คนเกิดวันพุธ ความทุกข์โถมทับทวี
Time machine กับความเป็นไปได้ทางฟิสิกส์ (2)

หมดส่วนปูพื้นฐานไปมากแล้ว ก็จะมาพูดเรื่องแนวคิดทฤษฎีเกี่ยวกับการเดินทางข้ามเวลาซะทีนะครับ เฮ้อ...เริ่มเหนื่อยละ

การเดินทางไปในเวลาที่เชื่อกันว่าไม่ขัดกับหลักการทางฟิสิกส์ในปัจจุบันมี 2 แนวใหญ่ๆ ที่ฟังดูง่าย ๆ (แต่ทำยาก) แบบนี้ครับ

• แนวทางที่ 1 : ใช้ ‘บ่วงเวลา’ ในอวกาศ-กาล

นักฟิสิกส์ได้แสดงให้เห็นว่า บนอวกาศ-กาลที่บิดเบี้ยวนั้น อาจจะมีเส้นทางบางเส้นทางซึ่งถ้าหากคุณออกเดินทางจากจุดเริ่มต้น ณ เวลาหนึ่ง แล้วเดินทางออกไปเรื่อยๆ ตามทางที่ว่านี้ พอผ่านไปได้สักพัก คุณจะพบว่าคุณกลับมาที่จุดเริ่มต้น ณ เวลาเดิม

นักฟิสิกส์เรียกเส้นทางดังกล่าวว่า บ่วงเวลา (ภาษาง่ายๆ เรียกว่า time loop ส่วนภาษาที่เป็นทางการจะเรียกว่า closed timelike curve) ซึ่งการที่คุณเดินทางกลับมาที่เดิม ณ เวลาเดิมได้ก็แสดงว่า ตลอดเส้นทางที่คุณเดินทางอยู่นั้น คุณกำลังเดินทางกลับไปยังอดีตนั่นเอง

• แนวทางที่ 2 : ใช้ ‘ทางลัด’ ในอวกาศ-กาล

ถ้าเราสามารถทำให้อวกาศ-กาลบิดเบี้ยวไปเกิดเป็นทางลัดซึ่งเชื่อมบริเวณสองบริเวณในอวกาศ-กาลได้ และถ้าทางลัดที่ว่านี้เชื่อมบริเวณสองบริเวณที่มีเวลาต่างกัน ก็หมายความว่า เราสามารถกลับไปในอดีตหรือรุดหน้า ไปสู่อนาคตได้ ดังนั้น ยานเวลาของเราต้องเป็นเครื่องมือที่มีความสามารถในการสร้างทางลัดที่ว่าได้นั่นเอง




ยานเวลาแบบทรงกระบอกหมุน (rotating dust cylinder)

แนวคิดนี้มาจากหลักการที่ว่า มวลสารทำให้อวกาศ-กาลเกิดการบิดเบี้ยวตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป จุดเริ่มต้นแรกสุดมาจากฝีมือของ ดับลิว.เจ. แวน สต็อคคุม (W.J. van Stockum) ซึ่งในปี ค.ศ. 1937 นักฟิสิกส์ท่านนี้ได้แก้สมการสนามในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์และพบบ่วงเวลาโผล่ออกมาจากคำตอบของสมการ

แต่ตอนนั้น ไม่มีใครคิดว่าเจ้าบ่วงเวลานี้จะสามารถใช้สร้างเป็นยานเวลาได้ คุณสต็อคคุมก็เลยไม่ดังเท่าที่ควร ยิ่งไปกว่านั้นแนวคิดนี้ต้องอาศัยวัตถุรูปทรงกระบอกยาวเป็นอนันต์ และมีความหนาแน่นสูงมหาศาลหมุนรอบตัวเองในอวกาศ ซึ่งจะทำให้อวกาศ-กาลบริเวณใกล้ๆ กับผิวของทรงกระบอกจะเกิดการบิด-เบี้ยวไป เกิดเป็นบ่วงเวลา

ต่อมา ในปี ค.ศ. 1974 (พ.ศ. 2517) นักฟิสิกส์หนุ่มชาวอเมริกันชื่อ แฟรงค์ ทิปเลอร์ (Frank Tipler)ได้นำทฤษฎีเดิมของสต็อคคุม มาปัดฝุ่น และยืนยันว่า ถ้าต้องการให้เกิดบ่วงเวลาจริงๆ ก็ต้องใช้วัตถุรูปร่างทรงกระบอกความหนาแน่นสูง ยาวเป็นอนันต์ เหมือนอย่างทฤษฎีเดิมนั่นแหละ แต่ต้องทำให้มันหมุนรอบแกนตามยาวของตัวเองเร็วจี๋ระดับหลายพันรอบต่อวินาที ซึ่งถ้านักท่องเวลาเข้าและออกได้จังหวะเหมาะสมแล้ว เขาก็อาจจะเดินทางกลับไปสู่อดีตได้!

แต่นี่ก็ยังไม่ได้แก้ปัญหาเรื่องขนาดของทรงกระบอกที่ยาวเป็นอนันต์ ซึ่งคุณทิปเลอร์ก็ไม่ยอมแพ้ครับ เขาบอกว่า เอาล่ะ! รู้แล้วว่าของยาวๆ ขนาดนั้นมันทำไม่ได้ งั้นผมขอลดขนาดเหลือแค่กว้าง 10 กิโลเมตร ยาว 100 กิโลเมตร ก็แล้วกัน! (ขนาดเล็กจังเลยนะครับ) แต่ไม่รับประกันว่า จะเกิดบ่วงเวลาที่ทำให้คุณเดินทางไปในเวลาได้สำเร็จนะ แถมเจ้าทรงกระบอกขนาดมหึมาที่หมุนเร็วๆ นั้นก็อาจจะโก่งงอหรือแตกหักได้ง่ายๆ อีกต่างหาก




เอกภพของโกเดล (Godel’s universe)

แล้วถ้าหากว่าเอกภพกำลังหมุนอยู่ล่ะ และมียานอวกาศเดินทางรอบเอกภพที่กำลังหมุนอยู่นั้น ก็จะย้อนเวลาได้เช่นกัน

ในปี ค.ศ. 1949 (พ.ศ. 2492) นักฟิสิกส์ชื่อ เคิร์ต กอเดล (Kurt Godel) ได้สร้างความฮือฮาให้กับวงการฟิสิกส์ด้วยการพิสูจน์ด้วยคณิตศาสตร์ว่า ถ้าหากเอกภพทั้งเอกภพหมุนอยู่อย่างต่อเนื่อง เจ้า ‘บ่วงเวลา’ หรือเส้นทางปิดที่จะนำคุณและผมกลับไปยังอดีตก็จะมีได้อย่างแน่นอน

แต่เส้นทางการเดินทางนั้นจะต้องเป็นวงกลมใหญ่ยาวไกล ซึ่งเมื่อคุณเดินทางไปเรื่อยๆ จนกลับมาที่ตำแหน่งเดิม คุณก็จะพบว่า คุณมาถึงก่อนเวลาที่คุณจะเริ่มออกเดินทาง!

แต่แนวคิดนี้ก็ถูกตีตกไป เพราะมีนักฟิสิกส์ออกมาแย้งว่าเอกภพไม่ได้กำลังหมุนอยู่ หรือไม่ก็ว่า เอกภพที่กำลังหมุนและไม่ได้หมุนไม่มีความแตกต่างกัน




ยานเวลาซึ่งใช้คอสมิกสตริง (cosmic string)

นักฟิสิกส์ที่ไม่ปฏิเสธแนวคิดจักรวาลหมุนหรือทรงกระบอก ก็บอกว่ามีอีกวิธีหนึ่งที่ทำได้โดยไม่ต้องอาศัยโครงสร้างใหญ่มหึมาพิสดารขนาดนั้น แค่หาคอสมิกสตริงซึ่งกำลังหมุนอยู่ (rotating cosmic string) ให้พบก็เท่านั้นเอง คอสมิกสตริงดังกล่าวเป็นเหมือนบ่วงเวลาที่บิดผันกาล-อวกาศเช่นกัน

แล้วคอสมิกสตริงคืออะไร? คอสมิกสตริงคือวัตถุประหลาดที่มีความบางเฉียบมากๆหนาไม่เกินขนาดของอะตอม แต่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ และถือกำเนิดมาพร้อมกับจักรวาลช่วงที่เกิดบิ๊กแบง สายเดี่ยวจักรวาลนั้นอาจเป็นเส้นตรงยาวๆ ก็ได้ หรือ อาจมีลักษณะเป็นห่วงก็ได้ แต่ไม่ว่าจะเป็นแบบไหน มันจะไม่มีหัว ไม่มีหาง

นักฟิสิกส์เชื่อว่าในจักรวาลน่าจะยังมีคอสมิกสตริงหลงเหลืออยู่บ้าง และถ้าเราโชคดีก็อาจจะพบมัน

บางท่านก็บอกว่า ไม่ต้องให้เจ้าคอสมิกสตริงหมุนก็สามารถสร้างบ่วงเวลาได้เหมือนกัน ในปี ค.ศ.1991 (พ.ศ. 2534) เจ.ริชาร์ด ก็อตต์ ที่ 3 นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน ได้เสนอแนวคิดว่า ถ้าให้สายเดี่ยวจักรวาล หรือคอสมิกสตริงสองเส้นขนานกันวิ่งสวนทางกัน โดยแต่ละเส้นวิ่งด้วยความเร็วสูงมากใกล้ๆ ความเร็วแสง (คล้ายๆ กับรถ 2 คัน วิ่งสวนทางกันอยู่บนคนละเลนใกล้ๆ กันบนทางด่วน) เราก็สามารถเดินทางไปในเวลาได้

ข้อจำกัด: เราต้องหาเจ้าคอสมิกสตริงที่ว่าให้เจอ!




ยานเวลาที่ใช้รูหนอน (wormhole)

มาดูอีกวิธีที่น่าจะเป็นไปได้ที่สุด(มั้ง)ครับ ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักรูหนอนกันก่อน รูหนอนเป็นทางลัดที่สั้นที่สุดที่เชื่อมระหว่างกาล-อวกาศสองบริเวณเข้าด้วยกัน ซึ่งอธิบายได้ด้วยคณิตศาสตร์โทโปโลยี่ กำเนิดของรูหนอนนั้นไม่แน่ชัด บ้างก็ว่าเกิดจากหลุมดำ

แล้วจะสร้างยานเวลาจากรูหนอนได้อย่างไร?

ผมขอเน้นว่า รูหนอนเชื่อมกาล-อวกาศสองบริเวณเข้าด้วยกัน กาล-อวกาศคือไม่ใช่แค่สถานที่ครับแต่รวมถึงเวลาด้วย ต่อจากนี้เราจะค่อยๆอธิบายการทำงานของมันด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพนะครับ



(ขอสมมติสถานที่และตัวเลขทั้งหมดเพื่อไม่ให้ปวดหัวกับการคำนวณ) Mr.Fusion ทำงานเป็นนักบินอวกาศที่ได้รับมอบหมายให้เดินทางไปดาวเคราะห์หว้ากอซึ่งอยู่ห่างจากโลก 600 ปีแสง วันนี้ Mr.Fusion ต้องออกเดินทางแต่บังเอิญเกิดมีเรื่องทะเลาะกับคุณแก่ม แก๊มเสียก่อน ใช้เวลางอนง้ออยู่นานก็ไม่หายโกรธ Mr.Fusion จึงตัดสินใจนำรูหนอนรูหนึ่งขึ้นยานอวกาศไปด้วย ซึ่งรูหนอนที่ว่านี้เชื่อมอยู่กับรูหนอนที่บ้านคุณแก่ม แก๊ม เพื่อจะได้ง้อคุณแก่ม แก๊มได้ตลอดเวลาที่ Mr.Fusion เดินทาง

Mr.Fusion อยู่ในยานอวกาศที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 99.999999% ของความเร็วแสงในสุญญากาศ ดังนั้น Mr.Fusion จะเดินทางไปถึงดาวเคราะห์หว้ากอใช้เวลาทั้งหมดประมาณ 600 ปี แต่เนื่องจาก Mr.Fusion เดินทางไปด้วยความเร็วใกล้แสง ปรากฏการณ์ time dilation จึงเกิดขึ้น Mr.Fusion รู้สึกว่าเวลาได้ผันผ่านไปเพียง 1 เดือน ซึ่งทางคุณแก่ม แก๊มที่กำลังนั่งงอนก็เช่นเดียวกัน

เมื่อ Mr.Fusion ทำธุระที่ดาวเคราะห์หว้ากอเสร็จสิ้นแล้วก็เดินทางกลับโลกด้วยความเร็วเท่าเดิม ระหว่างทางก็พูดคุยกับคุณแก่ม แก๊มจนคืนดีกันเรียบร้อย เมื่อยานอวกาศลงจอดพื้นโลก Mr.Fusion ก็ต้องตกใจที่โลกเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก เพราะเขาใช้เวลาเดินทางไปทั้งหมด 1,200 ปี (แม้ว่าปรากฏการณ์ time dilation จะทำให้รู้สึกว่าผ่านไปเพียง 2 เดือน) เวลาผ่านไป 1,200 ปี อะไรๆก็เปลี่ยนแปลงไปหมด แต่ในระหว่างที่ Mr.Fusion กำลังยืนงงอยู่นั้น คุณแก่ม แก๊มก็ร้องเรียกจากรูหนอนอีกฝั่ง

เมื่อ Mr.Fusion มองเข้าไปในรูหนอนอีกฝั่ง บ้านคุณแก่ม แก๊ม ก็พบว่าฝั่งนั้นเป็นเวลาในยุคเดียวกับที่เขาจากมาผ่านไปเพียงสองเดือน Mr.Fusion จึงกระโดดข้ามรูหนอนจากยานอวกาศลัดมาทางรูหนอนบ้านคุณแก่ม แก๊ม เท่านี้ Mr.Fusion ก็ได้กลับสู่ยุคปัจจุบันอันน่าอบอุ่นของเขา ส่วนรูหนอนที่เชื่อมระหว่างบ้านคุณแก่ม แก๊มกับในยานอวกาศที่จอดอยู่ก็กลายเป็นประตูเวลาเชื่อมสองยุคที่ต่างกัน 1,200 ปี



กล่าวโดยสรุปการสร้างยานเวลาจากรูหนอนทำได้โดย

1. สร้าง หรือ หารูหนอน ในอวกาศหรือบนโลก

(ปัจจุบันรูหนอนมีอยู่แต่ในทฤษฎีและการคำนวณทางสมการคณิตศาสตร์ ยังไม่พบหลักฐานการดำรงอยู่จริง)

2. ทำให้รูหนอนมีเสถียรภาพเพื่อให้คนสามารถเดินทางเข้าออกได้อย่างปลอดภัย

(ตามสมการคณิตศาสตร์ รูหนอนที่เกิดขึ้นมีสเถียรภาพต่ำมาก และมักเสื่อมสลายไปในเวลาไม่ถึงเสี้ยววินาที นักฟิสิกส์เชื่อว่า ต้องอาศัยพลังงานลบ—สิ่งซับซ้อนมากๆที่ไม่อาจอธิบายได้ในที่นี้ ซึ่งทำงานตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วงเพื่อให้รูหนอนมีสเถียรภาพ)

3. ใส่ประจุให้กับปากทางด้านหนึ่งของรูหนอน แล้วย้ายปากทางด้านที่มีประจุนี้เข้าไปในยานอวกาศด้วยสนามไฟฟ้า

(ซึ่งคงต้องใช้พลังงานมหาศาลมาก มาก มาก)

4. ทำให้ปากทางทั้ง 2 ด้าน มีเวลาต่างกัน โดยการขับเคลื่อนยานอวกาศออกไปด้วยความเร็วสูงใกล้ความเร็วแสง

(ดังนั้น ต้องมีเทคโนโลยีในการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้แสงให้ได้ และหากจะนำมนุษย์ขึ้นไปด้วย ยานอวกาศก็ต้องสามารถทนแรงบีบอัดอันมหาศาลจากการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง---มิฉะนั้น Mr.Fusion จะได้ Fusion จริงๆก็งานนี้)

5. นำยานอวกาศกลับมาใกล้ๆ ที่เดิมอีกครั้ง

(อืม...ถ้าทำ 1-4 ได้ ข้อนี้ก็ไม่อยากแล้วเนอะ)


เห็นไหม สร้างยานเวลาจากรูหนอนเองก็ได้! ง่ายจัง~



Create Date : 27 มกราคม 2552
Last Update : 27 มกราคม 2552 23:12:52 น. 1 comments
Counter : 3210 Pageviews.

 
ขอบคุณความรู้ที่หาอ่านยากๆ แบบนี้ครับ


โดย: scimovie วันที่: 11 กรกฎาคม 2553 เวลา:14:06:48 น.  

ชื่อ : * blog นี้ comment ได้เฉพาะสมาชิก
Comment :
  *ส่วน comment ไม่สามารถใช้ javascript และ style sheet
 

มีชีวิตบนดาวอังคารหรือเปล่านะ
Location :


[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 18 คน [?]






....โลกมนุษย์นี้ไม่มีที่แน่นอน
ประเดี๋ยวเย็นประเดี๋ยวร้อนช่างแปรผัน
โชคหมุนเวียนเปลี่ยนไปได้ทุกวัน
สารพันหาอะไรไม่แน่นอน
ชีวิตเหมือนเรือน้อยล่องลอยอยู่
ต้องต่อสู้แรงลมประสมคลื่น
ต้องทนทานหวานสู้อมขมสู้กลืน
ต้องจำฝืนสู้ภัยไปทุกวัน
เป็นการง่ายยิ้มได้ไม่ต้องฝืน
เมื่อชีพชื่นเหมือนบรรเลงเพลงสวรรค์
แต่คนที่ควรชมนิยมกัน
ต้องใจมั่นยิ้มได้เมื่อภัยมา


พันตรีหลวงวิจิตรวาทการ





เขามีส่วนเลวบ้างช่างหัวเขา
จงเลือกเอาสิ่งที่ดีเขามีอยู่
เป็นประโยชน์โลกบ้างยังน่าดู
เรื่องที่ชั่วอย่าไปรู้ของเขาเลย
จะหาคนที่มีดีเพียงส่วนเดียว
อย่าเที่ยวเสาะหาสหายเอ๋ย
เหมือนเที่ยวหาหนวดเต่าตายเล่าเอย
ฝึกให้เคยมองแต่ดีมีคุณจริง

หลวงพุทธทาส





ชีวิตใกล้ปัจฉิมวัย ไม่เป็นไปตามแผนการเมื่อปฐมวัย อะไรที่ยิ่งใหญ่เมื่อเช้า เป็นของเล็กน้อยเมื่อเย็น อะไรที่เป็นสัจจะเมื่อแดดจ้า กลายเป็นมายาเมื่อยามพลบ

We cannot live the afternoon if life
according to the program on life’s morning; for what was great in the morning will be little at evening, and what in the morning was true will at evening have become a lie.



C.G. Jung.




Group Blog
 
All Blogs
 
Friends' blogs
[Add มีชีวิตบนดาวอังคารหรือเปล่านะ's blog to your web]
Links
 

MY VIP Friend

 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.