'ช่องว่าง' อยู่ที่ไหน?
คำตอบ
ผู้คนต่างต่อสู้กับความลึกลับว่าทำไมเอกภพจึงดำรงอยู่นับพันปี เกือบทุกวัฒนธรรมโบราณมีเรื่องราวการสร้างของตัวเอง - ส่วนใหญ่ปล่อยให้เรื่องนี้อยู่ในมือของเทพเจ้า - และนักปรัชญาได้เขียนรีมเกี่ยวกับเรื่องนี้ แต่วิทยาศาสตร์แทบไม่ต้องพูดถึงคำถามสุดท้ายนี้
อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักฟิสิกส์และนักจักรวาลวิทยาบางคนได้เริ่มจัดการกับมัน พวกเขาชี้ให้เห็นว่าขณะนี้เรามีความเข้าใจเกี่ยวกับประวัติของจักรวาลและกฎทางกายภาพที่อธิบายถึงวิธีการทำงาน พวกเขากล่าวว่าข้อมูลนั้นควรให้เบาะแสแก่เราเกี่ยวกับวิธีการและสาเหตุที่จักรวาลดำรงอยู่
คำตอบที่เป็นที่ยอมรับของพวกเขาคือจักรวาลทั้งหมด ตั้งแต่ลูกไฟของบิ๊กแบงไปจนถึงจักรวาลที่มีดวงดาวมากมายที่เราอาศัยอยู่ในขณะนี้ เกิดขึ้นจากความว่างเปล่า มันต้องเกิดขึ้น เพราะ "ไม่มีอะไร" ที่ไม่แน่นอนโดยเนื้อแท้
แนวคิดนี้อาจฟังดูแปลกประหลาดหรือเป็นเพียงเรื่องราวการสร้างสรรค์ที่เพ้อฝัน แต่นักฟิสิกส์ยืนยันว่าเป็นไปตามธรรมชาติของทฤษฎีที่ทรงพลังและประสบความสำเร็จมากที่สุดสองทฤษฎี ได้แก่ กลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
นี่คือสิ่งที่ทุกสิ่งอาจเกิดขึ้นจากความว่างเปล่า
(เครดิต: NASA, ESA, M. Postman (STScI), ทีม CLASH, ทีม Hubble Heritage (STScI/AURA))
อนุภาคจากพื้นที่ว่าง
ก่อนอื่นเราต้องดูขอบเขตของกลศาสตร์ควอนตัม นี่คือสาขาของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เล็กมาก: อะตอมและแม้แต่อนุภาคที่เล็กกว่า เป็นทฤษฎีที่ประสบความสำเร็จอย่างมากและสนับสนุนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัยที่สุด
กลศาสตร์ควอนตัมบอกเราว่าไม่มีสิ่งที่เรียกว่าความว่างเปล่า แม้แต่สุญญากาศที่สมบูรณ์แบบที่สุดก็ยังเต็มไปด้วยกลุ่มเมฆของอนุภาคและปฏิอนุภาคซึ่งลุกเป็นไฟและแทบจะสลายตัวกลับไปสู่ความว่างเปล่าในทันที
สิ่งที่เรียกว่าอนุภาคเสมือนเหล่านี้อยู่ได้ไม่นานพอที่จะสังเกตได้โดยตรง แต่เรารู้ว่าอนุภาคเหล่านี้มีอยู่จริงจากผลกระทบของมัน
กลุ่มกาแล็กซี Stephan's Quintet (เครดิต: NASA, ESA และ Hubble SM4 ERO Team)
Space-time จากไม่มีที่ว่างและไม่มีเวลา
ตั้งแต่สิ่งเล็กๆ อย่างอะตอม ไปจนถึงสิ่งใหญ่โตอย่างกาแลคซี ทฤษฎีที่ดีที่สุดของเราในการอธิบายโครงสร้างขนาดใหญ่เช่นนี้คือทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งเป็นความสำเร็จสูงสุดของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งกำหนดว่าอวกาศ เวลา และแรงโน้มถ่วงทำงานอย่างไร
ทฤษฎีสัมพัทธภาพแตกต่างจากกลศาสตร์ควอนตัมอย่างมาก และจนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครสามารถรวมสองสิ่งนี้เข้าด้วยกันได้อย่างลงตัว อย่างไรก็ตาม นักทฤษฎีบางคนสามารถนำทั้งสองทฤษฎีมาจัดการกับปัญหาเฉพาะได้โดยใช้การประมาณค่าที่เลือกสรรมาอย่างดี ตัวอย่างเช่น Stephen Hawkingจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ใช้วิธีนี้ ในการอธิบายหลุมดำ
ที่มา : ทำไมถึงมีบางอย่างมากกว่าไม่มีอะไรเลย?
คำว่าเอกภพกำลังขยายตัวอาจเป็นคำที่มักเข้าใจผิด ก่อนอื่นเราต้องตรวจสอบสาเหตุที่พวกเขากล่าวว่าเอกภพกำลังขยายตัว
เอกภพที่กำลังขยายตัวค้นพบได้จากการค้นหาปรากฏการณ์เรดชิฟต์และข้อเท็จจริงที่ว่ากาแล็กซีกำลังเคลื่อนออกจากกัน
แต่ความจริงแล้ว คำว่าขยายตัวอาจไม่ใช่คำที่เหมาะสมสำหรับกรณีนี้ เนื่องจากเอกภพไม่ได้ขยายตัวไปสู่สิ่งใดสิ่งหนึ่ง ต่างจากบอลลูนที่ขยายออกไปยังพื้นที่รอบๆ จักรวาล แต่คำว่าขยายตัวนั้นใช้เพื่ออ้างถึงข้อเท็จจริง ว่าช่องว่างระหว่างกาแล็กซีกำลังยืดออกอย่างใด และกาแล็กซีเองก็อยู่นิ่ง เนื่องจากช่องว่างระหว่างกาแล็กซีเพิ่มขึ้นเนื่องจากการยืดของอวกาศ กาแล็กซีจึงดูเหมือนจะเคลื่อนออกจากกัน
คำอธิบายนี้อาจไม่ปรากฏโดยสัญชาตญาณ เนื่องจากจากประสบการณ์ของเรา เราเห็นเสมอว่าที่ว่างรอบตัวเราในโลกยังคงอยู่ และเราไม่ได้มองว่าที่ว่างเป็นสิ่งที่สามารถยืดออกได้ แต่ที่ว่างตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) นั้นไม่เรียบง่าย อย่างที่เราเห็นอยู่ทุกวัน
พื้นที่ตาม GR เป็นเอนทิตีที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งสามารถยืดหรือแม้แต่งอได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจินตนาการถึงสิ่งต่าง ๆ ผ่านแนวคิดของจักรวาลนี้เพื่อทำความเข้าใจการขยายตัว แทนที่จะเป็นความคิดสามัญสำนึกของเราเกี่ยวกับการขยายตัว
นอกจากนี้ เนื่องจากความคิดที่ซับซ้อนเกี่ยวกับอวกาศนี้ไม่เหมือนกับสิ่งที่เราพบในชีวิตจริง จึงไม่มีการเปรียบเทียบใดที่สามารถตอบสนองปรากฏการณ์ที่ขยายตัวนี้ได้
สำหรับลิขสิทธิ์นั้นเป็นเพียงการคาดเดาหรือความคิดสร้างสรรค์และเผ่าพันธุ์มนุษย์ของเรายังเด็กเกินไปที่จะเข้าใจอะไรแบบนั้น