The universe in a nutshell EP.02.2 Shape of time to the shape of universe
จากตอนที่ 2.1 ที่ในตอนท้ายที่ได้กล่าวถึงการปะทะทางความคิดของ คู่ Liftshitz-Kalatnikov และคู่ Penrose-Hawking ว่าด้วยเวลาว่ามันมีจุดเริ่มและสิ้นสุดหรือจะขยายเป็นนิรันดร์การ ซึ่งคู่Liftshitz และ Kalatnikovได้กล่าวว่าเวลาเป็นนิรันดร์กาลเนื่องจากไม่พบ sigularity ในสมการไอสไตน์หากแต่จะพบในกรณีพิเศษ แต่คู่ Penrose และ Hawking ใช้การอธิบายสัณฐานของกาล-อวกาศและได้พบถึงซิงกุลาริตี้และพบว่าเวลาย่อมมีจุดเริ่มและสิ้นสุด และในเวลาต่อมา Liftshitz และ Kalatnikv ได้พบคำตอบของ Singularity ในสมการไอสไตน์รูปทั่วไปจึงอ้างว่า Singularity ถูกค้นพบโดยรัสเซีย
Blackhole by https://www.space.com/black-hole-information-paradox-photon-spheres
ซึ่งต่อมาเราจะมาแต่งเติมความสมบูรณ์ของทฤษฎี ณ จุดเริ่มต้นของเวลาและอวกาศ ที่เป็นจุดเล็กกว่าอะตอม ด้วยทฤษฎีควันตัมอันว่าด้วยความไม่แน่นอนของ Heisenberg ที่ว่าด้วยเราไม่สามารถรู้ทั้งตำแหน่งและโมเนตัมอันแน่นอนได้พร้อมๆกัน ไม่ใช่เพราะความละเอียดของเครื่องมือ หากแต่เป็นผลจากพฤติกรรมของสิ่งขนาดจิ๋วระดับ เฟมโต จากสมการอันเลื่งชื่ออย่าง The uncertainly of Heisenberg
Heisenberg equation by https://www.thoughtco.com/the-heisenberg-uncertainty-principle-2699357
ซึ่งสมการนี้ก็ได้ผลมาจาก สมการของ De Bruglie ที่ว่าด้วยการประพฤติอันสังเกตได้ชัดของการเป็นคลื่นของอนุภาคในอิเล็กตรอน หรือ อนุภาค
แต่เราก็รู้ความสัมพันธ์ของความไม่แน่นอนแล้วหนิแล้วทำไมจึงไม่ใช้ เป็นเพราะมันมีความขัดแย้งกับสนามแม็กซ์เวลล์นั่นเอง ซึ่งมาจากทฤษฎีแม็กซ์เวลล์ ที่มาจากการรวมสมการทางแม่เหล็ก ไฟฟ้า ของ ฟาราเดย์ เกาส์ และแอมแปร์
Maxwell equation by https://www.researchgate.net/figure/2-Maxwells-equations_tbl2_274038440
ความขัดแย้งกับ Maxwell's field
James Clerk Maxwell by https://www.greelane.com/th
จากการที่สนามแม่เล็กไฟฟ้าเกิดจากการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า ซึ่งมีลักษณะเป็นคลื่น ซึ่งในขณะที่คลื่น ณ จุดสมดุล พลังงานสุทธิจะเป็น 0 ตาม 1/2*KX^2 แต่ในทฤษฎีความไม่แน่นอนกล่าวว่าพลังงานจะไม่เป็นศูนย์หากแต่พลังงานจะแกว่งรอบจุด 0 เรียกว่า สภาวะไม่หยุดนิ่ง (Zero Point Fluctuation) ซึ่งจากหลักการดังกล่าว ทำให้จะวัดค่าประจุและมวลอิเล็กตรอนว่ามี อนันต์ ค่า ซึ่งไม่เป็นจริงตามหลักปฏิบัติ และอีกปัญหาคือ
จากทฤษฎี แยง-มิลล์ พบว่าจากการที่เกิดพลังงานอนันต์ค่ากระจายในกาล-อวกาศ จะทำให้จักรวาลจะกระจุกรวมกัน และจากการตรวจสอบผลความโน้มถ่วงกับสถานะไม่หยุดนิ่งที่จุด 0 ของพลังงาน จาก Casimir effect พบว่า
Casimir effect by https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/nanoph-2020-0425/html
คือ ความหนาแน่นพลังงานพลังงานหว่างแผ่นน้อยกว่าภายนอกทั้ง 2 แผ่น ทำให้โลหะดูดติดกัน ซึ่งเกิดมาจากแรงดึงดูดหากจะเปรียบเทียบคือ พลังงานระหว่างแผ่นมันน้อยมกาเมื่อเทียบกับความหนาแน่นพลังงานภายนอกแผ่นที่หากคิดง่ายๆคือ พลังงานในเสปซ/พื้นที่แผ่น ซึ่งประมาณอนันต์ ทำให้แผ่นโลหะเสมือนจักรวาลที่มีพลังงานอยู่ภายในที่มีความหนาแน่นตำกว่าดูดติดกัน แล้วเราจะหักล้างพลังงานอันมากมายขนาดนี้ออกจากเชิงทฤษฎีอย่างไรกล่าวคือ เราต้องย้อนไปแก้ค่านิจจักรวาลในสมการไอสไตน์ ที่เคยเชื่อกันว่ามันจะมีเพียงแต่ในจักรวาลสถิต แต่หากค่านั้นเป็นลบก็จะช่วยหักล้างพลังงานที่ไม่มีจริงนี้ไปได้แต่ต้องปรับอีกมาก
Einstine equation by https://thespectrumofriemannium.wordpress.com/2013/05/24/log105-einsteins-equations/
ต่อมาในปี 1970 ได้พบสมมาตรที่สามารถหักล้างค่าเหล่านี้ในจักรวาลได้ เรียกสมมาตรชนิดนี้ว่า Supersymmetry และได้กล่าวว่ามิติที่มากกว่าที่เราคุ้นเคย ซึ่จะรับรู้ผ่าน มิติgrassmann โดยจะวัดทางตัวแปร กราสส์แมนน์ และจากสมมาตรนี้เองทำให้สามารถลบค่าอนันต์ในสนามสารและแยง-มิลล์ได้ในกาล-อวกาศที่มิติกราสส์แมนน์แบน และต่อมาได้ขยายไปในมิติกราสส์แมนน์ที่โค้ง คือ ทฤษฎี supergravity (ไม่ใช่ supersymmetry) ซึ่งผลคือการพบ superpartners คือในทุกๆอนุภาคของโบซอน(เกิดสนามแรงต่างๆ)จะมีคู่ของมันที่เป็นอนุภาคที่สปินมากหรือน้อยกว่า 1/2 เรียกว่า เฟอร์มิออน
particle table by https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2017/04/01/ask-ethan-whats-the-difference-between-a-fermion-and-a-boson/?sh=3caa3dca1c72
คือ โบซอนจะมีสปินเป็นจำนวนเต็มบวก แต่เฟอร์มิออนมีค่าเป็นเศษส่วนลบ และในจักรวาลทั้ง 2 มีจำวนเท่าๆกันทำให้พลังงานจากสถานะไม่หยุดนิ่งที่ 0 ที่เป็นอันต์ถูกหักล้างไปแต่มันก็ยังมีบางค่าที่ยังเหลืออยู่แล้วเราจะกำจัดอย่างไรจึงหมด
ต่อมาได้มีการเสนอทฤษฏี Supersymmetric string ซึ่งวมทั้งแนวคิดทฤษฎีโน้มถ่วงและทฤษฎีควอนตัม ซึ่งจะมององค์ประกอบภายในอนุภาคย่อย (Subparticle) เป็นเส้นสาย 1 มิติที่มีความถี่เฉพาะ แล้วมันจะหักล้างทางพลังงานอย่างไร กล่าวคือ หากเฟอร์มิออน และโบซอนที่มีความถี่ตรงกันแต่ เฟสตรงข้าม(out of phase) พบว่าพลังานในลูกคลื่นที่รวมก็จะเป็น 0 (คล้ายๆการแทรกสอดของคลื่น) มันจึงถูกยกเป็น TOE (Theory Of Everything) เนื่องจากมันสามารถอธิบายองค์ประกอบที่เล็กกว่าsubparticleไปอีกระดับ และอธิบายข้อขัดแย้งทางพลังงานได้ดี และเชื่อว่า Supergravity คือ 1 ในทฤษฎี Superstring หากพบจนครบ 5 ส่วนที่คาดการก็จะครบองค์ประกอบ
string on explain of particle reaction by https://societyofmodernastronomy.wordpress.com/2016/03/08/string-theory-part6-the-basic-principles/
จากภาพจะเห็นว่านี่คือการอธิบายพฤติกรรมระหว่างอนุภาค ซ้านคือการวาดเส้นของการชนของปฏิอนุภาคเมื่อชนกันจะคายโฟตอนออกมาแล้วโฟตอนจึงคายพลังงานในรูปอนุภาคคู่ปฏิกิริยาเดิมออกมา แต่หากมอง 2 อนภาคเป็นเส้นสตริงจะพบว่าเมื่อ 2 เส้นมาแทรกสอดจะเกิดความถี่ใหม่เป็นโฟตอนและแยกออกเป็นสตริงความถี่เดิม ตามภาพขวามือ และการที่มันดูเหมือนหลอดเนื่องจากเวลาไม่มีช่วงรอยต่อมันจึงมีรูปร่างสม่ำเสมอ
ต่อมาในปี 1985 พบว่าจริงๆแล่วสตริงไม่ใช่ภาพอันสมบูรณ์ หากแต่เป็นเพียงหนึ่งในสามิกเท่านั้น เสนอโดย Paul Towsen เขาได้เสนอ p-brane คือ P 1 brane = string , P 2 brane = ผิว และจากทฤษฎีนี้เองทำให้ค้นพบว่ามิติมี 11 มิติแต่เรารับรู้ได้เพียบ 4 มิติ ส่วนอีก 7 มิติม้วนพบกันอยู่จนเล็กมองไม่เห็น
และจากการที่กล่าวว่าทฤษฎีที่ถือเป็น ทฤษฎีแห่งสรรพสิ่งอย่างสตริงไม่ใช่สิ่งสมบูรณ์แต่เป็นเพียงองค์ประกอบหนึ่งในทฤษฎีใหญ่อย่าง M(M-Theory)
M-Theory จะกรอบด้วย string + supergravity , I (สตริง 1 มิติ) , Heterotic-O (สตริงวง 1 วง) ,Heterotic-E (สตริงหนาหลายวงไม่ต่อนื่อง), IIA(สตริงวงต่อเนื่อง) ,IIB (สตริงวงตัน 3 มิติ หลายวงไม่ต่อเนื่อง)
M-Theory by https://www.quantamagazine.org/why-is-m-theory-the-leading-candidate-for-theory-of-everything-20171218/
ทุกคนนคงสงสัยทำไมสตริงมันจึงไม่สมบูรณ์หละ ?
เนื่องจากสตริงมันมี 1 มิติ ไม่สามารถอธิบายในตัวของมันว่ามันทำให้ผิวกาลอวกาศโค้งอย่างไรซึ่งต้องมี Supergravity มาช่วยอธิบาย ซึ่งจากการอธิบายจนถึงตอนนี้ทำให้ได้ว่าการศึกษาในระดับควอนตัมก็มีผลต่อกาล-อวกาศ
Imaginary-time (เวลาจินตภาพ)
imaginary time compare to earth by https://www.timeanddate.com/geography/longitude-latitude.html
เวลาจินตภาพ-อย่างไร?
เวลาจินตภาพถือเป็นแบบจำลองทางคณืตศาสตร์ที่ถือว่าดีมากในการอธิบายถึงพัฒนาการของกาล-อวกาศจริงรูปแบบหนึ่ง ใครๆก็อาจกล่าวว่าเวลาจินตภาพก็แค่รูปแบบของคณิตศาสตร์ที่สร้างมามันจะจริงยังไง? แต่หากจะกล่าวอีกนัยหนึ่งมันไม่มีอะไรจริงไม่จริง หากแต่มันเป็นจริงก็เพียงเพราะ เราคุ้นเคยเท่านั้นเอง (เช่นเดียวกับคำๆนี้หรืออาจไม่ใช่) จาก Classical Specialrelativity กล่าวว่า space-time มีเพียงspace ที่เลื่อนทิศหรือปรับเปลี่ยนตำแหน่งได้ แต่ในtimeไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ แต่หากเราพิจารณา i-time(imaginary time) ซึ่งตั้งฉากกับ เวลาจริง แล้วถือว่าเป็นมิติที่ 4 มันก็อาจทำเช่นนั้นได้
ต่อมาเราจะมาพิจารณา i-time ในการเทียบกับลูกโลก
1.หากเราให้ i-time เป็นเส้นละติจูดจะพบว่า i-time มีจุดเริ่มต้นและสิ้นสุด
2.หากเราให้ i-time เป็นเส้นลองจิจูด จะพบว่าเวลาจะหยุดนิ่งที่จุดขั้วโลกเหนือและใต้ (คือเราสามารถทำใหเวลาหยุดได้ขณะที่ i-timeเพิ่มขึ้น)ซึ่งจะคล้ายกับเหตุการณ์ที่ event horizon ของหลุมดำที่เวลาจะหยุดนิ่ง (ถ้า iและ R(real)ไม่หยุดนิ่ง คือทั้ง 2 แนวเคลื่อนสัมพัทธ์กัน ) และจากการพิจารณาที่หลุมดำทำให้พบว่า ตำแหน่ง-เวลา มีอุณหภูมิ และมันยังมี เอนโทรปี (S) คือ สถานะภายในหลุมดำ หรือ การจัดเก็บข้อมูลภายในหลุมดำ และเป็นไปตามสมการของ Hawking ที่ว่า
Hawking equation by https://nationalpost.com/news/world/the-equation-stephen-hawking-wants-engraved-on-his-tombstone
ซึ่งสมการนี้ยังบอกถึงความสัมพันธ์ของ Quatum Gravity และ หลัก Thermodynamics อีกด้วย และในการอธิบาย Quantum gravity คือ การที่หลุมดำทำหน้าที่เหมือนฉากรับเงาของวัตถุที่มีหลายมิติ จนเกิดเป็นเงา 2 มิติบนผนัง เราเรียกว่าหลักการ Holography (ใช้ในการทำ Holographic )หรือก็คือการเก็บข้อมูลของ Quantum gravity ข้อมูล space-time ในรูปที่น้อยลง 2 มิตินั่นเอง
พบกันต่อบทที่ 3 จักรวาลในเปลือกนัท (ในวันใดวันหนึ่งครับ)
- 1
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
