งานชิ้นที่1 2ทฤษฏีบิ๊กแบง

1. กำเนิดเอกภพ(Big Bang)
ทฤษฎีบิกแบง

2.  ทฤษฎี “บิกแบง” (Big Bang Theory) เป็นทฤษฎีทำงดำรำศำสตร์ที่กล่ำวถึงประวัติศำสตร์ควำมเป็นมำของ
จักรวำล ปัจจุบันเป็นทฤษฎีที่เป็นที่เชื่อถือและยอมรับมำกที่สุด ทฤษฎีบิกแบงเกิดขึ้นจำกกำรสังเกตของนักดำรำศำสตร์ที่ว่ำ
ขณะนี้จักรวำลกำลังขยำยตัว ดวงดำวต่ำง ๆ บนท้องฟ้ำกำลังวิ่งห่ำงออกจำกกันทุกที เมื่อย้อนกลับไปสู่อดีต ดวงดำวต่ำงๆ
จะอยู่ใกล้กันมำกกว่ำนี้ และเมื่อนักดำรำศำสตร์คำนวณอัตรำควำมเร็วของกำรขยำยตัวทำให้ทรำบถึงอำยุของจักรวำลและ
กำรคลี่คลำยตัวของจักรวำล รวมทั้งสร้ำงทฤษฎีกำรกำเนิดจักรวำลขึ้นอีกด้วย ตำมทฤษฎีนี้ จักรวำลกำเนิดขึ้นเมื่อประมำณ
๑๕,๐๐๐ ล้ำนปีที่แล้ว ก่อนกำรเกิดของจักรวำล ไม่มีมวลสำร ช่องว่ำง หรือกำลเวลำ จักรวำลเป็นเพียงจุดที่เล็กยิ่งกว่ำอะตอม
เท่ำนั้น และด้วยเหตุใดยังไม่ปรำกฏแน่ชัด จักรวำลที่เล็กที่สุดนี้ได้ระเบิดออกอย่ำงรุนแรงและรวดเร็วในเวลำเพียงเศษเสี้ยว
วินำที (Inflationary period) แรงระเบิดก่อให้เกิดหมอกธำตุซึ่งแสงไม่สำมำรถทะลุผ่ำนได้(Plasma period) ต่อมำจักรวำลที่
กำลังขยำยตัวเริ่มเย็นลง หมอกธำตุเริ่มรวมตัวกันเป็นอะตอม จักรวำลเริ่มโปร่งแสง ในทำงทฤษฎีแล้วพื้นที่บำงแห่งจะมีมวล
หนำแน่นกว่ำ ร้อนกว่ำ และเปล่งแสงออกมำมำกกว่ำ ซึ่งต่อมำพื้นที่เหล่ำนี้ได้ก่อตัวเป็นกลุ่มหมอกควันอันใหญ่โตมโหฬำร
และภำยใต้กฎของแรงโน้มถ่วง กลุ่มหมอกควันอันมหึมำนี้ได้ค่อยๆแตกออก จนเป็นโครงสร้ำงของ “กำแลกซี” (Galaxy)
ดวงดำวต่ำง ๆ ได้ก่อตัวขึ้นในกำแลกซี และจักรวำลขยำยตัวออกอย่ำงต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน

3.  นักดำรำศำสตร์คำนวณว่ำจักรวำลว่ำประกอบไปด้วยกำแลกซีประมำณ ๑ ล้ำนล้ำนกำแลกซี และแต่ละกำแลกซีมีดำวฤกษ์
อย่ำงเช่นดวงอำทิตย์อยู่ประมำณ ๑ ล้ำนล้ำนดวง และสุริยจักรวำลของเรำอยู่ปลำยขอบของกำแลกซีที่เรียกว่ำ “ทำง
ช้ำงเผือก” (Milky Galaxy) และกำแลกซีทำงช้ำงเผือกก็อยู่ปลำยขอบของจักรวำลใหญ่ทั้งหมด เรำจึงมิได้เป็นศูนย์กลำงของ
จักรวำลเลย ไม่ว่ำจะในควำมหมำยใด
 ในปี พ.ศ. ๒๕๓๕ ดำวเทียม “โคบี” (COBE) ขององค์กำรนำซ่ำแห่งสหรัฐอเมริกำซึ่งถูกส่งขึ้นไปเพื่อศึกษำประวัติศำสตร์
ของจักรวำลโดยเฉพำะ ได้ค้นพบรังสีโบรำณ ซึ่งบ่งบอกถึงโครงสร้ำงของจักรวำลขณะเมื่อจักรวำลมีอำยุเพียง ๓๐๐,๐๐๐ ปี
นับเป็นกำรค้นพบครั้งสำคัญที่ยืนยันว่ำ จักรวำลกำเนิดขึ้นมำจำกจุดเริ่มต้นของกำรระเบิด และคลี่คลำยตัวตำมคำอธิบำยใน
ทฤษฎี “บิกแบง” จริง เมื่อได้ทฤษฎีกำรกำเนิดจักรวำลแล้ว นักดำรำศำสตร์ก็สนใจว่ำจักรวำลจะสิ้นสุดลงอย่ำงไร มีทฤษฎี
ที่อธิบำยเรื่องนี้อยู่ ๓ ทฤษฎี ทฤษฎีแรก กล่ำวว่ำ

4.  เมื่อแรงระเบิดสิ้นสุดลง มวลอันมหึมำของกำแลกซีต่ำงๆ จะดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้จักรวำลหดตัวกลับจนกระทั่ง
ถึงกำลอวสำน ทฤษฎีที่สอง อธิบำยว่ำ จักรวำลจะขยำยตัวในอัตรำช้ำ ๆ จึงเชื่อว่ำน่ำจะมี “มวลดำ”(dark matter) ที่เรำ
ยังไม่รู้จักปริมำณมหึมำคอยยึดโยงจักรวำลไว้ จักรวำลจะขยำยตัวไปเรื่อยๆ จนยำกแก่กำรสืบค้นส่วนสตีเฟ่น ฮอว์
กกิ้ง (Stephen Hawking) ได้เสนอทฤษฎีที่สำมว่ำ จักรวำลจะขยำยตัวในอัตรำควำมเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่ำงไม่มีที่สิ้นสุด
ทฤษฎีบิกแบงนั้นได้รับกำรเชื่อมต่อด้วยทฤษฎีวิวัฒนำกำร (Evolution Theory) ของชำร์ล ดำร์วิน (Charles Darwin)
เมื่อโลกเย็นตัวลงนั้น ปฏิกิริยำเคมีจำกมวลสำรในโลกในที่สุดแล้วก่อให้เกิดไอน้ำ และไอน้ำก่อให้เกิดเมฆ และเมฆ
ตกลงมำเป็นฝน ทำให้เกิดแม่น้ำ ลำธำร ทะเล และมหำสมุทร วิวัฒนำกำรนี้มีลักษณะแบบ “ก้ำวกระโดด” (Emergent
Evolution) เมื่อมีสำรอนินทรีย์และน้ำปริมำณมหำศำลเป็นเวลำที่ยำวนำน ในที่สุดคุณภำพใหม่คือ “ชีวิต” ก็เกิดขึ้น คำ
ว่ำ บิกแบง ที่จริงเป็นคำล้อเลียนที่เกิดจำก นักดำรำศำสตร์ ชื่อ เฟรดฮอยล์ ซึ่งเขำดูหมิ่นและตั้งใจจะทำลำยควำม
น่ำเชื่อถือของทฤษฎีที่เขำเห็นว่ำไม่มีทำงเป็นจริงอย่ำงไรก็ดี กำรค้นพบ ไมโครเวฟพื้นหลัง ในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้
ไม่สำมำรถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้ มีหลักฐำนสำคัญพิสูจน์ควำมถูกต้องของทฤษฎีกำรเกิดของเอกภพ

5. ตำมทฤษฎีกำรระเบิดครั้งใหญ่ประกำรหนึ่ง คือ ในปี ค.ศ. 1965 นักวิทยำศำสตร์ที่ บริษัท เบลล์ แลบอรอทอรี่ สหรัฐ ได้ยิน
เสียบรบกวนของคลื่นวิทยุดังมำกจำก รอบทิศบนท้องฟ้ำ นักวิทยำศำสตร์ได้คำนวณได้แล้วว่ำ ถ้ำหำกเอกภพมีจุดกำเนิด
จำกปฐมดวงไฟในจักรวำลเมื่อประมำณ 1.1 x 1010-1.8x1010 ปีมำแล้ว ตำม ทฤษฎีกำรระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวำล
พลังงำนที่ยังหลงเหลืออยู่ในกำรระเบิด ครั้งใหญ่จะต้องค้นหำพบได้ในปัจจุบัน และจะมีอุณหภูมิประมำณ 3 องศำเหนือ
ศูนย์องศำสมบูรณ์ เนื่องจำกพลังงำนจะแผ่ออกมำเป็นไมโครเวฟ มีควำมยำวคลื่นน้อยกว่ำ 1 ม.ม. ผลจำกกำรได้ยินเสียง
คลื่นไม่โครเวฟดังมำกจำกรอบทิศทำงบน ท้องฟ้ำดังกล่ำว เมื่อนักวิทยำศำสตร์ทำกำรวัดอย่ำงระมัดระวังทำให้
นักวิทยำศำสตร์ แน่ใจว่ำ กำรแพร่ของคลื่นไมโครเวฟบนท้องฟ้ำทั่วทิศทำง คือ ส่วนที่หลงเหลือ จำกกำรระเบิดครั้งใหญ่
ของจักรวำล

6.  ภายหลังเกิดบิกแบง
 ขณะที่เอกภพขยำยตัวภำยหลังเกิดบิกแบงสสำรก็เคลื่อนที่ไปทุกทิศทำง แรงโน้มถ่วงเริ่มทำงำน แรง
โน้มถ่วง คือ สิ่งที่ควบคุมเอกภพ เป็นแรงดึงวัตถุเข้ำหำกัน เรำเรียกแรงดึงดูด เช่นนี้ว่ำ แรงโน้มถ่วง วัตถุ
ที่มีมวลสำรมำกจะมีแรงโน้มถ่วงสูง แรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุทุกอย่ำงอยู่ด้วยกัน ดังนั้นเมื่อเอกภพมีอำยุ
เพียง 1 ล้ำนปี สสำรในรูปของไฮโดรเจนและฮีเลียมก็เริ่มยึดเหนี่ยวกันเป็นก้อน เรียกว่ำ กำแล็กซีที่ยังไม่
คลอด(protogalaxy)นี่คือจุดเริ่มต้นของกำรเกิดกำแล็กซีต่อไป ก้อนก๊ำซขนำดเล็กที่อยู่ภำยในกลำยเป็น
ดำวฤกษ์กำแล็กซีที่ยังไม่คลอดก็เหมือนกระจุดดำวฤกษ์ขนำดมหิมำหรือกำแล็กซีแคระ อยู่กันเป็นกลุ่ม
และเป็นโครงสร้ำงหลักของกำแล็กซี กำแล็กซีที่ยังไม่คลอดทั้งหลำยถูกยึดเหนี่ยวเข้ำด้วยกัน ด้วยแรง
โน้มถ่วงจึงเกิดกำรรวมกันเป็นกำแล็กซีในช่วงแรกจะมีขนำดเล็กและมีรูปร่ำงแปลก ในที่สุดกำแล็กซีที่
ยังไม่คลอดหลำยแห่งก็รวมกันกลำยเป็นกำแล็กซีแบบสไปรัสหรือรูปไข่อย่ำงที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่มัน
ยังไม่สิ้นสุดแค่นี้ ภำยในกำแล็กซีต่ำง ๆ ยังมีดำวฤกษ์เกิดขึ้นอยู่เรื่อย ๆ ตัวกำแล็กซีเองก็อำจชนกันหรือ
รวมกัน ทุกวันนี้ภำยในกำแล็กซีทำงช้ำงแผือกยังมีดำวฤกษ์จำนวนมำกกำลังเกิดใหม่และกำลังดึง
กำแล็กซีเล็กๆข้ำงเคียงเข้ำมำ

7. ทำไมกำเนิดของเอกภพจึงเป็น BIG BANG (กำรระเบิดใหญ่)

8.  ถ้ำเอกภพกำลังขยำยตัวก็แสดงว่ำถ้ำเรำย้อนเวลำกลับไปในอดีต เอกภพก็ต้องมีขนำดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลำมำกก็ยิ่งเล็ก
ลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่ำงที่สุดจะเกิดอะไรขึ้น เอกภพจะลดลงจนสลำยไปหรือหวังว่ำจะมีจุดหนึ่งที่เอกภพกำเนิด ไม่ว่ำจะ
เป็นกรณีใดจะเห็นว่ำเรำจะต้องเกี่ยวข้องกับ กำรเริ่มของเอกภพทั้งนั้น ผู้แรกที่เริ่มศึกษำปัญหำเหล่ำนี้อย่ำงจริงจังคือนัก
ฟิสิกส์ซึ่งเกิดที่รัสเซียชื่อ กำมอฟ แต่ภำยหลังอพยพไปอยู่อเมริกำในช่วง ปี 1948 ที่จริงกำมอฟไม่ได้ตั้งใจที่จะคิดค้น
เกี่ยวกับกำรเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก แต่ระหว่ำงที่เขำกำลังคิดค้นเกี่ยวกับกำรเกิดของธำตุ เขำก็ได้บรรลุถึงข้อสรุปว่ำ
 เอกภพจะต้องเกิดขึ้นด้วย BIG BANG

9.  กำเนิดเอกภพ(Big Bang) สมมติฐำนเอกภพบิกแบงของกำมอฟ
 ตำมทฤษฎีเอกภพของฟรีดมำนน์ ซึ่งได้มำจำกกำรประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภำพจะบอกได้ว่ำ เอกภพมีจุดเริ่ม ซึ่งก็คือ
เงื่อนไขเบื้องต้นถึงทฤษฎี สัมพัทธภำพจะบอกไม่ได้ว่ำเงื่อนไขข้ำงต้นนี้มำจำกไหน แต่มันก็บอกให้เรำรู้ว่ำ เอกภพเริ่ม
กำเนิดโดยมีเงื่อนไขเบื้องต้น แต่อย่ำงไรก็ตำมทฤษฎีนี้ไม่ได้บอกเรำว่ำเอกภพตอนเริ่มกำเนิดนั้นร้อนหรือเย็น แล้วทำไมกำ
มอฟถึงคิดว่ำเอกภพกำเนิดด้วยควำมร้อนสูง แต่เพื่อที่จะเข้ำใจตรงนี้ก็ลองมำคิดกลับดู ว่ำทำไมเอกภพที่เย็นจึงเป็นไปไม่ได้
เช่นกัน ถึงแม้โลกจะมีธำตุมำกมำยหลำยชนิด เมื่อดูทั้งเอกภพจะเห็นว่ำเกือบทั้งหมดเป็นธำตุไฮโดรเจน เพรำะว่ำ ไฮโดรเจน
ประกอบขึ้นจำกโปรตอนและอิเลคตรอน เรำก็จะบอกได้ว่ำตอนที่เอกภพกำเนิดและมีขนำดเล็กมำก อิเลคตรอนจะรวมเข้ำ
ไปในโปรตอนกลำย เป็นนิวตรอน นั่นก็คือเอกภพที่เย็น ในช่วงแรกจะเต็มไปด้วยนิวตรอนและเมื่อเอกภพขยำยตัวขึ้น
นิวตรอนจะสลำยตัวแบบเบต้ำ กลำยเป็นโปรตอนและ อิเลคตรอน โปรตอนนั้นจะทำปฏิกิริยำรวมตัวกับนิวตรอนกลำยเป็น
ตัว ทีเรียม (ไฮโดรเจนหนัก) และดิวทีเรียมจะรวมตัวกับนิวตรอนเป็น ไตรเทียม ซึ่งจะสลำยตัวแบบเบตำ กลำยเป็นฮีเลียม 3
และเมื่อนิวตรอนอีกตัวรวมกับฮีเลียม 3 ก็จะได้อะตอมฮีเลียม และปฏิกิริยำนิวเคลียร์ก็จะเกิดต่อกันไป ธำตุหนักต่ำงๆ ก็จะ
เกิดขึ้นในเอกภพต่อๆ กันไปเช่นกัน แต่ในควำมเป็นจริงนั้นในเอกภพมีไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 24% และอีก 1% เป็นธำตุ
อื่นๆ นั่นก็คือเกือบทั้งหมดเป็นธำตุเบำสองธำตุ คือ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งขัดกับสมมติฐำนของเอกภพเย็นข้ำงต้น
เพรำะฉะนั้นกำมอฟจึงคิดว่ำเพื่อให้ขั้นตอนกำรเกิดธำตุหนักไม่ติดต่อกันไป จะต้องคิดว่ำเอกภพเมื่อกำเนิดนั้นมีอุณหภูมิสูง
มำก ถ้ำเอกภพร้อนถึงจะเกิดปฏิกิริยำรวมตัวกัน แต่เพรำะร้อน กันออกอีกและก็อธิบำยได้ว่ำทำไมธำตุหนักจึงหยุดแค่ฮีเลียม
เท่ำนั้น และนี่ก็คือที่มำของควำมคิดสมมติฐำนเอกภพบิกแบงของกำมอฟ โดยที่ขอเน้นว่ำ กำมอฟไม่ได้บอกว่ำบิกแบงเป็น
ต้นเหตุของกำรขยำยตัวของเอกภพเลย เพียงแต่บอกว่ำเพื่อที่จะอธิบำยกำเนิด และปริมำณธำตุในเอกภพ เอกภพจะต้องเกิด
ด้วยบิกแบงเท่ำนั้น
 ___________________________________
 อ้างอิง
http://www.soulfly.th.gs/
http://www.geocities.com/Athens/Thebes/1183/universe.html
http://www.rmutphysics.com/CHARUD/naturemystery/sci3/universe/universe1.htm

10.  คาถาม ทฤษฎีบิ๊กแบง 10 ข้อ
 1. ทฤษฎีบิ๊กแบง คืออะไร
 เป็นทฤษฎีทำงดำรำศำสตร์ที่กล่ำวถึงประวัติศำสตร์ควำมเป็นมำของจักรวำล ปัจจุบันเป็นทฤษฎีที่เป็นที่เชื่อถือ
และยอมรับมำกที่สุด
 2. จักรวาลกาเนิดขึ้นเมื่อประมาณกี่ปี
 ๑๕,๐๐๐ ล้ำนปีที่แล้ว
 3. จักรวาลกาเนิดขึ้นได้อย่างไร
 จักรวำลกำเนิดมำจำกจุดเริ่มต้นของกำรระเบิด และคลี่คลำยตัวตำมคำอธิบำยในทฤษฎี “บิกแบง”
 4. นักดาราศาสตร์สนใจว่าจักรวาลจะสิ้นสุดลงอย่างไร
 มีทฤษฎีที่อธิบำยเรื่องนี้อยู่ ๓ ทฤษฎี ทฤษฎีแรก กล่ำวว่ำ เมื่อแรงระเบิดสิ้นสุดลง มวลอันมหึมำของกำแลกซี
ต่ำงๆ จะดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้จักรวำลหดตัวกลับจนกระทั่งถึงกำลอวสำน ทฤษฎีที่สอง อธิบำยว่ำ จักรวำล
จะขยำยตัวในอัตรำช้ำ ๆ จึงเชื่อว่ำน่ำจะมี “มวลดำ”(dark matter) ที่เรำยังไม่รู้จักปริมำณมหึมำคอยยึดโยงจักรวำล
ไว้จักรวำลจะขยำยตัวไปเรื่อยๆ จนยำกแก่กำรสืบค้นส่วนสตีเฟ่น ฮอว์กกิ้ง (Stephen Hawking) ได้เสนอทฤษฎีที่
สำมว่ำ จักรวำลจะขยำยตัวในอัตรำควำมเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่ำงไม่มีที่สิ้นสุด
 5. แรงโน้มถ่วงทาหน้าที่อย่างไร ภายหลังจากการเกิดบิกแบง
 ภำยหลังเกิดบิกแบงสสำรก็เคลื่อนที่ไปทุกทิศทำง แรงโน้มถ่วงเริ่มทำงำน แรงโน้มถ่วง คือ สิ่งที่ควบคุมเอกภพ เป็นแรง
ดึงวัตถุเข้ำหำกัน เรำเรียกแรงดึงดูด เช่นนี้ว่ำ แรงโน้มถ่วง วัตถุที่มีมวลสำรมำกจะมีแรงโน้มถ่วงสูง แรงโน้มถ่วงทำให้
วัตถุทุกอย่ำงอยู่ด้วยกัน

11.  6. จุดเริ่มต้นของการเกิดกาแล็กซีคือ
 สสำรในรูปของไฮโดรเจนและฮีเลียม เริ่มยึดเหนี่ยวกันเป็นก้อน เรียกว่ำ กำแล็กซีที่ยังไม่คลอด (protogalaxy)
 7. ผู้แรกที่เริ่มศึกษาการเริ่มต้น ของเอกภพ คือใคร
 นักฟิสิกส์ซึ่งเกิดที่รัสเซียชื่อ กำมอฟ แต่ภำยหลังอพยพไปอยู่อเมริกำในช่วง ปี 1948
 8. กาแล็กซี ในปัจจุบัน เป็นแบบใหน
 เป็นกำแล็กซีแบบสไปรัสหรือรูปไข่อย่ำงที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
 9. ปฏิกิริยาเคมีจากมวลสารในโลกในที่สุดแล้วก่อให้เกิดอะไรขึ้น
 ก่อให้เกิดไอน้ำ และไอน้ำก่อให้เกิดเมฆ และเมฆตกลงมำเป็นฝน ทำให้เกิดแม่น้ำ ลำธำร ทะเล และมหำสมุทร
วิวัฒนำกำรนี้มีลักษณะแบบ “ก้ำวกระโดด” (Emergent Evolution) เมื่อมีสำรอนินทรีย์และน้ำปริมำณมหำศำลเป็นเวลำ
ที่ยำวนำน ในที่สุดคุณภำพใหม่คือ “ชีวิต”
 10. มีหลักฐำนสำคัญพิสูจน์ควำมถูกต้องของทฤษฎีกำรเกิดของเอกภพคือ
 กำรค้นพบ ไมโครเวฟพื้นหลัง ในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้ไม่สำมำรถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้