นักฟิสิกส์เสนอทฤษฎีใหม่ "เอกภพของเราเกิดจากสะเก็ดที่พุ่งออกมาจากหลุมดำสี่มิติ"

By: terminus
Writer
on Sat, 14/09/2013 - 03:32

ทฤษฎีกำเนิดจักรวาลที่ได้รับการยอมรับที่สุดในปัจจุบันคือ ทฤษฎี Big Bang และ Inflation Theory ซึ่งอธิบายว่าเอกภพของเราเกิดจากการระเบิดของภาวะเอกฐาน (singularity) ที่มีความหนาแน่นของพลังงานเป็นอนันต์ จากนั้นเอกภพก็ขยายตัวด้วยอัตราที่เร็วกว่าความเร็วแสง สสารและพลังงานก็ก่อเกิดเป็นดวงดาวและกาแล็กซี่อย่างที่เราเห็นทุกวันนี้ ผลการศึกษาจาก Planck space observatory ของ European Space Agency ก็แสดงให้เห็นว่าร่องรอยความไม่สม่ำเสมอบางๆ ของอุณหภูมิใน cosmic microwave background สอดคล้องกับสิ่งที่ทำนายได้จากการขยายตัวของเอกภพตาม Inflation Theory ซึ่งนั่นเท่ากับตอกย้ำว่า Big Bang และ Inflation Theory เป็นเรื่องจริง

แต่นักฟิสิกส์ก็ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่าตรงจุดภาวะเอกฐานของ Big Bang นั้นมีหน้าตาอย่างไรและมีอะไรเกิดขึ้นก่อนหน้านั้น บางคนก็เชื่อว่ามันเป็นคำถามที่นอกเหนือกรอบของฟิสิกส์, บางคนก็เชื่อว่า Big Bang ไม่ได้มีแค่ครั้งเดียว, บางคนก็เชื่อว่า Big Bang เกิดสลับกับการหดตัวที่เรียกว่า Big Crunch ฯลฯ

Niayesh Afshordi จาก Perimeter Institute for Theoretical Physics ใน Waterloo ประเทศแคนาดา กลับมองสวนกระแสว่า แท้จริงแล้ว Big Bang ไม่ใช่จุดกำเนิดของเอกภพที่เราอยู่ มันเป็นเพียงแค่ภาพลวงตาที่เกิดจากการที่นักฟิสิกส์พยายามมองย้อนอดีตในกรอบของเอกภพสามมิติ พอเราเห็นว่าเอกภพกำลังขยายตัว เราก็เชื่อกันเอาเองว่าถ้าหมุนเวลาถอยหลัง เอกภพจะต้องหดตัวไปสู่จุดเอกภาพ

ทีมวิจัยของ Niayesh Afshordi ได้ศึกษางานวิจัยของทีมนักฟิสิกส์อีกทีมที่นำโดย Gia Dvali ซึ่งเสนอไว้ในปี 2000 ว่าเอกภพของเราเป็นแผ่นเบรน (Brane) สามมิติที่ลอยล่องอยู่ในก้อน bulk universe ที่มีสี่มิติ และคิดต่อยอดออกไปว่าเบรนสามมิตินั้นจะถือกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร

Niayesh Afshordi ตั้งสมมติฐานว่า bulk universe มีดวงดาวสี่มิติอย่างที่เอกภพสามมิติของเรามีดวงดาวสามมิติ เมื่อดาวสี่มิติเกิดแตกดับหดตัวลง หากดาวนั้นมีขนาดใหญ่พอ สิ่งที่จะตามมาก็คือหลุมดำสี่มิติ ในเมื่อหลุมดำสามมิติในเอกภพของเรา มีขอบเขตเป็น event horizon ซึ่งเป็นสองมิติ ฉะนั้นหลุมดำสี่มิติก็ต้องมี event horizon เป็นสามมิติ คราวนี้พอหลุมดำสี่มิติพ่นสสารออกมา สสารเหล่านั้นก็จะก่อตัวเป็นแผ่นเบรนสามมิติล้อมรอบ event horizon สามมิติ สสารที่ถูกพ่นออกมาเรื่อยๆ ก็จะพอกพูนให้เบรนสามมิติขยายขนาดขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งสอดคล้องกับข้อสังเกตการณ์ที่เอกภพของเราขยายตัวมาตลอดจนถึงปัจจุบัน

นอกจากนี้สมมติฐานของ Niayesh Afshordi ยังช่วยอธิบายได้ด้วยว่าทำไมเอกภพถึงดูราบเรียบสม่ำเสมอกันแทบทุกจุดโดยไม่ต้องพึ่ง Inflation Theory คำอธิบายตามแบบของเขาก็เป็นไปประมาณว่า bulk universe สี่มิตินั้นอยู่มานานมากจนพลังงานในบางบริเวณเข้าสู่หรือใกล้เข้าสู่สมดุลของอุณหภูมิ (Thermal equilibrium) แล้ว แผ่นเบรนสามมิติบางแผ่น-รวมถึงแผ่นที่เป็นเอกภพของเรา-จึงราบเรียบ แทบไม่ปรากฏความไม่สม่ำเสมอเลย

ปัญหาที่ตามมาจากทฤษฎีของ Niayesh Afshordi คือ ค่าที่ได้ออกมาจากการคำนวณคลาดเคลื่อนไปจากร่องรอยความไม่สม่ำเสมอใน cosmic microwave background ที่วัดได้จริงไป 4% ทำให้ทีมของ Niayesh Afshordi ต้องกลับไปคิดปรับปรุงทฤษฎีของตัวเองเพื่อหาทางขจัดความคลาดเคลื่อนนี้

Gia Dvali เจ้าของทฤษฎี bulk universe สี่มิติในปี 2000 มองว่างานของ Niayesh Afshordi นำเสนอความคิดแปลกใหม่ให้กับวงการ แม้นว่าถึงในที่สุดแล้วมันจะถูกตีตกไป แต่ความพยายามอธิบายการขยายตัวของเอกภพด้วยการเคลื่อนที่ของแผ่นเบรนใน bulk univese สี่มิติก็อาจจะช่วยไขปริศนาที่ยังค้างคาอยู่ใน Inflation Theory ได้

ตอนนี้งานวิจัยของทีมวิจัย Niayesh Afshordi ฝากไว้อยู่ที่ arxiv:1309.1487

ที่มา - Nature News

16 Comments

Holy's picture

บางทีผมก็รู้สึกว่า ทฤษฎีฟิสิกส์ที่เกี่ยวกับจักรวาลมันช่างเหนือล้ำจินตนาการกว่าเนื้อหาในนิยายไซไฟเยอะ.... แบบว่านักแต่งนิยายยังจินตนาการได้ไม่เท่านักวิทยาศาสตร์ แถมรายหลังยังหาวิธีพิสูจน์ได้(บ้างไม่ได้บ้าง) ด้วย

hisoft's picture

ใช้จินตนาการกันทั้งสองฝ่ายแหละครับ เพียงแต่นักวิทยาศาสตร์ต้องจินตนาการถึงเหตุผลรองรับที่เชื่อถือได้ไปด้วย ขณะที่นักแต่งนิยายนี่แล้วแต่ว่าคนไหนชอบหาเหตุผลรองรับมากแค่ไหนเพื่อความสมจริงไว้ด้วยมากกว่า

บางที อาจจะมีทฤษฎีอะไรที่เริ่มมาจากนิยายแล้วมาถูกพิสูจน์ว่าจริงเอาภายหลังก็ได้นะครับ :D

The Phantom Thief

echo's picture

เวลาซ้อนเวลา หุ
แสดงว่าก่อนบิ๊กแบงก้อมีเวลาแล้ว

bahamutkung's picture

แสดงว่าหลุมดำของมิติเราก็พ่นจักรวาล 2 มิติออกมา?

hisoft's picture

ผมมองว่าแค่มีความเป็นไปได้ครับ อาจจะไม่จำเป็นต้องเกิดขึ้นทุกครั้ง ขึ้นกับส่วนประกอบที่ได้มา

อย่างถ้าทฤษฎีนี้เป็นจริง (ซึ่งเราก็ได้แค่คาดเดา แม้จะยืนยันแล้วก็แค่คาดเดา) ก็ไม่จำเป็นว่าหลุมดำในมิติที่สี่จะต้องพ่นจักรวาลสามมิติแบบเอาออกมาเสมอไป ถ้าจักรวาลที่พ่นออกมาไม่มี Higg field สักอย่างจักรวาลนั้นก็คงไม่เป็นแบบจักรวาลนี้ ซึ่งไม่แน่ว่าอาจมีการพ่นที่มีแต่ตัวที่ไม่สามารถออกมาก่อรูปร่างเป็นจักรวาลสามมิติไม่ว่าในรูปแบบใดได้เลยก็ได้

The Phantom Thief

hisoft's picture

จริงๆ ผมเห็นด้วยว่าจักรวาลของเราอาจจะเป็นแค่หลุมดำในมิติอื่นหรือเศษที่หลุมดำสี่มิติพ่นออกมานะ แต่ผมไม่รู้มาก่อนว่าหลุมดำในจักรวาลเราเค้านับเป็นสองมิติ ช่วยอธิบายตรงนี้เพิ่มเติมหน่อยได้ไหมครับ?

อีกนิดนึง แรงดึงดูดที่เกิดจากกลุ่มก้อนของสสารนี่มีแรงกระทำต่อปฏิสสารด้วยหรือเปล่าครับ? อย่างถ้ามีปฏิสสารอยู่ในกล่องสุญญากาศบนโลกเรานี่มันจะถูกดูดมาชนก้นกล่องหรือว่ามันจะลอยไปลอยมาจนชนกล่องเข้าสักด้านด้วยแรงดึงดูดระหว่างสสารกับปฏิสสารเองโดยไม่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงโลกแทน อ่านจาก Wikipedia แล้วไม่แน่ใจครับ

The Phantom Thief

terminus's picture

หมายถึง event horizon ครับที่เป็นสองมิติ เหมือนกับที่ผิวของรูปทรงกลมเป็นสองมิติ

แรงโน้มถ่วงน่าจะดูดตลอดทั้งสสารและปฏิสสารนะครับ ผมก็ไม่แน่ใจเหมือนกัน ใน wikipedia ก็บอกว่ายังไม่แน่ แต่นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่ก็เชื่อว่าแรงโน้มถ่วงทำอันตรกิริยาเหมือนกัน เพราะสสารกับปฏิสสารต่างกันแค่ประจุ การวัดด้วยการทดลองคงจะยากมั้งครับ เพราะแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามากกว่าแรงโน้มถ่วงตั้งหลายล้านล้าน...เท่า (ถ้าผมจำไม่ผิด อัตราส่วนของแรงโน้มถ่วงกับแรงดึงดูดไฟฟ้าระหว่างโปรตอนกับอิเล็กตรอนคือ 10 ยกกำลัง -40)

hisoft's picture

ย่อหน้าที่สองนี่คือจะบอกว่าเราไปวัดมันไม่ได้เพราะถ้าเราพยายามวัด สิ่งที่เราใช้วัดมันส่งผลกระทบต่อปฏิสสารมากกว่าแรงโน้มถ่วงเหรอครับ? ถ้าแบบนั้นคงลำบากไปอีกนานเลย

ส่วนย่อหน้าแรก event horizon เป็นสองมิติก็จริง แต่ถ้านับไปถึงส่วนที่อยู่ภายในผมยังไม่คิดว่ามันเป็นสองมิตินะครับ

The Phantom Thief

tekkasit's picture

ปฏิสสารที่เราสร้างใช้ต้นทุนสูงมากในการสร้างต่อน้ำหนัก ประมาณว่าระดับล้านล้านเหรียญต่อกรัม แถมได้มีปริมาณน้อยมากๆ ระดับหนึ่งถึงสิบนาโนกรัมต่อปี แถมยังไม่มีวิธีกักเก็บปฏิสสารให้มีปริมาณมากพอที่จะวัดผลของแรงดึงดูดได้โดยตรง

ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่แทบเป็นไปไม่ได้เลยสะสมให้มันมากพอที่จะสังเกตแรงดึงดูด(หรือแรงพลัก)ของสสารกับปฏิสสารโดยตรงครับ

hisoft's picture

แบบนี้มันติด dead lock รึเปล่าครับ? เรามีปัญหาไม่สามารถสะสมมันให้มากพอจะสังเกตแรงดึงดูดหรือแรงพลักผลักได้ พอเราไม่รู้คุณสมบัติในการดูด ผลัก ฯลฯ กับอะไรเลย เราก็เลยหาวิธีผนึกมันเพื่อเก็บสะสมไม่ได้

จนกว่าจะหาทางจากการมโนหรือดวงเข้าช่วย ท่าทางจะยากนะครับ

The Phantom Thief

varshard's picture

ขอแทรกนิดนะครับ
หลุมดำนี่ที่มันพ่นออกมาคือพ่นออกมาจริงๆ หรือว่าเป็นสสารที่ถูกดีดออกมาจากการเสียดสีกันที่ปากทางเข้าหลุมดำครับ
ขอบคุณครับ

varshard's picture

พวกนักฟิสิกส์กลุ่มนี้เขาเสพยาอะไรกันครับ
ท่าทางแรงน่าดู

แบบนี้ จักรวาล 4มิตินี่เกิดจากจักรวาล 5 มิติหรือเปล่านะ