รู้จักกับ Cosmological principle
หลักพื้นฐานอันยิ่งใหญ่ของเอกภพ
ใครสักคนเคยกล่าวไว้ว่า “เอกภพอาจไม่ได้แปลกเกินกว่าที่เราคิดไว้ แต่มันอาจจะแปลกเกินกว่าที่เราจะคิดได้” การศึกษาเอกภพนั้นนับวันยิ่งพบหลักฐานสนับสนุนคำกล่าวนี้มากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นพบว่าหลักการพื้นฐานของเอกภพ (Cosmological principle) อาจไม่เป็นจริงก็ได้ ซึ่งถ้าเป็นแบบนั้นจะทำให้ภาพรวมของเอกภพนั้นแปลกประหลาดมากทีเดียว
หากมองไปรอบๆโลกของเรา เราจะพบเห็นดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ และดวงอาทิตย์เองก็เป็นส่วนหนึ่งของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งโครงสร้างเหล่านี้ไม่ได้มีความสม่ำเสมอเลย ดาวฤกษ์ในกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นกระจายตัวเป็นแผ่นแบนๆ และหนาแน่นบริเวณใจกลางกาแล็กซี ห่างจากใจกลางออกมา ดาวฤกษ์ก็อยู่อย่างหนาแน่นบริเวณแขน (arm) ที่ตีเป็นเกลียว
แต่นักฟิสิกส์เชื่อว่า หากเราสังเกตการณ์โครงสร้างของเอกภพในระดับที่ใหญ่มากๆ สสารต่างๆจะกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอมากๆ แรงที่กระทำต่อส่วนต่างๆของเอกภพในภาพรวมควรจะสม่ำเสมอกันไปหมด แนวคิดดังกล่าวเรียกว่า หลักการพื้นฐานของเอกภพ (Cosmological principle) ซึ่งนักฟิสิกส์ยึดถือกันว่าเป็นจริงมาโดยตลอด
โครงสร้างเอกภพในระดับเล็กๆนั้นไม่สม่ำเสมอ แต่เมื่อถอยห่างออกมาสังเกตโครงสร้างในระดับใหญ่มากๆ มันจำสม่ำเสมอ
นักฟิสิกส์อธิบายความสม่ำเสมอของสสารในเอกภพอย่างชัดเจนว่ามีคุณสมบัติสำคัญสอง อย่างคือ 1. Homogeneous และ 2. Isotropic ซึ่งสองคำนี้แม้จะมีความหมายที่ดูคล้ายกัน แต่มีความแตกต่างกันอยู่ในรายละเอียด
Homogeneous นั้นถ้าจะแปลตรงๆก็คือ ความเป็นเนื้อเดียว ลองจินตนาการถึงการเอาเกลือ น้ำตาล และ พริกเกลือ มาผสมแล้วกวนๆเขย่าๆจนองค์ประกอบทั้งหมดเข้ากันเป็นเนื้อเดียว ใช้มะม่วงจิ้มไปตรงไหนก็ได้รสชาติไม่ต่างกัน
Isotropic คือ การมีคุณลักษณะเหมือนเดิมไม่ว่าจะมองจากมุมไหนหรือหมุนไปทางไหน ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเราเอาดินน้ำมันมาปั้นเป็นก้อนทรงกลม มันย่อมมีหน้าตาเหมือนเดิม ไม่ว่าจะมองมันจากมุมไหนหรือหมุนไปทางไหน
แม้ทั้งสองคำนี้จะมีความหมายที่ฟังดูเหมือนกัน แต่จริงๆมันมีความแตกต่างกันอยู่
- สิ่งที่ Homogeneous อาจจะไม่ Isotropic ได้ (ดังภาพด้านบนซ้าย)
เช่น เส้นตรงที่ลากอย่างสม่ำเสมอห่างเท่าๆกัน แม้จะมีการกระจายของเส้นอย่างเป็นเนื้อเดียว แต่มันจะดูแตกต่างกันเมื่อมองคนละมุมจึงไม่ isotropic
- สิ่งที่ Isotropic อาจจะไม่ Homogeneous ได้ (ดังภาพด้านบนขวา)
เช่น ทรงกลมที่มีลักษณะเป็นชั้นๆอย่างผลไม้ ที่มองจากมุมไหนก็เหมือนกัน แต่ไม่ได้กระจายเป็นเนื้อเดียว เพราะมีทั้งแก่น เนื้อ เปลือก ที่แตกต่างกัน เป็นต้น
ทำไมนักฟิสิกส์เชื่อว่าเอกภพมีคุณสมบัติทั้งสองอย่างนี้
คำตอบคือ Homogeneous สะท้อนถึงความเชื่อที่ว่าเอกภพไม่ได้มีตำแหน่งพิเศษ ดังนั้นหากเราสังเกตเอกภพในสเกลที่ใหญ่มากๆ สสารและพลังงานจะต้องมีความหนาแน่นสม่ำเสมอทั้งเอกภพ ส่วน Isotropic สะท้อนถึงความเชื่อว่าเอกภพไม่ได้มีทิศทางใดทิศทางหนึ่งที่พิเศษไปกว่ากัน ดังนั้นเรามองไปทางไหนในเอกภพก็ต้องสังเกตเห็นภาพในสเกลใหญ่ที่เหมือนกันในทุกทิศทาง
การสังเกตหลายอย่างชี้ว่าหลักการพื้นฐานของเอกภพเป็นจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากรังสีพื้นหลังของเอกภพ (Cosmic microwave background) ซึ่งสะท้อนถึงการกระจายตัวของสสารพลังงานในยุคแรกๆของเอกภพ
รังสีพื้นหลังของเอกภพ (Cosmic microwave background)
แต่ข้อมูลจากการสังเกตใหม่ๆกลับทำให้นักฟิสิกส์ต้องตกใจ เพราะ มันแสดงให้เห็นว่าหลักการพื้นฐานของเอกภพ อาจไม่เป็นจริง รายละเอียดในเรื่องนี้ประกอบไปด้วยงานวิจัยมากมายหลายเรื่อง ซึ่งผมจะต้องอ่านทั้งหมด แล้วเรียบเรียงมันให้เข้าใจง่ายขึ้น เพื่อนำมาเล่าให้ฟังอีกครั้งครับ
- 6
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
