BIG BANG

เป็น blog แรกในหมวดนี้ ,

ผู้เขียน: บทความข้างล่างต่อไปนี้ รวมไปถึงซีรีส์ทั้งหมดที่จะถูกเขียนลงบนหมวด The Universe และ Hubble Space Telescope ถูกเขียนและเรียบเรียงโดยเจ้าของ blog ที่ส่วนหนึ่งเกิดจากการค้นคว้าอ่านจาก Internet และการปะติดปะต่อความคิดเอาเองจากความเข้าใจ ซึ่งนั่นหมายความว่าเจ้าของ blog ไม่ได้ผ่านการศึกษาจากศาสตร์แขนงนี้โดยตรง.. เนื้อความต่างๆ อาจจะมีคลาดเคลื่อนจากความจริงหรือความรู้ปัจจุบันไปบ้างไม่มากก็น้อย อนึ่ง.. เจ้าของ blog เอง ก็จะพยายามเขียนเป็นภาษาชาวบ้านให้ผู้อ่านทั่วไปสามารถอ่านเข้าใจได้อย่างตรงไปตรงมา แต่บางครั้งมันก็จะมีศัพย์แสงที่ยากแก่คนทั่วไป จึงแจ้งให้ทราบฉะนั้นแล...

NOTE: Big Bang Theory นั้นไซร้เป็นเพียงแค่ทฤษฎีซึ่งไม่มีใครสามารถพิสูจน์ได้ว่าจริงหรือว่าไม่จริง(แน่นอนว่าเจ้าของ blog ก็ด้วย) เพียงแต่มีหลักฐาน"บางชิ้น" ที่เชื่อว่ามันมีอยู่จริง และแน่นอนว่ามันก็มีหลักฐานหรือข้อโต้แย้งบางอย่างที่ทำให้เชื่อได้ว่า.. มันไม่น่ามีอยู่จริง.. บทความต่อไปนี้ จะเล่าถึงลำดับเหตการณ์ในครั้งกระโน้น ที่เป็นที่มาขอเจ้า BIG BANG และจะได้เห็นลำดับความคิด การต่อยอดจากปัญหาสู่เดิมปัญหาใหม่ๆ จากความรู้เก่าๆสู่ความรู้ใหม่ๆ... ซึ่งนั่นคือ "การพัฒนา"



..


..



Universe หรือ เอกภพในภาษาไทย ยังคงไว้ซึ่งปริศนานานัปการที่ยังคงเฝ้ารอให้นักวิทยาศาสตร์-ดาราศาสตร์ค้นหาคำอธิบาย กุญแจที่ใช้ไขประตูสู่คำตอบทุกๆคำตอบสำหรับเอกภพ มันคือกุญแจดอกเดียวกับที่ใช้ไขประตู ที่ว่าเรามีตัวตนได้อย่างไร ไม่ใช่แค่มนุษย์เกิดมาได้อย่างไร ที่มาของสัตว์เซลล์เดียว หรือการถือกำเนิดของระบบสุริยะหรือว่าโลกก็ดี มันคือจุดเริ่มต้นที่แท้จริงของทุกสรรพสิ่งที่กล่าวไว้ข้างต้น มันไม่ได้เริ่มจากไฮโดรเจน ออกซิเจน หรือคาร์บอน มันเริ่มจากสิ่ง.. และสภาวะที่เรายากที่จะจินตนาการถึง ทุกอย่างเริ่มจากศูนย์.... BIG BANG!!


อย่างที่หลายๆคนทราบกันดี เอกภพหรือ... จักรวาล.. นั้นกว้างใหญ่ไพศาล อะไรก็ตามที่อยู่ขอบเขตเดียวกับเรา อะไรก็ตามที่เราสังเกตได้ หรือสามารถสังเกตได้.. ที่เราสัมผัสหรือว่ารับรู้ถึงการมีอยู่ของมันได้ไม่ว่ารูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง นั่นเรียกว่า สิ่งนั้นอยู่ในเอกภพเดียวกับเรา เอกภพ.. จึงหมายถึงทุกๆสิ่ง และแน่นอนว่า การกำเนิดเอกภพก็เป็นการกำเนิดทุกๆสรรพสิ่งด้วย นั่นคือสิ่งที่ BIG BANG ถูกประติดปะต่อพัฒนาเรื่อยมา


ทฤษฎี BIG BANG ไม่ได้ถูกคิดขึ้นมามั่วๆซั่วๆด้วยความคิดปิ๊งปั๊งของใครคนใดคนหนึ่ง มันมีที่มาที่ไปอย่างจัดเจนและก็น่าฉงน... Edwin Hubble คือบิดาของทฤษฎีนี้.. เค้าเป็นนักวิทยาศาสตร์-ดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ที่นำไปสู่ดาราศาสตร์ยุคใหม่ มันเริ่มต้นด้วยการที่ Hubble ค้นพบปรากฏการณ์ RED-SHIFT ที่เหมือนกับการเปิดกะลาให้นักดาราศาสตร์สมัยนั้น มองเอกภพด้วยมุมมองที่เปลี่ยนไป

คำถาม..

อะไรคือ RED-SHIFT??



RED-SHIFT แปลเป็นไทยง่ายๆคือการเลื่อนไปทางแดง..
สำหรับคนที่เข้าใจวิทยาศาสตร์อยู่แล้วคงจะเคยได้ยินปรากฎการณ์ Doppler ในคลื่น(เสียง) ยกตัวอย่างเช่น รถพยาบาลที่เปิดไซเรนกำลังวิ่งอยู่ คนที่อยู่ด้านหน้ารถกับด้านหลังรถ จะได้ยินเสียงไซเรนไม่เหมือนกัน ผลจากการที่รถวิ่ง ทำให้คลื่นเสียงที่คนที่ยื่นอยู่ด้านหน้ารถได้ยิน จะมีความถี่สูงกว่าเสียงที่ผู้ที่ยืนอยู่หลังรถได้ยิน นี่เป็นปรากฎการณ์ที่เกิดจากแหล่งกำเนิดคลื่นมีการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์กับจุดที่รับคลื่น





ภาพนี้แสดงถึงปรากฎการ Doppler ในคลื่น จากภาพ แหล่งกำเนิดคลื่นเคลื่อนที่จากขวาไปซ้าย ทำให้ความถี่ด้านซ้ายมีค่าสูงกว่าอีกนัยหนึ่งก็คือมีความความคลื่นสั้นกว่านั่นเอง


เอาหล่ะ ที่ยกตัวอย่างคลื่นเสียงในรถพยาบาล.. ในทางเดียวกัน.. คลื่นแสงก็มีผลแบบเดียวกัน เพราะแสงสามารถประพฤติตนในรูปแบบคลื่นได้ (*แสงประพฤติตนได้ในสองรูปแบบคือ รูปแบบอนุภาคในปรากฏการณ์ Photoelectic และรูปแบบคลื่นในปรากฏการณ์การแทรกสอด ซึ่งจะขอละไว้) ดูรูปปรากฏการณ์ RED-SHIFT ในแสงในภาพด้านล่าง เพื่อที่จะเข้าใจได้ง่ายขึ้น




ภาพนี้อธิบายให้เห็นอย่างชัดเจนว่า เมื่อแหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนที่เข้าหาเรา แสงจะ SHIFT (หรือเลื่อน) ทางน้ำเงิน ถ้าเคลื่อนที่ห่างออกไป แสงจะเลื่อนไปทางแดง


ทำไมถึงเป็นแบบนี้?

ถ้าหากเราไปดู Spectrum ของแสง... มันจะประกอบไปด้วย ...ม่วง น้ำเงิน ฟ้า เขียว เหลือง แสด แดง... อันนี้คือย่านความถี่ที่ตามนุษย์มองเห็น โดยที่ความถี่จากสูงไปมาก ไล่จากสีม่วงสูงที่สุด->สีแดงต่ำที่สุด ถ้าหากแสง ณ จุดกำเนิดคือสีเหลือง การ RED-SHIFT คือการเลื่อนไปทางสีแดง คือแทนที่จะเห็นเป็นสีเหลือง มันก็อาจจะกลายเป็นส้มๆ หรือออกโทนแดงๆ เลื่อนมากเลื่อนน้อยขึ้นอยู่กับความเร็วสัมพัธท์ระหว่างจุดกำเนิดและจุดรับ

ในทางกลับกัน ถ้าหาก BLUE-SHIFT คือการเลื่อนไปทางน้ำเงิน และเช่นกัน ถ้าหากความเร็วสัมพัทธ์มาก มันก็จะออกไปทางฟ้าๆ หรือน้ำเงินๆ ถ้ามากกว่านั้นอีก ก็อาจจะทะลุย่านความถี่ที่ตามองเห็นได้ กลายเป็นรังสี ultra violet ไป...


กลับมาดูที่ RED-SHIFT ของเรากันต่อ

เมื่อดูกราฟ spectrum ด้านล่าง จะเห็นว่า การเลื่อนไปทางสีแดง(เลื่อนขวา) คือการที่ความถี่นั้นต่ำลง (ในกราฟ แสดงเป็นความยาวคลื่น จากซ้ายไปขวา ความยาวคลื่นเพิ่ม ขณะที่ความถี่จะลด) ดังนั้น การค้นพบ RED-SHIFT ของ Hubble บอกให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า แสงจากระยะทางยิ่งไกล... ก็ยิ่งเคลื่อนที่ห่างออกจากเราด้วยความเร็วที่สูงขึ้น



Spectrum ของแสงในย่านความถี่ที่ตามองเห็นได้(Visible Light) ไล่จากความถี่สูงสุดทางซ้ายมือ ไปความถี่ต่ำสุดทางขวามือ



โยงกลับมาที่ Hubble.. เริ่มจากที่สมัยก่อนนั้น นักดาราศาสตร์จะทุ่มเวลาส่วนใหญ่ไปกับการเฝ้ามองท้องฟ้ายามค่ำคืน.. Hubble ก็เป็นหนึ่งในนั้น ยิ่งเฝ้ามองและจดบันทุกหมู่ดาวมากเท่าไหร่ Hubble ก็ค้นพบว่า ดาวที่ห่างไกลออกไป สีมันจะออกไปทางโทนแดงมากเท่านั้น (จริงๆมีการคำนวนหา RED-SHIFT ที่แม่นยำซึ่งจะขอละเอาไว้ในที่นี้ เดี๋ยวมีเวลาค่อยเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้อีกทีหนึ่ง)

กราฟด้านล่างเป็นข้อยืนยันการค้นพบของ Hubble
ด้านซ้ายเป็นข้อมูลที่ Hubble บันทึกไว้ ส่วนขวามือเป็นส่วนที่นักดาราศาสตร์ยุคหลังบันทึกเพิ่มขึ้นมาซึ่งvอุปกรณ์สังเกตการณ์มีการพัฒนาต่อมา




จากกราฟจะเห็นได้ว่า ยิ่งเพิ่มระยะห่างเท่าไหร่(แกนนอน) อัตราการ SHIFT(แกนตั้ง) ก็เพิ่มไปตามสัดส่วนนั้น



เมื่อเราได้ข้อมูลมาแล้วว่า ดาราจักรยิ่งไกลออกไป ก็ยิ่งเคลื่อนที่ห่างออกจากเราเร็วขึ้น แต่ไม่ใช่เท่านั้น แต่ละดาราจักรต่างก็เคลื่อนที่ห่างออกจากกันเช่นกัน
คุณลักษณะของเอกภพเช่นนี้ เราเรียกมันว่าการขยายตัวของเอกภพ (Expansion of the Universe) และ RED-SHIFT สื่อความหมายโดยตรงถึงการขยายตัวนั้น ดังนั้นไม่ว่าเราจะพูดคำไหนออกมัน มันคือหมายหมายเดียวกัน

ข้อสงสัยสำหรับนักวิทยาศาสตร์ดาราศาสตร์ก็คือ ถ้าหากเอกภพมันขยายตัวอยู่ตลอดเวลา... แสดงว่า
- ก่อนหน้าที่จะมีขนาดกว้างใหญ่ไพศาลในปัจจุบัน มันเคยมีขนาดที่เล็กกว่านี้
- การขยายตัวด้วยความเร่งของมัน(จะขอขยายความที่หลัง) ทำให้เชื่อได้ว่า ถ้าหากเราย้อนเวลากลับไปเรื่อยๆ เราก็จะพบว่าขนาดของเอกภพนั้นเล็กลงเรื่อยๆเช่นกัน และถ้าหากเราย้อนกลับไปจนถึงยุดที่ก่อนจะกลายเป็นเอกภพ มันเคยเป็นอะไรมาก่อน?
- เราเชื่อว่า ก่อนที่จะเป็นเอกภพที่เรารู้จัก สภาพตอนนั้นคือสสารที่อัดตัวกันแน่นยิ่งยวด(หนาแน่นกว่านิวตรอน) และเกิดการระเบิดครั้งใหญ่ เราเรียกปรากฏการณ์ ณ การระเบิดครั้งนั้นว่า BIG BANG



ปล. เขียนมาตั้งนาน เพิ่งจะเริ่ม Big Bang -"-

[ยังมีต่อ...]