creatio ex nihilo

ศล
Location :
กรุงเทพ Thailand

[Profile ทั้งหมด]

ให้ทิปเจ้าของ Blog [?]
ฝากข้อความหลังไมค์
Rss Feed
Smember
ผู้ติดตามบล็อก : 85 คน [?]




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

 
hyperspace & toe

มีอะไรอยู่เหนือขึ้นไปกว่ามิติ ทั้ง 4 ที่เราคุ้นเคยอีกไหม

ตอนผมยังเด็ก จำได้ว่าครั้งหนึ่งเคยไปเที่ยวที่สวนชาญี่ปุ่นในซานฟรานซีสโก ที่นั่นผมใช้เวลาเป็นชั่วโมงหมดไปกับปลาคาร์พ พวกมันถูกเลี้ยงในสระที่ตื้นมาก ประมาณหนึ่งนิ้วเท่านั้นเอง คงไม่มีปลาคาร์พตัวไหนตระหนักถึงความยิ่งใหญ่ไพศาลที่อยู่เหนือพวกมันขึ้นไป



ผมได้ตั้งคำถามแบบเด็กๆ กับตัวเองว่า มันจะเป็นอย่างไรหากเราเป็นเหมือนปลาคาร์พ และโลกมันพิลึกพิลั่นขนาดไหน ผมนึกภาพว่าสระทั้งสระก็คือจักรวาลของเรา จักรวาลที่มีเพียง 2 มิติในอวกาศ เพราะปลาคาร์พสามารถว่ายน้ำได้แค่ ไปหน้า ถอยหลัง และเลี้ยวซ้าย-ขวาเท่านั้น ผมคิดว่าในมโนทัศน์ของมันแล้วโลกที่อยู่ข้างบนขึ้นไปนั้นเป็นความคิดที่แปลกประหลาดเอาการเลยทีเดียว ดังนั้นหากมีปลาคาร์พที่เป็นนักวิทยาศาสตร์ตัวใดอาจหาญพูดถึงไฮเปอร์สเปซ (Hyperspace) เช่นมิติที่สามที่อยู่เหนือสระขึ้นไป มันจะถูกเหมาว่าเป็นปลาบ้าโดยทันที จึงน่าคิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าผมเอื้อมมือลงไปจับตัวปลาคาร์พที่เป็นนักวิทยาศาสตร์ขึ้นมาแล้วให้อยู่ในไฮเปอร์สเปซสักพักหนึ่งก่อนปล่อยกลับลงไป เจ้าปลานักวิทยาศาสตร์คงจะเล่าเรื่องราวอันเหลือเชื่อนี้เป็นต่อยหอยแก่สาธารณปลาเลยกระมัง มันเล่าเกี่ยวกับกฎทางฟิสิกส์ใหม่ๆ ที่ไม่น่าจะเป็นไปได้ อาทิ สิ่งมีชีวิตซึ่งเคลื่อนที่ได้โดยไม่ใช้ครีบ หายใจโดยไม่ใช้เหงือก แถมยังพูดได้โดยไม่เกิดฟองอีกต่างหาก ผมประหลาดใจเมื่อนึกถึงข้อที่ว่าเจ้าปลานักวิทยาศาสตร์นั้นจะรู้ถึงการดำรงอยู่ของพวกเราได้อย่างไร แล้วผมพบคำตอบในวันฝนตกวันหนึ่ง ขณะมองสายฝนซึ่งก่อให้เกิดการกระเพื่อมน้อยๆ ที่ผิวน้ำของสระ



นั่นทำให้ผมเข้าใจได้ทันที

ปลาคาร์พสามารถเห็นเงาที่กระเพื่อมบนพื้นผิวของสระ จริงอยู่ว่ามิติที่สามนั้นไม่สามารถปรากฏให้พวกมันเห็นได้ แต่การสั่นของมิติที่สามกลับสามารถเห็นได้อย่างชัดเจน และเป็นไปได้ที่จะมีปลาคาร์พสักตัวรู้สึกถึงการสั่นกระเพื่อมนี้ ได้บัญญัติเรียกพฤติกรรมดังกล่าวว่า ”แรง” สำหรับอธิบายปรากฏการณ์ และพวกมันอาจจะเรียกแรงนี้ในชื่อที่น่ารักๆ แตกต่างกันออกไปเช่น แสง และสนามโน้มถ่วง ถ้าพวกเราได้ล่วงรู้คงจะหัวร่อกันงอหงาย เพราะมันมี ”แรง” ที่พวกปลาเข้าใจที่ไหนกันเล่า มันก็แค่น้ำกระเพื่อมเท่านั้นเอง

ทุกวันนี้มีนักฟิสิกส์หลายคนที่เชื่อว่าพวกเรานั้นไม่ต่างอะไรไปจากปลาคาร์พในสระตื้นๆ ผู้มีความสุขสำราญโดยไม่ใส่ใจกับสิ่งที่มองไม่เห็น และไม่เคยล่วงรู้ถึงจักวาลที่อยู่เหนือเราขึ้นไปในไฮเปอร์สเปซ อีกทั้งยังใช้ชีวิตวนเวียนอยู่แค่ใน 3 มิติอวกาศ พร้อมด้วยความเชื่อว่าสิ่งที่เรามองเห็นโดยกล้องโทรทัศน์เท่านั้นคือสิ่งที่มีอยู่จริง จึงพากันปฏิเสธความเป็นไปได้ของไฮเปอร์สเปซ 10 มิติ (10 dimensional hyperspace) อย่างไรก็ดี ถึงแม้ว่ามิติที่สูงขึ้นไป เราไม่สามารถมองเห็นได้ แต่การกระเพื่อมของมันก็ยังเป็นสิ่งที่เราสามารถเห็นและรู้สึกได้อยู่ดี เราเรียกการกระเพื่อมเหล่านี้ว่า สนามโน้มถ่วง และแสง ในหลายทศวรรษที่ผ่านมา ทฤษฎีเกี่ยวกับไฮเปอร์สเปซไม่เป็นที่สนใจของเหล่าบรรดานักฟิสิกส์เท่าใดนัก ถึงกับสมัยหนึ่งมันเคยถูกมองว่าลึกลับและเพ้อฝันไปเลยทีเดียว แต่ทฤษฎีนี้กลับค่อยๆ ฟื้นคืนชีพอีกครั้งในยุคของเราด้วยเหตุผลง่ายๆ ว่า มันอาจจะเก็บกุญแจดอกสำคัญสำหรับไขไปสู่ทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล ในนามของทฤษฎีสำหรับทุกสิ่ง (Theory of everything, TOE)

ไอน์สไตน์ใช้ช่วงเวลา 30 ปีสุดท้ายของชีวิตพยายามค้นหาทฤษฎีจอกศักดิ์สิทธิ์แห่งฟิสิกส์ (Holy Grail of physics) เขาต้องการทฤษฎีสำหรับรวม 4 แรงพื้นฐานที่ควบคุมจักรวาล 4 แรงดังกล่าวนี้ได้แก่ แรงสนามโน้มถ่วง, แรงสนามคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน และแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ทฤษฎีที่ว่านี้จะเป็นผลสำเร็จอันสุดยอดในรอบ 2000 ปีของวิทยาศาสตร์นับตั้งแต่ชาวกรีกเริ่มตั้งคำถามว่าโลกทำมาจากอะไรเลยทีเดียว นั่นคือเขาต้องการค้นหาสมการ (ซึ่งบางทีอาจจะมีความยาวไม่เกิน 1 นิ้วและสามารถสกรีนลงบนเสื้อทีเชิ้ตก็ได้) ที่มีความสามารถในการอธิบายทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่ บิกแบง (Big Bang) การระเบิดของดวงดาว ไปจนถึงอะตอม โมเลกุล และส่วนของสนามที่อ่อนแรง

ถ้าเราจะพูดว่าไอน์สไตน์ต้องการอ่านความคิดของพระเจ้าก็คงไม่ผิดอะไร แต่ท้ายที่สุดเขากลับพบความล้มเหลวในความพยามครั้งนั้น ซ้ำร้ายยังถูกต่อต้านโดยกลุ่มคนหนุ่มสาวเพื่อนร่วมชาติพูดส่อเสียดด้วยประโยคว่า “สิ่งที่พระเจ้าทรงแยกเป็นชิ้นๆ แล้ว ไม่มีมนุษย์หน้าไหนจะเอามันมาต่อรวมกันได้หรอก” บางทีตอนนี้ไอน์สไตน์อาจจะมีโอกาสเอาคืนได้แล้วกระมัง เพราะในช่วงทศวรรษที่ผ่านมานี้เอง ได้มีการวิจัยและคิดค้นทฤษฎีเพื่อรวมแรงพื้นฐานทั้ง 4 เข้าด้วยกันเป็นทฤษฎีเดียว และน่าจับตามองเป็นพิเศษเมื่อมันสามารถที่จะรวมเอาทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Relativity – เป็นทฤษฎีที่อธิบายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง) กับทฤษฎีควอนตัม (Quantum – เป็นทฤษฎีที่อธิบายแรงนิวเคลียร์และแรงแม่เหล็กไฟฟ้า) เข้าด้วยกัน

ปัญหานั้นมีอยู่ว่า ตามตัวบททฤษฎีสัมพัทธภาพและทฤษฎีควอนตัม ทฤษฎีทั้งสองยืนอยู่ตรงกันข้ามกัน กล่าวคือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพนั้นเป็นทฤษฎีสำหรับระบบที่มีขนาดใหญ่ เช่นกาแลกซี ควอซาร์ หลุมดำ หรือบิกแบง โดยมีรากฐานแนวคิดมาจากการโค้งงอของมิติทั้ง 4 ซึ่งประกอบไปด้วยกาลและอวกาศ ส่วนทฤษฎีควอนตัมเป็นทฤษฎีสำหรับระบบที่มีขนาดเล็กจิ๋ว ในระดับอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม (Sub-atomic Particles) โดยมีพื้นฐานความคิดมาจากความไม่ต่อเนื่องของพลังงาน หรือมองว่าพลังงานเป็นกลุ่มก้อนเล็กๆ ที่เรียกว่าควอนตา (Quanta) ตลอดระยะเวลา 50 ปีที่ผ่านมา ความพยายามหลายต่อหลายครั้งที่จะรวมขั้วซึ่งแตกต่างกันทั้งสองให้เป็นหนึ่งเดียวประสบความล้มเหลว หนทางที่จะไปสู่ทฤษฎีรวมสนาม (Unified Field Theory) หรือทฤษฎีสำหรับทุกสิ่งจึงเต็มไปด้วยเศษซากของความพยายามที่สูญเปล่า และบางทีไฮเปอร์สเปซอาจจะเป็นกุญแจสำคัญสำหรับไขปริศนานี้ก็เป็นได้ ในปี ค.ศ. 1915 เมื่อไอน์สไตน์กล่าวว่ากาลอวกาศ (space-time) นั้นมี 4 มิติ ในลักษณะที่บิดงอและกระเพื่อม เขาได้แสดงให้เห็นถึงผลจากการบิดงอว่า ก่อให้เกิด ”แรง” ที่รู้จักกันในนามแรงโน้มถ่วงขึ้น ต่อมาในปี ค.ศ. 1921 ธีโอดอร์ คาลูซา (Theodor Kaluza) ได้ตีพิมพ์ผลงานที่ระบุว่า การกระเพื่อมของมิติที่ 5 ก็คือ แสงนั่นเอง เปรียบเทียบได้กับในกรณีของปลาคาร์พที่เห็นการกระเพื่อมของไฮเปอร์สเปซเคลื่อนที่ในโลกของมัน และนักฟิสิกส์หลายคนก็มีความเชื่อเช่นนี้ คือ แสงเกิดจากการกระเพื่อมในกาลอวกาศ 5 มิติ


Theodor Kaluza

แล้วมิติที่สูงกว่า 5 ล่ะ เป็นอย่างไร?

ตามทฤษฎี ถ้าเราเพิ่มมิติเข้าไปมากขึ้น โดยการเพิ่มแรงให้มากขึ้น เราจะสามารถสั่นและโค้งงอกาลอวกาศได้ในหลายๆ แบบที่แตกต่างกัน สำหรับกาลอวกาศแบบ 10 มิตินั้น เราสามารถจัดที่อยู่ให้แรงพื้นฐานทั้ง 4 ได้อย่างเหมาะสม แต่จริงๆ แล้วมันก็ได้ไม่ง่ายอย่างที่พูด เพราะในการมุ่งหน้าไปสู่จักรวาล 10 มิติ เราจะเจอปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่เข้าใจยากและไม่สอดคล้องอย่างยิ่ง เช่นปัญหาเรื่องค่าอนันต์ หรือค่าที่ผิดปกติ และด้วยปัญหาเหล่านี้เองที่คอยเป็นบททดสอบ และกำจัดทฤษฎีที่ไม่เข้าเป้าทิ้งไป สำหรับทฤษฎีที่รอดตายมาได้จนถึงเดี๋ยวนี้มีเพียงทฤษฎีเดียวเท่านั้น นั่นก็คือทฤษฎีซุปเปอร์สตริง (Superstring Theory) ซึ่งกล่าวไว้ว่าในจักรวาล 10 มิตินั้นทุกสิ่งทุกอย่างก็คือสตริงเส้นเล็กๆ

การอธิบายรวมแรงทั้งหมดเข้าด้วยกันเป็นหนึ่งเดียว คำอธิบายตามทฤษฎีสตริงนี้เป็นไปได้มาก ลองพิจารณาสายไวโอลินเส้นเล็กๆ ที่สั่นแล้วสามารถสร้างเป็นตัวโน๊ตต่างๆ ได้หลากหลาย นั่นเป็นข้อธิบายตามทฤษฎีนี้ว่าทำไมจึงมีอนุภาคในระดับเล็กกว่าอะตอมมากมายนัก ทั้งนี้ก็เพราะพวกมันเป็นแค่ตัวโน๊ตบนสายซุปเปอร์สตริงเท่านั้น (ในกลางศตวรรษที่20 – 1950s – นักฟิสิกส์หลายคนค้นพบอนุภาคในระดับเล็กกว่าอะตอมเป็นจำนวนมาก จนครั้งหนึ่ง เจ. อาร์ โอปเปนไฮเมอร์ (J.R. Oppenheimer – หนึ่งในผู้สร้างระเบิดอะตอม) ถึงกับพูดว่ารางวัลโนเบลในปีนี้ควรให้กับผลงานอื่นที่นอกเหนือไปจากการค้นพบอนุภาคใหม่ และเมื่อสตริงเคลื่อนที่ในกาลอวกาศ มันจะทำให้อวกาศรอบๆ ตัวมันโค้งงอดังเช่นที่ไอน์สไตน์ได้ทำนายไว้ ดังนั้นด้วยภาพง่ายๆ ที่ไม่ธรรมดา เราจึงสามารถรวมแรงสนามโน้มถ่วง (ที่เกิดจากการโค้งงอของอวกาศเพราะสตริงเคลื่อนที่) เข้ากับแรงที่เหลือทางควอนตัม (โดยมองว่ามันเกิดจากการสั่นของสตริง)

แน่นอนล่ะ ทฤษฎีที่อลังการขนาดนี้ย่อมต้องมีปัญหาอย่างเลี่ยงไม่ได้ ทฤษฎีที่ว่านี้เป็นทฤษฎีของการสร้างสรรพสิ่งจริงหรือ การที่จะทดสอบทฤษฎีนั้นเราจำเป็นต้องสร้างสรรพสิ่งขึ้นมาใหม่อีกครั้ง (เพื่อดูว่ามันเป็นจริงตามทฤษฎีหรือไม่) ดังนั้นดูเหมือนเราจะจนหนทางไม่สามารถตรวจสอบทฤษฎีนี้ได้เลย เพราะการหนีแรงโน้มถ่วงน้อยนิดของโลกใบนี้ยังเป็นเรื่องหนักมืออยู่ไม่น้อย แล้วเราจะสร้างจักรวาลในห้องทดลองที่ไหนกันได้ล่ะ แต่อย่างไรก็ดี ปัญหาที่ดูเหมือนเป็นไปไม่ได้นี้ ก็ยังเหลือทางออกให้เราขบคิดกันต่อไป เพราะถ้ามันเป็นทฤษฎีสำหรับทุกๆ สิ่ง ย่อมหมายความว่ามันเป็นทฤษฎีสำหรับทุกๆ วันด้วย นั่นคือเมื่อทฤษฎีนี้สมบูรณ์แล้ว มันย่อมสามารถอธิบายถึงการมีอยู่ของโปรตอน อะตอม โมเลกุล กระทั่งดีเอ็นเอได้ ดังนั้นกุญแจสำหรับหาคำตอบที่สมบูรณ์ของทฤษฎีและตรวจสอบทฤษฎี จึงสามารถทำได้โดยการรู้คุณสมบัติต่างๆ ของเอกภพ ณ วันนี้ ยังไม่มีมนุษย์คนใดบนโลกเก่งพอที่จะทำทฤษฎีนี้ให้สมบูรณ์ได้ ตัวทฤษฎีเองนั้น ปัจจุบันนี้ได้มีการนิยามไว้ค่อนข้างจะดีเยี่ยมแล้ว แต่เราก็คงต้องกล่าวว่า แท้จริงนั้นทฤษฎีซุเปอร์สตริงนี้เป็นทฤษฎีฟิสิกส์ในศตวรรษที่ 21 ที่ถูกค้นพบในศตวรรษที่ 20 แถมการค้นพบยังเป็นเพราะเหตุบังเอิญอีกด้วยซ้ำ เมื่อสองนักฟิสิกส์หนุ่มกำลังเปิดตำราคณิตศาสตร์ ทฤษฎีนี้เป็นทฤษฎีที่งดงามและทรงพละกำลังอันหนึ่งที่เราไม่เคยคาดหวังว่าจะค้นพบมันในศตวรรษที่ 20 นี้เลย ทั้งนี้ก็เพราะวิชาคณิตศาสตร์ในศตวรรษที่ 21 ยังไม่ถูกสร้างสรรค์ขึ้นมาเพื่อใช้เป็นรากฐานสำหรับทฤษฎีของมัน แต่เมื่อมองโลกในแง่ดี ผมจึงมีความมั่นใจว่าเราต้องหาจนพบคำตอบของทฤษฎีเข้าสักวัน บางทีนะ เด็กๆ หนุ่มสาวที่กำลังอ่านบทความนี้อาจจะเกิดแรงบันดาลใจอยากจะสานงานต่อ และเขาหรือเธออาจจะเป็นผู้หาคำตอบของทฤษฎีก็เป็นได้ พูดแล้วผมแทบจะทนรอต่อไม่ไหว!




เขียนโดย Michio Kaku
แปลโดย ศล




Create Date : 05 มิถุนายน 2550
Last Update : 5 มิถุนายน 2550 8:17:30 น. 2 comments
Counter : 1190 Pageviews.

 

เห! บทความนี้ผมเคยอ่านเหมือนกันครับ ในเว็บไซต์ของ Dr. Kaku
ตอนนั้นผมไล่ search หาอ่านการพิสูจน์ Kaluza Klein Theory อยู่
เป็นบทความที่ดีมาก ให้มุมมองสำหรับคนที่ไม่เข้าใจ String ได้ดีทีเดียว


คุณศลก้อแปลได้ดี อ่านเข้าใจง่ายมากเลยครับ :)


โดย: pzifrius วันที่: 7 มิถุนายน 2550 เวลา:13:35:37 น.  

 
หวังว่าคงอยู่ได้ทันเห็นจักรวาล10มิตินะ


โดย: coming soon (The Yearling ) วันที่: 12 มิถุนายน 2550 เวลา:11:31:29 น.  

ชื่อ : * blog นี้ comment ได้เฉพาะสมาชิก
Comment :
  *ส่วน comment ไม่สามารถใช้ javascript และ style sheet
 
 Pantip.com | PantipMarket.com | Pantown.com | © 2004 BlogGang.com allrights reserved.