียกว่า Perseus-Pisces Supercluster ทั้งสองนับเป็นโครงสร้างใหญ่ที่สุดในเอกภพที่เรารู้จัก
ลาเนียเคอา แปลว่าสรวงสวรรค์อันมิอาจประมาณตั้งเป็นเกียรติแก่นักเดินเรือชาวโพลินีเชียน ชาวพื้นถิ่นฮาวายผู้ใช้ความรู้จากการมองท้องฟ้านำทางการเดินเรือในทะเลแปซิฟิก
บนทะเลแห่งเอกภพนั้นน่าจะมี supercluster อีกมากมายมหาศาลรอให้เราค้นพบ และลาเนียเคอาอาจเป็นเพียงส่วนหนึ่งในโครงสร้างที่ใหญ่ยิ่งกว่าอีกก็เป็นได้ หากแต่เอกภพแผ่ขยายด้วยอัตราเร่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่าสรวงสวรรค์อันมิอาจประมาณจะค่อย ๆ ล่มสลายไปเพราะพลังงานมืด (dark energy) ที่อยู่เบื้องหลังการขยายตัวของเอกภพ
ทีมของทูลลีพบว่า Virgo Supercluster ซึ่งกว้างใหญ่ถึง ๑๐๐ ล้านปีแสงนั้น เป็นเพียงส่วนปลายของสายใยกาแล็กซีขนาดยักษ์ กว้างราว ๕๒๐ ล้านปีแสง ได้รับการตั้งชื่อว่า Laniakea Supercluster ส่วนสายใยกาแล็กซีขนาดยักษ์อีกสายหนึ่งที่อยู่คู่กัน เรียกว่า Perseus-Pisces Supercluster ทั้งสองนับเป็นโครงสร้างใหญ่ที่สุดในเอกภพที่เรารู้จัก
ลาเนียเคอา แปลว่าสรวงสวรรค์อันมิอาจประมาณตั้งเป็นเกียรติแก่นักเดินเรือชาวโพลินีเชียน ชาวพื้นถิ่นฮาวายผู้ใช้ความรู้จากการมองท้องฟ้านำทางการเดินเรือในทะเลแปซิฟิก
บนทะเลแห่งเอกภพนั้นน่าจะมี supercluster อีกมากมายมหาศาลรอให้เราค้นพบ และลาเนียเคอาอาจเป็นเพียงส่วนหนึ่งในโครงสร้างที่ใหญ่ยิ่งกว่าอีกก็เป็นได้ หากแต่เอกภพแผ่ขยายด้วยอัตราเร่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่าสรวงสวรรค์อันมิอาจประมาณจะค่อย ๆ ล่มสลายไปเพราะพลังงานมืด (dark energy) ที่อยู่เบื้องหลังการขยายตัวของเอกภพ
OBSERVABLE
UNIVERSE
UNIVERSE
“พระเจ้าอาจมีอยู่ แต่วิทยาศาสตร์สามารถอธิบายจักรวาลโดยไม่จำเป็นต้องพึ่งผู้สร้าง” สตีเฟน ฮอว์กิง นักฟิสิกส์และนักจักรวาลวิทยา
หากล่องเรือบนทะเลกว้างในวันฟ้าใส พระอาทิตย์เปิดเผยแสงตกกระทบผืนน้ำ ปลายฟ้าบรรจบผืนน้ำทอดตัวเป็นริ้วงดงาม ไม่ว่าจะเคลื่อนไปทางใด เส้นขอบฟ้าเบื้องหน้าราวเป็นจุดสิ้นสุดเมื่อขยับเข้าใกล้ก็เหมือนได้ยลขอบโลกหากแต่ล่องไปเท่าไรเส้นขอบก็ยังคงอยู่ไม่มีวันที่จะก้าวข้ามพ้น
จินตนาการเปรียบดั่งกรอบจำกัดของการรับรู้ เสมือนทรงกลมล้อมรอบ ๓๖๐ องศา สุดขอบการรับรู้ก็คือขอบของทรงกลม เช่นเดียวกับการล่องไปในสายธารแห่งเอกภพ แม้เราจะมีเครื่องมือทรงพลังอย่างกล้องโทรทรรศน์ที่ทำให้วิสัยทัศน์กว้างขึ้นจนอาจมองย้อนไปช่วงเวลาที่จักรวาลยังเป็นทารกแต่ก็ยังมีพื้นที่นอกเหนือการสังเกตตรวจสอบอยู่เสมอ เพราะเราถูกจำกัดอยู่ใน “เอกภพที่สังเกตได้” (observable universe)
ขณะเดียวกันหากมีสิ่งมีชีวิตในตำแหน่งอื่นของเอกภพ พวกเขาก็อาจไม่เห็นเรา หรือจะเห็นเราได้ก็ต่อเมื่อเราอยู่ในเอกภพที่สังเกตได้ของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าเอกภพถือกำเนิดเมื่อราว ๆ ๑.๓๘ หมื่นล้านปีที่แล้วและมีรัศมีประมาณ ๔.๖ หมื่นล้านปีแสง เนื่องจากแสงเดินทางด้วยความเร็วจำกัด ๓ แสนกิโลเมตรต่อวินาทีจึงอาจมีแสงจากส่วนอื่นของเอกภพที่ยังมาไม่ถึงโลก
คำตอบของคำถามที่ว่าอะไรอยู่นอกเหนือไปจากขอบเอกภพที่สำรวจได้ของเราจึงยังคงเป็นปริศนา
ความฝันสูงสุดของนักจักรวาลวิทยา คือการเข้าใจกลไกของจุดกำเนิดและจุดจบของเอกภพ แต่ใครเล่าจะเป็นพยานชั่วขณะที่ปราศจาก “พื้นที่” และ “เวลา”
จินตนาการเปรียบดั่งกรอบจำกัดของการรับรู้ เสมือนทรงกลมล้อมรอบ ๓๖๐ องศา สุดขอบการรับรู้ก็คือขอบของทรงกลม เช่นเดียวกับการล่องไปในสายธารแห่งเอกภพ แม้เราจะมีเครื่องมือทรงพลังอย่างกล้องโทรทรรศน์ที่ทำให้วิสัยทัศน์กว้างขึ้นจนอาจมองย้อนไปช่วงเวลาที่จักรวาลยังเป็นทารกแต่ก็ยังมีพื้นที่นอกเหนือการสังเกตตรวจสอบอยู่เสมอ เพราะเราถูกจำกัดอยู่ใน “เอกภพที่สังเกตได้” (observable universe)
ขณะเดียวกันหากมีสิ่งมีชีวิตในตำแหน่งอื่นของเอกภพ พวกเขาก็อาจไม่เห็นเรา หรือจะเห็นเราได้ก็ต่อเมื่อเราอยู่ในเอกภพที่สังเกตได้ของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าเอกภพถือกำเนิดเมื่อราว ๆ ๑.๓๘ หมื่นล้านปีที่แล้วและมีรัศมีประมาณ ๔.๖ หมื่นล้านปีแสง เนื่องจากแสงเดินทางด้วยความเร็วจำกัด ๓ แสนกิโลเมตรต่อวินาทีจึงอาจมีแสงจากส่วนอื่นของเอกภพที่ยังมาไม่ถึงโลก
คำตอบของคำถามที่ว่าอะไรอยู่นอกเหนือไปจากขอบเอกภพที่สำรวจได้ของเราจึงยังคงเป็นปริศนา
ความฝันสูงสุดของนักจักรวาลวิทยา คือการเข้าใจกลไกของจุดกำเนิดและจุดจบของเอกภพ แต่ใครเล่าจะเป็นพยานชั่วขณะที่ปราศจาก “พื้นที่” และ “เวลา”
Wikipedia, Pablo
ภาพ Ultra Deep Field ที่เกิดจากการรวมภาพถ่ายในบริเวณเดียวกัน กว่า ๑๐ ปีของกล้องฮับเบิล แสดงบริเวณเก่าแก่ของเอกภพที่มีอายุราว ๑.๓๒ หมื่นล้านปี
Record
of Everything
of Everything
แสงทั้งช่วงคลื่นที่ตามองเห็นและมองไม่เห็น เป็นบันทึกอันเลอค่าที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ตามรอยแกะดาว เข้าใจการถือกำเนิดและพัฒนาการของสรรพสิ่งในเอกภพ ทั้งยังสามารถคำนวณอายุ สารตั้งตน และคาดการณ์กลไกที่ควบคุมการดำเนินไปของเอกภพ
กว่าที่แสงจากดวงจันทร์จะมากระทบตาเรานั้นเหลื่อมประมาณ ๑ วินาที ดังนั้นเวลาที่มองดวงจันทร์ เราเห็นอดีตของดวงจันทร์เมื่อวินาทีที่แล้ว ขณะมองดวงดาวส่วนใหญ่บนฟากฟ้านั้นซึ่งอยู่ห่างประมาณ ๑๐-๑๐๐ ปีแสง เท่ากับเรามองอดีตเมื่อ ๑๐-๑๐๐ ปีก่อนของดาวดวงนั้น ในทางกลับกัน ณ เวลานี้ก็มีดวงดาวที่กำลังเห็นการล่มสลายของเผ่าพันธุ์ไดโนเสาร์บนโลกเมื่อ ๖๕ ล้านปีก่อนเช่นกัน
วัตถุไกลสุดขอบเอกภพที่ตรวจพบได้จากกล้องโทรทรรศน์ช่วงคลื่นอินฟราเรด คือควอซาร์ P172+18 หรือหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ปล่อยคลื่นวิทยุพลังงานสูง ถือกำเนิดขึ้นเมื่อ ๗๘๐ ล้านปีหลังกำเนิดเอกภพ แปลว่าเราได้พบบันทึกของเอกภพจาก ๑.๓ หมื่นล้านปีที่แล้ว
กว่าที่แสงจากดวงจันทร์จะมากระทบตาเรานั้นเหลื่อมประมาณ ๑ วินาที ดังนั้นเวลาที่มองดวงจันทร์ เราเห็นอดีตของดวงจันทร์เมื่อวินาทีที่แล้ว ขณะมองดวงดาวส่วนใหญ่บนฟากฟ้านั้นซึ่งอยู่ห่างประมาณ ๑๐-๑๐๐ ปีแสง เท่ากับเรามองอดีตเมื่อ ๑๐-๑๐๐ ปีก่อนของดาวดวงนั้น ในทางกลับกัน ณ เวลานี้ก็มีดวงดาวที่กำลังเห็นการล่มสลายของเผ่าพันธุ์ไดโนเสาร์บนโลกเมื่อ ๖๕ ล้านปีก่อนเช่นกัน
วัตถุไกลสุดขอบเอกภพที่ตรวจพบได้จากกล้องโทรทรรศน์ช่วงคลื่นอินฟราเรด คือควอซาร์ P172+18 หรือหลุมดำมวลยิ่งยวดที่ปล่อยคลื่นวิทยุพลังงานสูง ถือกำเนิดขึ้นเมื่อ ๗๘๐ ล้านปีหลังกำเนิดเอกภพ แปลว่าเราได้พบบันทึกของเอกภพจาก ๑.๓ หมื่นล้านปีที่แล้ว
Hubble Space Telescope
กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ตั้งชื่อตามนักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน Edwin Hubble ขึ้นสู่วงโคจรเมื่อเดือนเมษายน ๒๕๓๓ เป็นเครื่องมือสำคัญที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหลักฐานมากมายบนท้องฟ้าด้วยการโคจรอยู่นอกโลก ภาพที่บันทึกจึงไม่ถูกรบกวนจากชั้นบรรยากาศ
BABY
UNIVERSE
UNIVERSE
“เอกภพนั้นอยู่ภายในเรา เราถูกสรรค์สร้างจากส่วนประกอบของดวงดาว เราคือหนทางที่ทำให้เอกภพได้รู้จักตนเอง”
คาร์ล เซแกน
นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน
คาร์ล เซแกน
นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน
การโต้เถียงในเบื้องต้นเกี่ยวกับการถือกำเนิดของเอกภพ หลัก ๆ แล้วมีสองแนวคิดที่ต่างกันคนละขั้ว แบบแรกคือสมมุติฐานว่าจักรวาลเกิดจากบางสิ่ง และอีกแบบคือจักรวาลเป็นอยู่แบบนี้มาตลอด ไร้จุดเริ่มต้น
หลักการของวิทยาศาสตร์ คือการตั้งสมมุติฐานและการตรวจสอบสมมุติฐาน หากแต่นักจักรวาลวิทยาต้องเผชิญปัญหาตั้งแต่เริ่มต้น เพราะไม่อาจทดลองเพื่อพิสูจน์ตรวจสอบได้ ดังนั้นหากคุณเลือกทำสายงานนี้สมัยที่การโต้เถียงยังคุกรุ่น คุณอาจถูกดูแคลนว่าไม่ใช่วิทยาศาสตร์แท้จริง เพราะความจริงต้องตรวจสอบและทดลองได้
จุดเปลี่ยนสำคัญเมื่อความฝันและทฤษฎีกลายเป็นความจริง คือ “ภาพถ่ายทารกของเอกภพ” (“baby picture of the universe”) โดยดาวเทียม COBE (Cosmic Background Explorer) ที่ส่งขึ้นไปในอวกาศตั้งแต่ปี ๒๕๓๒-๒๕๓๖ เพื่อถ่ายภาพรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (CMB) ซึ่งเป็นหลักฐานสนับสนุนทฤษฎีการกำเนิดเอกภพจากบิ๊กแบง (Big Bang) และทำให้นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จอห์น เมเทอร์ (John Mather) และ จอร์จ สมูต (George Smoot) ได้รับรางวัลโนเบล
สาขาฟิสิกส์ในปี ๒๕๔๙
หลักการของวิทยาศาสตร์ คือการตั้งสมมุติฐานและการตรวจสอบสมมุติฐาน หากแต่นักจักรวาลวิทยาต้องเผชิญปัญหาตั้งแต่เริ่มต้น เพราะไม่อาจทดลองเพื่อพิสูจน์ตรวจสอบได้ ดังนั้นหากคุณเลือกทำสายงานนี้สมัยที่การโต้เถียงยังคุกรุ่น คุณอาจถูกดูแคลนว่าไม่ใช่วิทยาศาสตร์แท้จริง เพราะความจริงต้องตรวจสอบและทดลองได้
จุดเปลี่ยนสำคัญเมื่อความฝันและทฤษฎีกลายเป็นความจริง คือ “ภาพถ่ายทารกของเอกภพ” (“baby picture of the universe”) โดยดาวเทียม COBE (Cosmic Background Explorer) ที่ส่งขึ้นไปในอวกาศตั้งแต่ปี ๒๕๓๒-๒๕๓๖ เพื่อถ่ายภาพรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพ (CMB) ซึ่งเป็นหลักฐานสนับสนุนทฤษฎีการกำเนิดเอกภพจากบิ๊กแบง (Big Bang) และทำให้นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จอห์น เมเทอร์ (John Mather) และ จอร์จ สมูต (George Smoot) ได้รับรางวัลโนเบล
สาขาฟิสิกส์ในปี ๒๕๔๙
ภาพ : NASA/ESA
หลังจากนั้นในปี ๒๕๔๖ กล้องโทรทรรศน์บนยานสำรวจอวกาศ Planck ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) ได้ถ่ายภาพ CMB ที่ชัดเจนและละเอียดที่สุดของ baby universe ซึ่งมีอายุ ๓.๘ แสนปี หลังบิ๊กแบง แต่นับเป็นช่วงเวลาแสนยาวนานสำหรับมนุษย์ หากเทียบว่าอายุเอกภพ ณ ปัจจุบัน ๑.๓๘ หมื่นล้านปี เท่ากับ
คนอายุ ๘๐ ปี ภาพนี้ก็จะเป็นใบหน้าของทารกอายุได้ ๑๙ ชั่วโมง
คนอายุ ๘๐ ปี ภาพนี้ก็จะเป็นใบหน้าของทารกอายุได้ ๑๙ ชั่วโมง
Imperfect
Universe
Universe
มิจิโอะ คากุ (Michio Kaku) นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกัน ยกตัวอย่างว่าให้ลองนึกถึงเอ็มบริโอ เซลล์ที่ยังไม่แบ่งตัวในช่วงแรกนั้นสมบูรณ์และสมมาตร ไม่ว่าจะมองจาก
มุมไหน หากแต่ความงามสมบูรณ์นั้นไร้ประโยชน์ เพราะ ไม่สามารถมีปฏิกิริยากับสภาพแวดล้อม เช่นเดียวกันกับเอกภพ เขาเชื่อว่าเอกภพเคยอยู่ในสภาวะสมมาตรและสมบูรณ์ แต่สภาวะนี้หยุดนิ่งและไม่สามารถก่อให้เกิดสรรพสิ่ง เอกภพไม่อาจก่อกำเนิดหากตัวแปรทุกอย่างสมบูรณ์แบบ
มุมไหน หากแต่ความงามสมบูรณ์นั้นไร้ประโยชน์ เพราะ ไม่สามารถมีปฏิกิริยากับสภาพแวดล้อม เช่นเดียวกันกับเอกภพ เขาเชื่อว่าเอกภพเคยอยู่ในสภาวะสมมาตรและสมบูรณ์ แต่สภาวะนี้หยุดนิ่งและไม่สามารถก่อให้เกิดสรรพสิ่ง เอกภพไม่อาจก่อกำเนิดหากตัวแปรทุกอย่างสมบูรณ์แบบ
ภาพถ่ายในปี ๒๕๓๒ โดย COBE (Cosmic Background Explorer) มีความละเอียดต่ำ แต่ถึงกระนั้นก็ยังเป็นที่จับตามองของสื่อทั่วโลกว่าเป็น “ใบหน้าของพระเจ้า”
ภาพ : NASA/ESA
ภาพ : NASA/ESA
หากเรามองลงไปในหุบเหวไร้ก้น จะมีอะไรมองตอบกลับมาหรือเปล่า ?
หลุมดำ (black hole) สร้างความประหวั่นแม้เพียงเอ่ยนาม พื้นที่ปริศนาซึ่งกลืนกินทุกสรรพสิ่งที่เข้าใกล้ แม้แต่แสงและดวงดาวบนฟ้า หากแต่นักจักรวาลวิทยากลับถูกดึงดูดเข้าใกล้ความลึกลับ ทรงพลัง และเสน่ห์อันน่าประหลาด
หลุมดำมีสองส่วนหลัก คือ ขอบฟ้าเหตุการณ์ (event horizon) ซึ่งเป็นขอบเขตของหลุมดำที่กาลอวกาศ (spacetime) โค้งมากจนแม้แต่แสงก็ไม่อาจหลบหนีออกมาและจุดศูนย์กลางของหลุมดำที่เรียกว่าซิงกูลาริตี (singularity) ที่ซึ่งกาลอวกาศมีความโค้งเป็นอนันต์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คาดการณ์การมีอยู่ของหลุมดำ หลุมขาว ซึ่งเป็นสิ่งแปลกประหลาดที่แม้แต่ไอน์สไตน์เองก็ไม่เชื่อว่ามีอยู่จริง หลักฐานแรก ๆ เกี่ยวกับหลุมดำได้รับการค้นพบจากการตรวจจับคลื่นรังสีเอกซ์เข้มข้นที่ปลดปล่อยจากกลุ่มดาวหรือการเคลื่อนที่แปลกประหลาดของดวงดาวจากอิทธิพลของมวลมหาศาลที่มองไม่เห็น
ในปี ๒๕๕๘ หอสังเกตการณ์ LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ซึ่งมีเครื่องมือตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง สามารถจับสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งแรก และแปลความหมายได้ว่าเกิดจากหลุมดำสองหลุมกำลังรวมกันเป็นหลุมดำเดียว พร้อมกับปลดปล่อยพลังงานเป็นคลื่นความโน้มถ่วงแผ่กระจายออกไปอย่างรุนแรงจากที่ห่างไกลราว ๑,๓๐๐ ล้านปีแสงมาถึงโลก
LIGO ยืนยันการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ระบบหลุมดำคู่ และเป็นครั้งแรกที่ค้นพบหลุมดำมวลดาวฤกษ์ (stellar-mass black hole) ที่มีมวลมากกว่า ๒๕ เท่าของมวลดวงอาทิตย์
หลุมดำมีสองส่วนหลัก คือ ขอบฟ้าเหตุการณ์ (event horizon) ซึ่งเป็นขอบเขตของหลุมดำที่กาลอวกาศ (spacetime) โค้งมากจนแม้แต่แสงก็ไม่อาจหลบหนีออกมาและจุดศูนย์กลางของหลุมดำที่เรียกว่าซิงกูลาริตี (singularity) ที่ซึ่งกาลอวกาศมีความโค้งเป็นอนันต์ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ คาดการณ์การมีอยู่ของหลุมดำ หลุมขาว ซึ่งเป็นสิ่งแปลกประหลาดที่แม้แต่ไอน์สไตน์เองก็ไม่เชื่อว่ามีอยู่จริง หลักฐานแรก ๆ เกี่ยวกับหลุมดำได้รับการค้นพบจากการตรวจจับคลื่นรังสีเอกซ์เข้มข้นที่ปลดปล่อยจากกลุ่มดาวหรือการเคลื่อนที่แปลกประหลาดของดวงดาวจากอิทธิพลของมวลมหาศาลที่มองไม่เห็น
ในปี ๒๕๕๘ หอสังเกตการณ์ LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ซึ่งมีเครื่องมือตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง สามารถจับสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งแรก และแปลความหมายได้ว่าเกิดจากหลุมดำสองหลุมกำลังรวมกันเป็นหลุมดำเดียว พร้อมกับปลดปล่อยพลังงานเป็นคลื่นความโน้มถ่วงแผ่กระจายออกไปอย่างรุนแรงจากที่ห่างไกลราว ๑,๓๐๐ ล้านปีแสงมาถึงโลก
LIGO ยืนยันการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ระบบหลุมดำคู่ และเป็นครั้งแรกที่ค้นพบหลุมดำมวลดาวฤกษ์ (stellar-mass black hole) ที่มีมวลมากกว่า ๒๕ เท่าของมวลดวงอาทิตย์
ภาพ : Sarocha T., Ra-V
อะไรเล่าจะถ่อมตัวเราได้เท่ากับการเรียนรู้ว่า วันหนึ่งจักรวาลงดงามที่เราเห็นบนท้องฟ้ายามค่ำคืนจะขยายตัวจนเราไม่อาจมองเห็นดวงดาวบนท้องฟ้า
ห้วงเวลาพัดพาให้อายุขัยของทุกสรรพสิ่งมาบรรจบ ดวงดาวแตกดับ มอดดำ
“หลุมดำ” เข้ากลืนกินทุกสรรพสิ่ง หลงเหลือเพียงเศษซากหนาวเย็นในกาแล็กซีไร้แสง
ม่านหมอกดำมืดประดับด้วยประกายแสง
เร้นกายใต้ผืนผ้าใบแห่งพื้นที่และกาลเวลา
สิ่งใดที่เผลอเข้าใกล้
ดับสูญ
แหลกสลาย
เป็นอื่น
ปลายเหวที่แสงของเราไม่อาจส่องไปถึง
ห้วงเวลาพัดพาให้อายุขัยของทุกสรรพสิ่งมาบรรจบ ดวงดาวแตกดับ มอดดำ
“หลุมดำ” เข้ากลืนกินทุกสรรพสิ่ง หลงเหลือเพียงเศษซากหนาวเย็นในกาแล็กซีไร้แสง
ม่านหมอกดำมืดประดับด้วยประกายแสง
เร้นกายใต้ผืนผ้าใบแห่งพื้นที่และกาลเวลา
สิ่งใดที่เผลอเข้าใกล้
ดับสูญ
แหลกสลาย
เป็นอื่น
ปลายเหวที่แสงของเราไม่อาจส่องไปถึง
“ในมุมมองใหม่นี้ เอกภพของเราอาจเปรียบเสมือนฟองอากาศที่ล่องลอยออกมาจากผืนทะเลขนาดใหญ่ โดยมีฟองอากาศถือกำเนิดขึ้นตลอดเวลา”
มิจิโอะ คากุ
นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกัน
มิจิโอะ คากุ
นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกัน
ภาพบนผืนฟ้ายามค่ำคืนไม่เพียงบอกถึงความเป็นไปได้ไม่รู้จบ นอกเหนือแผ่นฟ้า หากแต่เป็นเสียงกระซิบกระซาบจากวิญญาณในอดีตกาล ภาพสิ่งที่เคยมีอยู่ สิ่งที่เคยเกิด แต่มิใช่ภาพแห่งอนาคต
นักวิทยาศาสตร์พยายามปลดเปลื้องปริศนากลไกของเอกภพ
เพื่อคาดการณ์อนาคต เราเข้าใกล้ความจริงมากขึ้น แต่ขณะเดียวกันกลับทำให้เรามองเห็นว่าระยะทางในตอนแรกเป็นเพียงภาพลวงตาจากกรอบการรับรู้ที่จำกัด
จากกลศาสตร์คลาสสิกของนิวตันสู่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ที่ใช้อธิบายทุกความเป็นไปของสรรพสิ่งในเอกภพกว้างใหญ่ แต่กลับไม่อาจอธิบายสภาวะภายในซิงกูลาริตี ณ ใจกลางหลุมดำ ที่ซึ่งความโน้มถ่วงมหาศาลได้ทำลายทั้ง “พื้นที่” “เวลา” และกฎทางฟิสิกส์ทั้งปวงที่มนุษย์ได้ค้นพบ
อีกแนวคิดที่น่าสนใจคือการกำเนิดของหลุมดำอาจถือเป็นการถือกำเนิดของอีกเอกภพ หากแต่เป็นสิ่งนอกเหนือความสามารถของเราจะตรวจสอบได้ในขณะนี้
ต้นรากของสรรพสิ่งอันหลอมรวมเป็นเราร้อยเรียงไปไกลกว่าจินตนาการของมนุษย์
มีเพียงความใคร่รู้ไม่รู้จบที่ธรรมชาติมอบให้เราเพื่อหาภาพจบอันสมบูรณ์
นี่คือจุดเริ่มต้น
นักวิทยาศาสตร์พยายามปลดเปลื้องปริศนากลไกของเอกภพ
เพื่อคาดการณ์อนาคต เราเข้าใกล้ความจริงมากขึ้น แต่ขณะเดียวกันกลับทำให้เรามองเห็นว่าระยะทางในตอนแรกเป็นเพียงภาพลวงตาจากกรอบการรับรู้ที่จำกัด
จากกลศาสตร์คลาสสิกของนิวตันสู่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ที่ใช้อธิบายทุกความเป็นไปของสรรพสิ่งในเอกภพกว้างใหญ่ แต่กลับไม่อาจอธิบายสภาวะภายในซิงกูลาริตี ณ ใจกลางหลุมดำ ที่ซึ่งความโน้มถ่วงมหาศาลได้ทำลายทั้ง “พื้นที่” “เวลา” และกฎทางฟิสิกส์ทั้งปวงที่มนุษย์ได้ค้นพบ
อีกแนวคิดที่น่าสนใจคือการกำเนิดของหลุมดำอาจถือเป็นการถือกำเนิดของอีกเอกภพ หากแต่เป็นสิ่งนอกเหนือความสามารถของเราจะตรวจสอบได้ในขณะนี้
ต้นรากของสรรพสิ่งอันหลอมรวมเป็นเราร้อยเรียงไปไกลกว่าจินตนาการของมนุษย์
มีเพียงความใคร่รู้ไม่รู้จบที่ธรรมชาติมอบให้เราเพื่อหาภาพจบอันสมบูรณ์
นี่คือจุดเริ่มต้น
>
อ่านต่อ EP.2