veritas lux mea = Truth enlightens me
Group Blog
 
All blogs
 
#O005#ปฏิทรรศน์ของโอลเบอร์(Olbers' paradox)





ปฏิทรรศน์ของโอลเบอร์ ถูกตั้งคำถามโดยนักดาราศาสตร์ยุคแรกๆ เช่น เคปเลอร์ โดยเขาตระหนักว่า ถ้าจักรวาลมีขนาดใหญ่เป็นอนันต์ และมีความสม่ำเสมอกันเป็นเนื้อเดียวทั้งหมด ไม่ว่าคุณจะมองไปทางไหน คุณก็จะมองเห็นแสงจากดวงดาวจำนวนนับไม่ถ้วน มองไป ณ จุดใดๆบนท้องฟ้า ในที่สุดแนวสายตาของเราก็จะ ตัดกับดาวจำนวนนับไม่ถ้วนและเจอแสงดาวจำนวนอนันต์ ด้วยเหตุนี้ท้องฟ้ายามค่ำคืนจึงควรลุกเป็นไฟ แต่ความจริงกลับเป็นว่า ท้องฟ้ายามค่ำคืนนั้นมืดสนิท ไม่ใช่ขาวสว่าง นี่จึงเป็น ปฏิทรรศน์ หรือปริศนาของจักวาลที่มีความขัดแย้งในตัวเองอย่างแยบยลมาตลอดหลายศตวรรษ


เคปเลอร์รู้สึกรำคาญกับปริศนานี้มาก ทำให้เขาตั้งสมมุติฐานอย่างง่ายๆว่า เพราะจักรวาลมีขอบเขตจำกัด ดังนั้นจึงมีแสงดาวจำนวนจำกัดที่จะมาถึงดวงตาของเราได้

ต่อมาตัวของไฮริช โอลเบอร์ก็ได้บอกว่า โชคดีอะไรเช่นนี้ที่โลกของเราไม่ได้รับแสงจากดาวทุกๆจุดในครอบทรงกลมแห่งสวรรค์ ถึงกระนั้นด้วยความสว่างและความร้อนอันสุดประมาณได้ พระเจ้ายังคงสามารถออกแบบสิ่งมีชีวิตที่สามารถปรับตัวเข้ากับรูปแบบสภาวะเลวร้ายรุนแรงขนาดนั้นได้ง่ายๆ เพื่อที่โลกจะไม่ต้องอาบอยู่ใน ฉากหลังที่สว่างไสวเท่ากับดวงอาทิตย์ โอลเบอร์ได้เสนอว่า กลุ่มเมฆของฝุ่นละอองทั้งหลายจะต้องดูดซับความร้อนอันมหาศาลเอาไว้ เพื่อทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นได้ในโลก ตัวอย่างเช่น ใจกลางร้อนแรงของกาแลคซีทางช้างเผือกของเรา ที่ถูกต้องควรจะสว่างโดดเด่นเป็นอย่างยิ่งบนท้องฟ้ายามค่ำคืนแต่กลับถูกบดบังด้วยกลุ่มเมฆของฝุ่นละออง โดยถ้าเรามองไปในทิศทางของกลุ่มดาวซาจิทาเรียส ซึ่งเป็นทิศตำแหน่งใจกลางกาแลคซีของเรา เราหาได้เห็นลูกไฟใหญ่ไม่ ทว่ากลับเป็นความมืดมิดแทน

แต่กลุ่มเมฆและฝุ่นละอองไม่สามารถอธิบายปฎิทรรศน์ของโอลเบอร์ได้อย่างถ่องแท้ ในช่วงเวลาอนันต์นั้น กลุ่มเมฆของฝุ่นละอองจะดูดซับแสงจากดาวจำนวนอนันต์ไว้ ในที่สุดแล้วก็จะเปล่งแสงเหมือนผิวของดาวฤกษ์เอง ดังนั้นแม้กลุ่มเมฆของฝุ่นละอองก็ควรจะสว่างไสวในท้องฟ้ายามค่ำคืน หรือเราจะคิดอีกว่า ยิ่งดาวอยู่ห่างออกไปไกลเท่าใด แสงของมันก็จะริบหรี่ลงเท่านั้นซึ่งก็ไม่ถูกต้องอีก เช่นถ้าเรามองดูท้องฟ้ายามค่ำคืน จริงอยู่ที่ดาวฤกษ์ซึ่งอยู่ไกลจะดูริบหรี่ แต่ทว่าเมื่อยิ่งมองออกไปไกลเท่าใด ก็ยิ่งมีจำนวนดาวมากขึ้นเท่านั้น ปรากฏการณ์นี้ควรจะหักล้างกันพอดี

แปลกทีเดียวสำหรับบุคคลในประวัติศาสตร์ที่ไขปริศนาของปฏิทรรศน์นี้ได้ก็คือ นักเขียนเรื่องลึกลับชาวอเมริกันนามว่า เอดกา อัลลัน โพ ผู้ซึ่งสนใจดาราศาสตร์มาช้านาน ก่อนหน้าที่เขาจะเสียชีวิตไม่นาน ได้ตีพิมพ์ข้อสังเกตจำนวนมากในบทกวีเชิงปรัชญาครอบคลุมหลายสาขา ชื่อ Eureka: A Prose Poem ในตอนหนึ่งเขียนไว้ว่า

"หากว่าดาวฤกษ์มีจำนวนไม่จำกัดจริงๆ ฉากหลังของท้องฟ้าที่เรามองเห็นก็จะเป็นความสว่างเท่ากันหมด เหมือนกับที่เราเห็นในกาแลคซีเนื่องจากจะไม่มีจุดใดเลย ในฉากหลังของท้องฟ้าทั้งหมด ที่ไม่มีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งปรากฏอยู่ตรงจุดนั้น ดังนั้นภายใต้สถานการณ์เช่นนี้จึงมีอยู่ทางเดียวที่เราจะสามารถทำความเข้าใจกับความว่างเปล่า ซึ่งกล้องดูดาวพบในทิศทั้งหลาย นั่นก็คือ โดยการตั้งสมมุติฐานว่า ระยะทางของฉากหลังที่มองไม่เห็นสิ่งใดนั้นจะต้องไกลอย่างมากมายมหาศาล จนกระทั่งยังไม่มีแสงใดๆสามารถมาถึงเราได้"

นี่เองเป็นคำตอบอันถูกต้องสำหรับประเด็นนี้ จักรวาลไม่ได้เก่าแก่จนมีอายุเป็นอนันต์ แต่มีจุดก่อกำเนิด มีช่วงเวลาสิ้นสุดสำหรับแสงที่มาถึงดวงตาของเรา แสงที่อยู่ไกลออกไปที่สุดนั้นยังมีเวลานานไม่พอที่จะเดินทางมาถึงเราได้ ในปี 1901 ลอร์ดเคลวิน ได้ค้นพบคำตอบที่ถูกต้องเช่นเดียวกัน เขาตระหนักว่า เมื่อเรามองขึ้นไปในท้องฟ้ายามค่ำคืน เรากำลังมองดูอดีตของมันไม่ใช่ปัจจุบัน ทั้งนี้เพราะความเร็วของแสงมีจำกัดและเมื่อการที่แสงเดินทางมาถึงโลกต้องใช้เวลา เคลวินได้คำนวณว่า ถ้าจะให้ท้องฟ้ายามค่ำคืนขาวโพลนนั้น จักรวาลจะต้องขยายขอบเขตออกไปถึงหลายร้อยล้านปีแสง ทว่าเนื่องจากจักรวาลมิได้มีอายุเก่าแก่ถึงหลายล้านล้านปี ท้องฟ้าจึงต้องมืด อีกเหตุผลคือดาวฤกษ์ทั้งหลายนั้นมีอายุจำกัด ซึ่งส่วนใหญ่ก็วัดได้ในระดับพันล้านปีเท่านั้น

ต่อมาไม่นานก็มีการทดสอบพิสูจน์ยืนยันความถูกต้องด้วยการทดลองคำตอบของโพ โดยการใช้ดาวเทียมต่างๆเช่น กล้องโทรทัศน์อวกาศฮับเบิล การจะตอบคำถามเหล่านี้ได้นั้น นักดาราศาสตร์ต้องโปรแกรมกล้องฮับเบิลให้ถ่ายภาพครั้งประวัติศาสตร์ นั่นคือการถ่ายภาพที่ไกลที่สุดในจักรวาล การจับภาพแสงที่เจือจางอย่างที่สุดซึ่งอยู่ไกลที่สุดได้นั้น คือต้องเล็งอย่างแม่นยำไปยังจุดจุดเดียวกันในท้องฟ้าใกล้กับกลุ่มดาวโอไรออน เป็นเวลารวมทั้งสิ้นหลายร้อยชั่วโมง ซึ่งต้องบังคับให้กล้องโทรทัศน์นั้นหันทิศทางได้ถูกต้องสมบูรณ์แบบตลอดการโคจรรอบโลก 400 รอบ โครงการนี้ยากมากๆจึงต้องมีภารกิจย่อยๆในช่วงเวลาสี่เดือน


ปี 2004 ภาพที่สร้างความตื่นตะลึงก็ออกมาถูกเผยแพร่เป็นข่าวใหญ่ในหน้าหนึ่งของหนังสือพิมพ์ต่างๆ มันเป็นภาพที่แสดงให้เห็นกาแลคซีเกิดใหม่จำนวนเป็นหมื่นกาแลคซีกำลังก่อตัวขึ้นจากความโกลาหลของบิกแบงค์เอง สิ่งที่เราเห็นนั้นแสดงถึงกาแลคซีริบหรี่จำนวนมากซึ่งอยู่ไกลจากโลกถึง 13,000 ล้านปีแสง นั่นคือมันต้องใช้เวลาถึง 13,000 ล้านปีในการที่แสงนั้นเดินทางมาถึงโลก เนื่องจากจักรวาลมีอายุเก่าแก่เพียง 13,700 ล้านปี นั่นก็หมายความว่าก่อกำเนิดประมาณกึ่งหนึ่งของพันล้านปี เมื่อดาวฤกษ์ดวงแรกๆและกาแลคซีแรกๆ รวมตัวขึ้นมาจากซุป ของก๊าซทั้งหลาย ที่หลงเหลือจากบิกแบง สตีวาเวลลี นักดาราศาสตร์กล่าวว่า กล้องฮับเบิลพาเราให้ไปใกล้กับปรากฏการณ์บิกแบงชนิดที่เรียกว่าระยะโยนก้อนหินถึง

ทว่านี่ก่อให้เกิดคำถามขึ้นมาว่า อะไรอยู่เลยจากกาแลคซีที่อยู่ไกลที่สุดเหล่านั้นออกไปอีก ? ถ้าดูภาพนี้สิ่งที่เห็นชัดเจนก็คือความมืดเท่านั้นที่กั้นอยู่ระหว่างกาแลคซี ความดำมืดนี้เองเป็นต้นเหตุที่ทำให้ท้องฟ้ายามค่ำคืนนั้นมืด มันเป็นเส้นเขตแดนสุดท้ายของแสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลโพ้น อย่างไรก็ตาม ความดำมืดแท้จริงแล้วก็คือ รังสีไมโครเวฟพื้นหลัง


ดังนั้นคำตอบสุดท้ายต่อคำถามที่ว่า เหตุใดท้องฟ้ายามค่ำคืนจึงดำมืดนั้นก็คือ ท้องฟ้ายามค่ำคืนจริงๆแล้วมิได้มืดสนิทแต่อย่างใด โดยถ้าดวงตาของเราสามารถมองเห็นรังสีไมโครเวฟได้ด้วย มิใช่เฉพาะแต่แสงในช่วงคลื่นที่มองเห็นได้ เราก็จะสามารถมองเห็นรังสีจากบิกแบงอาบอยู่ทั่วท้องฟ้าด้วย ในอีกแง่หนึ่ง รังสีจากบิกแบงปรากฏให้เห็นอยู่ทุกค่ำคืน ถ้าเพียงเรามีดวงที่สามารถมองเห็นรังสีไมโครเวฟได้ เราก็จะเห็นว่า เลยจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดนั้นก็คือปรากฏการณณ์การก่อกำเนิดนั่นเอง


และแล้วปริศนาก็ได้ลับการเปิดเผย เหมือนปริศนาของโคนันคุงในห้องปิดตาย วิทยาศาสตร์เป็นกุญแจไขคำตอบของเอกภพ ไม่ว่าจะยากเย็นแค่ไหน มนุษย์ก็พยายามที่จะตอบคำถามปริศนาของจักรวาลเหมือนโคนันคุง ไม่ว่าหลักฐานต่างๆจะมีเท่าไหรก็นำมารวบรวม คิด ตั้งสมมติฐาน ทดลองและสรุปผล สุดท้ายคำตอบต่างๆก็คลี่คลาย เหมือนดวงจัทร์ที่สว่างๆในคืนเดือนมืดนั่นเอง 555+ ปริศนาของเอกภพนี้มันลึกลับซับซ้อนมีเสน่ห์ชวนดึงดูดและก็ท้าทาย แต่ก็ยังพอใจดีให้มนุษย์ได้สืบเรื่องราวหาคำตอบได้บ้าง ซึ่งเหตุผลนี้เองทำให้ผมเลือกเรียนวิทยาศาสตร์ครับ


"The most incomprehensible thing about the world is that it is comprehensible."
- Albert Einstein



-Parallel Worlds: A Journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos เขียนโดย Michio Kaku
-//en.wikipedia.org/wiki/Olbers'_paradox
-//math.ucr.edu/home/baez/physics/Relativity/GR/olbers.html
-//cmb.physics.wisc.edu/tutorial/olbers.html
-//www.deepastronomy.com/why-is-the-sky-dark-at-night.html



Create Date : 02 ธันวาคม 2556
Last Update : 2 ธันวาคม 2556 22:53:57 น. 0 comments
Counter : 668 Pageviews.

ชื่อ :
Comment :
  *ใช้ code html ตกแต่งข้อความได้เฉพาะสมาชิก
 
รหัสส่งข้อความ
กรุณายืนยันรหัสส่งข้อความ

Mr.Feynman
Location :


[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 16 คน [?]




Friends' blogs
[Add Mr.Feynman's blog to your web]
Links
 

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