มีช่วงเวลาหนึ่ง ไม่สิ เรื่องเล็กน้อย

May 02 2023
เรื่องเวลาเริ่มต้นด้วยคำอธิบายว่าทำไมบิกแบงและการขยายตัวของจักรวาลจึงไม่จำเป็นต้องอธิบายความแดงของดวงดาวและกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลทั้งหมดในจักรวาลของเรา สีแดงของจักรวาลอันไกลโพ้นถูกสังเกตครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ฮับเบิลเมื่อประมาณหนึ่งศตวรรษก่อน

เรื่องเวลาเริ่มต้นด้วยคำอธิบายว่าทำไมบิกแบงและการขยายตัวของจักรวาลจึงไม่จำเป็นต้องอธิบายความแดงของดวงดาวและกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลทั้งหมดในจักรวาลของเรา สีแดงของจักรวาลอันไกลโพ้นถูกสังเกตครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ฮับเบิลเมื่อประมาณหนึ่งศตวรรษก่อน และจักรวาลที่อยู่ไกลออกไปนั้นดูว่างเปล่าด้วยตาเปล่า ฮับเบิลสอดแทรกการวัดค่าสีแดงของเขา ซึ่งเขาเรียกว่าเรดชิฟต์ Z และพบว่ามันเป็นสัดส่วนกับเวลาที่แสงที่เปล่งออกมาจากดาวฤกษ์หรือกาแล็กซีไกลโพ้นจะมาถึงตาของเรา:

Z = H₀ × t,

โดยที่ H₀ เป็นค่าคงที่ที่ตั้งชื่อตามฮับเบิล ซึ่งเป็นจำนวนที่ผกผันกับจำนวนวินาทีในรอบ 14 พันล้านปีน้อยมาก “t” คือเวลาที่แสงส่องมาถึงเรา เมื่อดาวอยู่ในพื้นที่/ใกล้เราและ "t" มีขนาดเล็ก ดังนั้น Z=0 — "ไม่พบการเลื่อนสีแดง" หมายความว่าเราจะเห็นดาวฤกษ์และดาราจักรในท้องถิ่นเป็นสีธรรมชาติ เมื่อ t = 14 พันล้านปี H₀ × t = 1 และ Z = 1 หมายความว่าสีตามธรรมชาติจะเปลี่ยนเป็นอินฟราเรดซึ่งตาเรามองไม่เห็น

ตอนนี้ไปยังส่วนที่น่าสนใจที่สุด นานมาแล้ว เวลาในจักรวาลของเราเดินช้ากว่าเวลาปัจจุบัน และนั่นอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงสีแดงของเอกภพเก่า อารมณ์ขันฉัน:

สมมุติว่าเมื่อ 1 หมื่นล้านปีที่แล้ว คุณเริ่มส่งจดหมายถึงตัวเองวันละฉบับ
10,000 ล้านปีผ่านไป และตอนนี้ ด้วยเหตุผลบางประการ วันของเราสั้นลง/เร็วกว่าที่เคยเป็นสองเท่า และจดหมายก็เริ่มมา
คุณจะได้รับจดหมายกี่ฉบับต่อวัน? คำตอบ: 1 จดหมายทุกวันอื่น ๆเมื่อวันผ่านไปเร็วกว่าจดหมาย
ความถี่ในการรับจดหมายต่อวันลดลงสองเท่าเมื่อเทียบกับความถี่ในการส่งจดหมายต่อวัน

และถ้าเวลาเมื่อ 14,000 ล้านปีที่แล้วช้ากว่าวันนี้สองเท่า จาก 100 คลื่นแสงที่ส่งมาใน 1 วินาที คุณจะได้รับคลื่นแสง 50 ครั้งต่อวินาทีในตอนนี้ การลดความถี่ของแสงเรียกว่า redshift (เหมือนกับการเพิ่มความยาวคลื่น: ความยาวคลื่นจะผกผันกับความถี่)

แสดงโดย D ความช้าของเวลา: D = 2 หมายถึงเวลาที่ช้าลงสองเท่าเมื่อ 14 พันล้านปีก่อน D = 1 หมายถึงเวลาเดียวกัน/ปัจจุบัน เราเพิ่งอธิบายว่า redshift กับความช้าของเวลาเกี่ยวข้องกันอย่างไร: Z=D-1 หรือ D=Z+1

ไอน์สไตน์เรียกความช้าของเวลาว่า "การขยายเวลา"

นักดาราศาสตร์และกล้องโทรทรรศน์เจมส์ เว็บบ์เพิ่งค้นพบดาราจักรที่มีการเลื่อนสีแดงสูง: โดยมีค่าการเลื่อนสีแดงระหว่าง 16 ถึง 20 เวลาในจักรวาลช้าลง 17-21 เท่า อ่านบทที่ 5 ในTime Matters เกี่ยวกับยุคแรกๆ เมื่อเวลาเดินช้ามาก ช้ากว่าที่สังเกตได้ใน James Webb: ไม่มีสสาร (หรือแทบไม่มีเลย) และไม่มีเอกภพ พื้นที่และเวลาเท่านั้น บทที่ 11 อธิบายว่าเวลาเผาไหม้กลายเป็นสสาร/ปฏิสสาร/แสง และบทที่ 5 อธิบายว่าเศษที่เหลือจากการเผาไหม้นี้รวมตัวกันเป็นเอกภพในพื้นที่ของเวลาที่ช้าลงได้อย่างไร

ป.ล. ขอจบตอนตลกร้ายจาก “Lucky Number Slevin” ที่มีเนื้อเรื่องเหมือนกับเรื่องราวของเรา :)