ขอบเขตของจักรวาล

คุยกับชัยคุปต์

โดย ชัยคุปต์
จาก อัพเดท
คำถามจากคุณมิตตา

จักรวาลมีขอบเขตหรือไม่

ขึ้นอยู่กับความหมายของคำว่า ขอบเขต ครับ

ถ้าคุณมิตตาหมายถึง “ขอบเขต” จากคำว่า BOUNDARY โดยทั่วๆ ไป ตามแบบจำลองของจักรวาลที่ใช้กันมา จักรวาลก็ไม่มีขอบเขต เพราะแบบจำลองจักรวาลที่มักใช้กล่าวถึงกัน อาจเปรียบเป็นเสมือนกับผิวของลูกโป่ง ที่พองตัวขึ้นเรื่อยๆ จากการก่อกำเนิดแบบบิ๊กแบง (Big Bang) เมื่อประมาณหนึ่งหมื่นสี่พันล้านปีมาแล้ว

ตามแบบจำลองของจักรวาลนี้ มนุษย์หรือโลก ก็มักจะถูกเปรียบเป็นเหมือนกับมดที่เดินอยู่บนเปลือกของผลส้ม ซึ่งมดก็จะสามารถเดินไปเรื่อยๆ โดยไม่พบกับ “ขอบเขต” ใดๆ จักรวาลก็เช่นเดียวกัน

อย่างไรก็ตาม จากแบบจำลองของจักรวาลที่เป็นเหมือนลูกโป่งพองตัว ถ้าถือว่าขอบเขตของจักรวาลหมายถึงผิวของจักรวาลที่กำลังขยายตัวจากจุดศูนย์ กลางร่วมกันของสรรพสิ่งที่ประกอบเป็นจักรวาล ซึ่งถูกเปรียบเป็นผิวของลูกโป่งกำลังพองตัว ก็อาจถือว่าจักรวาลมี “ขอบเขต” ก็ได้ โดยอาจนึกภาพแบบจำลองง่ายๆ ของจักรวาลที่ “ขอบนอกสุด” ของจักรวาล คือตำแหน่งที่องค์ประกอบของสสารส่วนนอกสุด กำลังเคลื่อนที่ไปเรื่อยๆ ตามสภาพการขยายตัวของลูกโป่งหรือจักรวาล

ที่กล่าวไปแล้ว เป็นเพียงคำตอบอย่างคร่าวๆ ที่สุดของจักรวาล เฉพาะส่วนที่มีโลกอยู่ในจักรวาลด้วย คือหมายถึง จักรวาลของเราเท่านั้น เพราะตามแนวคิดเกี่ยวกับจักรวาลถึงปัจจุบัน เป็นไปได้ว่า จักรวาลของเรา เป็นเพียงหนึ่งในจำนวนจักรวาลอีกมากมาย ซึ่งอาจจะอยู่ห่างไกลกันมาก เป็นระบบจักรวาลที่อาจไม่มีสิ้นสุด คือไม่มีจำนวนแน่นอน อีกทั้งก็มีแนวความคิดจากเชิงควอนตัมว่า จักรวาลของเราเป็นเพียงหนึ่งในจำนวนจักรวาลมากมายนับไม่ถ้วน ที่ดำรงอยู่แบบขนานกันไป (เรียกเป็น Parrel Universe หรือจักรวาลขนาน) หรืออาจอยู่แบบซ้อน กันอยู่ ระหว่างส่วนของ spacetime เชิงควอนตัม ที่จะเป็นแบบไม่ต่อเนื่อง คือมีช่องว่างเป็นช่วงๆ กันไป

สำหรับแนวคิดจักรวาลเป็นภาพใหญ่ โดยมีจักรวาลของเราเป็นเพียงหนึ่งในจำนวนมากมายมหาศาล ทั้งที่อยู่ห่างกันจริงๆ มากมาย และที่อยู่แบบขนานกันไป จักรวาลก็จะเป็นแบบไม่มีขอบเขต และก็เป็นแบบไม่ finite คือไม่มีขอบแน่ชัดด้วยครับ

การขยายตัวของจักรวาลหลังเกิดบิ๊กแบงด้วยอัตราเร็วมากกว่าแรง ขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์หรือไม่? หรือเป็นเรื่องของอนุภาคที่สามารถเดินทางด้วยความเร็วมากกว่าแสงเสมอ คือเตคีออน ถ้าเป็นเช่นนั้น แสดงว่าจักรวาลเริ่มต้นชีวิตคือ หลังการเกิดบิ๊กแบงทันที (ที่เกิดการขยายตัวด้วยอัตราเร็วมากกว่าแสง) ประกอบด้วยสสารหรืออนุภาคที่เป็นเตคีออน ล้วนๆ แล้วต่อมา จึงเคลื่อนที่ช้าลง (ช้ากว่าแสง) เป็นอนุภาคปกติธรรมดาดังเป็นอยู่ในปัจจุบัน?

ความคิดของคุณมิตตาเกี่ยวกับจักรวาลที่ประกอบด้วยอนุภาคจำพวกเตคีออน (tachyon) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสงเสมอ ในระยะแรกเริ่มชีวิตของจักรวาลหลังการเกิดบิกแบงใหม่ๆ แล้วจักรวาลก็ขยายตัวด้วยอัตราเร็วมากกว่าแสง ทว่าต่อมา ส่วนประกอบของจักรวาลก็เปลี่ยนจากอนุภาคจำพวกเตคีออน มาเป็นอนุภาคปกติธรรมดาที่เราคุ้นเคยกัน ซึ่งเคลื่อนที่ช้ากว่าแสงเสมอ น่าสนใจ เพราะจะอธิบายเรื่องอัตราการขยายตัวของจักรวาลได้ง่ายๆ ตรงๆ

แต่คงเป็นไปได้ยากครับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการที่อนุภาคทั้งหมดหรือส่วนใหญ่ของจักรวาล จะเปลี่ยนจากเตคีออนมาเป็นอนุภาคธรรมดา ดังเช่นอิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน ธาตุปกติธรรมดาที่เราคุ้นเคยกัน เนื่องจากดูจะไม่มีกลไกหรือกระบวนการหรือทฤษฎีใดๆ จะ ทำให้การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเกิดขึ้นได้

สำหรับคำตอบต่อความเคลื่อนไหวของจักรวาลใน ระหว่างการเกิด inflation หรือการพองตัวนั้น โดยทั่วไปในปัจจุบัน วงการดาราศาสตร์โลกดูจะมีแนวคำตอบใหญ่ๆ อยู่สองแนวทาง คือ

หนึ่ง : อนุภาคองค์ประกอบของจักรวาลขณะเกิดการพองตัว สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสงจริงและก็ไม่เป็นการขัดต่อกฎ ธรรมชาติ ดังที่เป็นกฎเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของอนุภาคทั่วไปที่ต้องเคลื่อนที่ช้า กว่าแสงเสมอ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ในปัจจุบันกล่าวคือ กฎกติกาของธรรมชาติในต่างมิติเวลา อาจจะไม่เหมือนกันได้หรือแตกต่างกันได้ กล่าวง่ายๆ ก็คือกฎต่างๆ ทางฟิสิกส์เกี่ยวกับสรรพสิ่งในจักรวาล อาจแตกต่างกันในมิติเวลาที่แตกต่างกันของจักรวาล

สอง : การขยายตัวของจักรวาลเร็วกว่าแสงในช่วงการพองตัว สิ่งที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากว่าแสงจริงๆ มิใช่องค์ประกอบจำพวกอนุภาคของสสาร หากเป็น space หรือ spacetime หรือตัวเนื้อของจักรวาล (ซึ่งโดยทั่วๆ ไป เป็นความว่างเปล่าหรือสุญญากาศหรืออวกาศระหว่างอนุภาคต่างๆ) ที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว ในอัตราเร็วกว่าแสง ทั้งๆ ที่โดยความจริงแล้ว เป็นเนื้อ ที่ของอวกาศระหว่างอนุภาคต่างหาก ที่ขยายตัวอย่างรวดเร็ว ลักษณะการอธิบายตามแนวคำตอบที่สองนี้ อาจอธิบายอย่างเป็นรูปธรรม โดยเปรียบอนุภาคองค์ประกอบของจักรวาล เป็นก้อนวัตถุที่ลอยอยู่ในน้ำ หรือผลไม้ ชนิดลอยอยู่ในน้ำได้ และเปรียบอวกาศของจักรวาลเป็นกระแสน้ำ ตามแนวคำตอบที่สองนี้ สิ่งที่เกิดขึ้นและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสงคือกระแสน้ำ ส่วนก้อนวัตถุหรือผลไม้ลอยอยู่ในน้ำ โดยตัวของมันเอง มิได้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสง แต่ก็จะปรากฏเป็นเสมือนกับเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสง ทั้งๆ ที่เป็นกระแสน้ำต่างหากที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่าแสง แล้วนำวัตถุที่อยู่ในน้ำเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงไปด้วย

เมื่อเปรียบเทียบแนวคำตอบทั้งสองสำหรับวงการดาราศาสตร์โลกในปัจจุบัน ส่วนใหญ่มีความเห็นว่าแนวคำตอบที่สองมีความเป็นไปได้มากกว่าครับ

เคยฟัง (และอ่าน) ความคิดความเชื่อเกี่ยวกับพระเจ้าของอาจารย์ว่า เหมือนกับของไอน์สไตน์คือไม่เชื่อเรื่องพระเจ้าเป็นผู้มีฤทธิ์อำนาจพิเศษ สร้างโลกสร้างจักรวาลได้ แต่เชื่อว่าพระเจ้าหรือสิ่งที่เป็นตัวแทนของพระเจ้าคือกฎของธรรมชาติ ถูกต้องหรือไม่ และถ้าเกิดวันหนึ่ง มีหลักฐานที่ปฏิเสธไม่ได้ว่าพระเจ้าในรูปลักษณ์ของผู้มีอำนาจพิเศษ ดังเช่น เทพซูส หรือ พระศิวะมีจริง อาจารย์จะทำอย่างไร?

ขั้นต้น ตามที่คุณมิตตาสรุปเรื่องความคิดความเชื่อเกี่ยวกับพระเจ้าของผมว่าเหมือน ของไอน์สไตน์นั้น ถูกต้องครับ แล้ววันหนึ่ง ถ้ามีหลักฐานที่ปฏิเสธไม่ได้ (ตามหลักและกระบวนการทางวิทยาศาสตร์)ว่า พระเจ้าในรูปลักษณ์เป็นผู้มีอำนาจพิเศษ ดังเช่น เทพซูสในเทพ นิยายกรีกโบราณ หรือพระศิวะตามวัฒนธรรมความเชื่อโบราณของอินเดีย ตัวผมจะทำอย่างไร?

คำตอบของผมคือ ผมก็จะไม่ปฏิเสธและเปิดใจรับอย่างดียิ่ง เพราะวิถีแห่งวิทยาศาสตร์เป็นเช่นนั้น คือความรู้ความเข้าใจของมนุษย์ต่อสรรพสิ่งในธรรมชาติ และที่มนุษย์สร้างขึ้นมาได้ จะไม่คงที่ กล่าวคือ จะเปลี่ยนได้เสมอ ถ้ามีข้อมูลหลักฐานใหม่ที่ถูกต้องหรือที่เป็นจริง ที่ปฏิเสธไม่ได้ เกิดขึ้นมาใหม่ด้วย

เครดิท Mythland