จักวาลเกิดขึ้นมาได้อย่างไร
BIG BANG
M Theory
steady state theory
Brain in the Vat
Big Freeze
Eternalism
Idealism
Logos
Presentism
Unified Field Theory
Theory of Everything
string theory
ตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน
นักวิทยาศาสตร์ได้คิดทฤษฏีต่าง ๆ
ขึ้นมามากมาย
แต่ทฤษฏีที่ได้รับการยอมรับมากที่สุด
คือ Solipsism
Phenomenalism
BIG BANG
The Oscillating Universe Theory
แล้วทฤษฏี BIG BANG เป็นอย่างไร
ทาไมถึงน่าเชื่อถือ
บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการระเบิดใหญ่ที่ทาให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นเนื้อสาร
มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์
และสิ่งมีชีวิตต่างๆ
ซึ่งทฤษฎีนี้นั้น เกิดขึ้นจากการที่นักดาราศาสตร์ทาการสารวจ
การเลื่อนแดงของกระจุกกาแล็กซีและพบว่า กระจุกกาแล็กซี
ทั้งหลายกาลังเคลื่อนที่ออกห่างจากโลกมากขึ้นในทุกทิศทาง
จึงตั้งสมมติฐานว่า เอกภพกาลังขยายตัว
โดยเปรียบเทียบว่า ถ้าลูกโป่งคือเอกภพ และจุดบนผิวลูกโป่งคือ
กระจุกกาแล็กซี เมื่อเราเป่าลูกโป่ง จุดแต่ละจุดบนผิวลูกโป่งจะมี
ระยะทางห่างจากกันมากขึ้น
ดังนั้นหากทราบอัตราการเคลื่อนที่ของกระจุกกาแล็กซี เราก็สามารถคานวณย้อนกลับ
หาเวลาเริ่มต้นที่กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายเคยอยู่รวมกัน เราเรียกทฤษฎีนี้ว่า “บิกแบง” (Big Bang)
โดยมีสมมติฐานว่า นี่คือจุดเริ่มต้นของเอกภพและกาลเวลา จุดที่เวลาของเอกภพ T = 0,
สสารและพลังงานคือหนึ่งเดียว เรียกว่า “ซิงกูลาริตี้” (Singularity)
โดยนักวิทยาศาสตร์ได้คานวนไว้ว่า เอกภพเกิดเมื่อ 13,000 ล้าน ปีมาแล้ว
กาหนดให้ T0 = เวลาเริ่มต้น กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายเคยเป็นหนึ่งเดียวกัน
= ความเร็วในการถอยห่างของกาแล็กซี
H = ค่าคงที่ของฮับเบิล = 71 km/s/b (กิโลเมตร/วินาที/ล้านพาร์เซก)
d = ระยะทางจากโลกถึงกระจุกกาแล็กซี
สูตร T0 = d /
T0 = d/H0d = 1/ H0
= 1 / (71 km/s/Mpc)
= (1/71)(Mpc-s/km) x (3.09 x 1019 km/1 Mpc) x (1 year / 3.156 x 107 s)
= 1.3 x 1010 ปี
ผลลัพธ์ที่ได้คือ เอกภพเกิดขึ้นเมื่อ 13,000 ล้านปีมาแล้ว
คานวนด้วยสูตร
นักวิทยาศาสตร์ได้อาศัยการคานวนเพื่อจาลองอายุของ
เอกภพในแต่ละขั้นตอนไว้ดังนี้
• 10-43 วินาที เอกภพมีอุณหภูมิสูงถึง 1032 K จึงยังไม่มีอนุภาคใดๆ เกิดขึ้น
• 10-10 วินาที อุณหภูมิลดลงเหลือ 1032 K กาเนิดอนุภาคขนาดเล็ก
• 1 วินาที อุณหภูมิ 1010 K กาเนิดโปรตรอนและอิเล็กตรอน
• 3 นาที อุณหภูมิ 109 K โปรตรอนและนิวตรอนรวมกันเป็นนิวเคลียส
• 300,000 ปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 6,000 K กาเนิดอะตอม
• 1,000 ล้านปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 18 K อะตอมรวมตัวเป็นโมเลกุล กาเนิด
กาแล็กซีและดาวฤกษ์
• 13,000 ล้านปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 3 K เอกภพในสภาพปัจจุบัน
ปรากฏการณ์อย่างน้อย 2 อย่าง
ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง
1. การขยายตัวของเอกภพ ฮับเบิล นักดาราศาสตร์ชาว
อเมริกันค้นพบว่า กาแล็กซีเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็ว
ที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่าง กาแล็กซีที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ห่าง
ออกไปเร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้ นั่นคือ เอกภพกาลัง
ขยายตัว จากความเข้าใจในเรื่องนี้ทาให้นักดาราศาสตร์
สามารถคานวณอายุของเอกภพได้
2. อุณหภูมิพื้นหลังอวกาศซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เคลวิน
การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบัน หรืออุณหภูมิพื้นหลัง เป็น
การค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา 2 คน คือ
อาร์โน เพนเซียส และ โรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเท
เลโฟน เมื่อปีพ.ศ.2508 ขณะนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคน กาลัง
ทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้อง โทรทรรศน์วิทยุ ปรากฏว่า
มีสัญญาณรบกวนตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือ
ฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทาง และทาความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมี
สัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาณที่
เหลืออยู่ในอวกาศเทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดา ที่มี
อุณหภูมิประมาณ 2.73 เคลวิน หรือประมาณ –270 องศาเซลเซียส
นอกจากนี้ก็ยังมีการค้นพบต่าง ๆ ที่สนับสนุนทฤษฏีบิกแบงอยู่เรื่อย ๆ
ก่อนจะเข้าสู่คาถามทบทวน
มาผ่อนคลายกันก่อน
ด้วยภาพ Galaxy สวย ๆ
คาถามทบทวน
1. บอกทฤษฏีการกาเนิดจักวาลมา 1 ทฤษฏี
ที่ไม่ใช่ทฤษฏีบิกแบง
= The Oscillating Universe Theory
2. ตามทฤษฏีบิกแบง การกาเนิดของจักวาล
เกิดขึ้นจากอะไร
= การระเบิดใหญ่ที่ทาให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นเนื้อสาร
3. ทฤษฏีบิกแบงเกิดขึ้นจากนักวิทยาศาสตร์
สาขาใดเป็นผู้ตั้งข้อสังเกต
= นักวิทยาศาสตร์สาขาดาราศาสตร์
4. การสังเกตพบสิ่งดี่ทาให้เกิดความคิดเรื่อง
บิกแบงขึ้นมา
= การสังเกตพบว่ากระจุกกาแล็กซีทั้งหลายกาลัง
เคลื่อนที่ออกห่างจากโลกมากขึ้นในทุกทิศทาง
5. นักวิทยาศาสตร์หาเวลาเริ่มต้นที่กระจุกกาแล็กซี่
อยู่รวมกันได้จากอัตราใด
= อัตราการเคลื่อนที่ของกระจุกกาแล็กซี
6. นักวิทยาศาสตร์หาเวลาเริ่มต้นที่กระจุกกาแล็กซี่
อยู่รวมกันได้กระบวนการคานวนแบบใด
= กระบวนการคานวณย้อนกลับ
7. จุดที่สสารและพลังงานเป็นหนึ่งเดียวหรือจุดเริ่มต้นของ
เอกภพในทางวิทยาศาสตร์เรียกว่าอะไร
= ซิงกูลาริตี้ (Singularity)
8. จากการคานวนของนักวิทยาศาสตร์
เอกภพเกิดขึ้นเมื่อใด
= 13,000 ล้าน ปีที่แล้ว
9. หลังจากเกิดบิกแบง 1 วินาที
เอกภพเกิดสิ่งใดขึ้น
= กาเนิดโปรตรอนและอิเล็กตรอน
10. เพราะเหตุใด โปรตรอนและนิวตรอนจึงเกิดการรวมกัน
เป็นนิวเคลียสในวินาทีที่ 10-43 หลังจากเกิดบิกแบง
= ไม่มีคาตอบ เนื่องจาก ณ วินาทีที่ 10-43 นั้น
โปรตรอนและอิเล็กตรอนยังไม่เกิด โดยโปรตรอนและอิเล็กตรอน
เกิดขึ้นเมื่อวินาทีที่ 1 หลังบิกแบง และรวมเป็นนิวเคลียเมื่อวินาทีที่ 3
หลังบิกแบง ดังนั้น คาถามนี้จึงไม่มีคาตอบ

Big Bang theory - ทฤษฏีบิกแบง