ศตวรรษที่ 20 ที่กำลังจะผ่านไปในอีกไม่นานนี้ถือได้ว่าเป็นยุคที่มนุษย์เริ่มรู้จัก และเริ่มสำรวจจักรวาลอย่างแท้จริง เพราะเพียงเมื่อ 70 ปี ก่อนนี้เองที่ E. Hubble ได้สังเกตเห็นว่าดวงดาวและกาแล็กซีต่าง ๆ กำลังพุ่งหนีจากกันตลอดเวลา นั่นคือจักรวาลกำลังขยายตัวและ นั่นก็หมายความว่า เมื่อ 12,000 ล้านปีก่อนนี้ ได้มีการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ (Big Bang) ทำให้สสารต่าง ๆ พุ่งหนีจากกันในทุกทิศทาง ทฤษฎี Big Bang นี้ได้รับการยอมรับเมื่อ A. Penzias และ R. Wilson ได้ตรวจพบรังสีไมโครเวฟที่หลงเหลือจากการระเบิด ครั้งนั้น เมื่อปี พ.ศ. 2507 ว่ารังสีดังกล่าวมีความยาวคลื่น 7 เซนติเมตร ข้อมูลนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า จักรวาลมีอุณหภูมิโดยเฉลี่ย -270 องศาเซลเซียส
ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับแล้วว่า ทฤษฎี Big Bang ถูกต้องในหลักการ แต่ในรายละเอียดแล้วตัวทฤษฎีก็ยังมีปัญหาบ้าง เพราะทฤษฎีนี้ตั้งอยู่บนสมมุติฐานที่ว่า ก่อนที่จักรวาลจะระเบิด สสารทั้งจักรวาลได้อัดตัวรวมกันอยู่ภายในปริมาตรที่เล็กยิ่งกว่าอะตอม ทำให้มันมีความหนาแน่นจนสูงหาที่สุดมิได้ (คือหนาแน่นยิ่งกว่าหลุมดำเสียอีก) ในสถานการณ์เช่นนั้น กฎต่าง ๆ ของวิทยาศาสตร์ ที่เราใช้กันในทุกวันนี้ จึงใช้ไม่ได้ และนั่นก็หมายความว่า สัจธรรมทุกรูปแบบที่มนุษย์รู้ขณะนี้ยังไม่สมบูรณ์ เพราะเอาไปใช้ในสถานการณ์ ที่จำกัดเช่น ขณะจักรวาลกำลังระเบิดตัวเองไม่ได้เลย
ปัญหานี้จึงเป็นปัญหาใหญ่ที่นักวิทยาศาสตร์ในศตวรรษหน้าจะต้องขบคิดหาคำตอบว่า จักรวาลมีขั้นตอนของวิวัฒนาการเช่นไร นับตั้งแต่วินาที 0 จนกระทั่งถึงขณะนี้ ซึ่งในส่วนของกลไกการแก้ปัญหานี้นักฟิสิกส์หลายคนปักใจว่า หนทางเดียวที่จะทำได้คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein ที่ได้พยากรณ์การระเบิดของจักรวาลอย่างถูกต้องนั้น จะต้องถูกนำมาปรับปรุงด้วยหลักการของ ทฤษฎีควอนตัม (quantum) เพื่อให้สามารถอธิบายพฤติกรรมของสสารและพลังงานที่มหาศาล ขณะอยู่ในปริมาตรที่เล็กยิ่งกว่าอะตอม ก็เท่านั้นเอง
ในส่วนการทดลองนั้นเล่า วงการดาราศาสตร์ก็ได้มีการก้าวกระโดดมาก จากการรู้จักใช้เพียงแต่กล้องโทรทรรศน์ธรรมดา ๆ ในการ สังเกตดาวมานานกว่า 300 ปี นักดาราศาสตร์ในสมัยคริสต์ศตวรรษที่ 20 นี้ ก็ได้ประสบความสำเร็จในการสร้างกล้องโทรทรรศน์ ที่มีเลนส์ขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อให้สามารถรับแสงได้มากขึ้น อันจะมีผลทำให้เห็นดาวไกลขึ้น ดังเช่น กล้องโทรทรรศน์ของรัสเซียที่ สร้างเสร็จในปี พ.ศ. 2519 โดยมีเลนส์ที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาวถึง 6 เมตร และติดตั้งอยู่ที่ภูเขา Semirodriki ทำให้สามารถเห็น เทียนไขที่กำลังลุกไหม้อยู่ไกลถึง 24,000 กิโลเมตร ได้สบายๆ ข้อมูลที่ได้จากบรรดากล้องโทรทรรศน์เหล่านี้ ทำให้เรารู้ว่า กาแลกซี ทางช้างเผือกที่มีดวงอาทิตย์ของเราเป็นสมาชิกดวงหนึ่งนั้นประกอบด้วยดาวฤกษ์อื่น ๆ อีกหนึ่งแสนล้านดวง และกาแล็กซีทางช้างเผือก ก็เป็นเพียงหนึ่งกาแล็กซีในจักรวาลที่มีกาแล็กซีอื่น ๆ อีก ล้าน ล้าน ล้าน กาแล็กซี ซึ่งนั่นก็หมายความว่า จักรวาลนี้อาจจะมีดาวมากถึง 1040 ดวงทีเดียว
ถึง แม้กล้องโทรทรรศน์ที่เรารู้จักกันทั่วไปนั้นจะมีประโยชน์ในการค้นคว้าดาวมาก ก็ตาม แต่กล้องโทรทรรศน์ก็มีข้อจำกัดอยู่ที่ต้องอาศัย แสงในการจะมองดาวให้เห็น ก็ในเมื่อดาวใช่ว่าจะเปล่งแต่แสงที่เรามองเห็นได้เท่านั้น ดาวต่าง ๆ ยังส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในรูปอื่น ๆ ออกมาอีกด้วย เช่น เอกซเรย์ ไมโครเวฟ อัลตราไวโอเลต แกมมา และคลื่นวิทยุ เป็นต้น โดยในปี พ.ศ.2466 นั้นเอง R.Jansky ก็ได้ตรวจพบคลื่นวิทยุที่ถูกส่งมาจากดาวที่อยู่ในบริเวณใจกลางกาแล็กซีทาง ช้างเผือก การค้นพบของเขาได้บุกเบิกวิทยาการใหม่ด้าน ดาราศาสตร์วิทยุ (radio astronomy) ทำให้มีการก่อสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ประกอบด้วยจานกลมสำหรับรับคลื่น วิทยุขนาดใหญ่มากมาย เช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ Arecibo ในประเทศ Puerto Rico กล้องนี้มีหน้าปัดกว้าง 305 เมตร ทำให้สามารถส่งคลื่นวิทยุพลังงาน 1 กิโลวัตต์ออกไปได้ไกล 100 ปีแสงสบาย ๆ (100 ปีแสงเท่ากับระยะทาง 100 x 9.5 ล้านล้านกิโลเมตร) และกล้องโทรทรรศน์วิทยุนี้เองที่ทำให้นักดาราศาสตร์ รู้จักดาว เช่น pulsar, quasar ฯลฯ รวมทั้งได้เห็นโมเลกุลของน้ำในอวกาศ ซึ่งทำให้วงการวิทยาศาสตร์ตื่นเต้นมาก เพราะนั่นหมาย ความว่า สิ่งมีชีวิตสามารถจุติบนดาวดวงอื่นในจักรวาลได้แน่ ๆ
ด้านการค้นหามนุษย์ต่างดาวก็เช่นกัน โครงการค้นหาชีวิตที่มีปฏิภาณได้ถือกำเนิดเมื่อ 35 ปีก่อนนี้ โดย F. Drake ได้พนันกับเพื่อนฝูงว่า ด้วยเงินเพียง 2,000 เหรียญ เขาจะสามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่มีหน้าปัดกว้าง 20 เมตร เพื่อหามนุษย์ต่างดาวได้ โดย Drake ได้หันกล้องตรงไปยังดาวฤกษ์ที่ชื่อ Epsilon Eridani และ Tan Ceti แต่เขาก็ไม่สามารถรับสัญญาณวิทยุใด ๆ จากดาวทั้งสอง ที่ส่อแสดงว่า บนดาวทั้งสองนั้นมีมนุษย์อาศัยอยู่เลย เหตุผลการคว้าน้ำเหลวในกรณีนี้คงเป็นเพราะนักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ความถี่ของ คลื่น จากต่างดาว เขาจึงรับคลื่นไม่ได้ หรือเขารับสัญญาณได้แต่ก็ไม่รู้ความหมายของสัญญาณเหล่านั้น และเหตุผลสุดท้ายก็คือเมื่อไม่มีการ ส่งสัญญาณใด ๆ จากดาวนั้นเลย เราจึงไม่ได้ยินสัญญาณถึงแม้โครงการค้นหามนุษย์ต่างดาวของ Drake จะล้มเหลวไปแล้วก็ตาม แต่ความคิดของ Drake ก็ยังคงมีอยู่ต่อไปในศตวรรษหน้านี้ สหรัฐอเมริกาจะส่งกล้องโทรทรรศน์ลอยฟ้าชื่อ Kepler Telescope ขึ้นค้นหาดาวเคราะห์ที่มีขนาดพอ ๆ กับโลก และอยู่ห่างจากดาวฤกษ์พอ ๆ กับที่โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ เพื่อสร้างความมั่นใจว่า ดาวเคราะห์ดวงนั้น ๆ มีมนุษย์ และได้วางแผนจะติดตั้งสถานีส่งคลื่นวิทยุบนดวงจันทร์ให้ส่งงคลื่นวิทยุออกไป อวกาศตลอดเวลา เพื่อให้มนุษย์โลกอื่น (หากรับได้) รู้ว่ามนุษย์โลกนี้ก็มีเหมือนกัน การติดต่อค้นหามนุษย์ต่างดาวจึงเป็นงานวิจัยที่น่าสนใจยิ่งงานหนึ่ง ในศตวรรษหน้านี้
นอกจากปัญหาเรื่องว่าเรามีเพื่อน ร่วมจักรวาลหรือไม่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็ยังพบว่า แม้แต่ปัญหาง่าย ๆ เช่นว่าจักรวาลนี้ประกอบด้วย อะไรบ้าง เขายังตอบไม่ได้เลยเพราะเมื่อประมาณ 60 ปีก่อนนี้ J.Oort นักดาราศาสตร์แห่งเนเธอร์แลนด์ได้สังเกตเห็นว่า ดาวฤกษ์ที่อยู่ บริเวณขอบ ๆ ของกาแล็กซี มีความเร็วในการโคจรไปรอบกาแล็กซีที่ค่อนข้างสูง ในขณะที่ดาวดวงที่อยู่ใกล้ศูนย์กลางของกาแล็กซี มีความเร็วค่อนข้างต่ำ ซึ่งเป็นเรื่องผิดปกติเพราะโลกที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์นั้นมีความเร็วสูงกว่า ดาวพฤหัสบดีที่อยู่ไกลดวงอาทิตย์ ดังนั้น ในกรณีของกาแล็กซี ความเร็วของดาวกลับเป็นไปในทางตรงกันข้าม J. P. Ostriker แห่งสหรัฐฯ จึงได้ตั้งสมมุติฐานว่าจักรวาล ยังมีสสารอีกเป็นจำนวนมาก และอีกหลายชนิดที่มนุษย์ยังมองไม่เห็นและยังไม่รู้จัก เรียกสสารที่ซ่อนเร้นนี้ว่าสารมืด (dark matter) และโดยอิทธิพลของสารมืดนี้เองที่มำให้ดาวที่ขอบกาแล็กซีมีความเร็วสูงกว่า ดาวที่ใกล้จุดศูนย์กลาง สมมุติฐานสารมืดนี้น่าสนใจเพราะ Ostriker ได้พบว่า หากจักรวาลมีสารมืดจริง องค์ประกอบของจักรวาลถึง 90% จะเป็นสารมืด และอีก 10% ที่เหลือจะเป็นดาว เป็นเดือนที่เราเห็น นักฟิสิกส์ในศตวรรษหน้า จะทุ่มเทความพยายามค้นหาสารลับนี้อย่างขะมักเขม้น และก็ได้ตั้งสมมุติฐานเกี่ยวกับ คุณสมบัติของสารนี้มากมายว่าเป็น photino, axion, cosmic, string, heavy neutrino, weakly interacting massive particle และ massive compact halo object เป็นต้น
การพบสารมืดจะเป็นการค้นพบที่สำคัญมาก เพราะถ้าสารมืดมีมวลมากพอ แรงดึงดูดแบบโน้มถ่วงระหว่างสารมืดก็จะสามารถรั้ง จักรวาลมิให้ขยายตัวต่อไปได้ และจะทำให้มันหดตัวกลับมาอัดแน่น (Big crunch) อีกครั้งหนึ่ง เพื่อจะระเบิดตัวเองต่อไปอีก เป็นวัฎจักรที่ไม่มีที่สิ้นสุด แต่ถ้าสารมืดมีปริมาณไม่มากพอ จักรวาลก็จะขยายตัวไปในสุญญากาศเรื่อย ๆ สู่ความหนาวเย็นจัดและ ความตายในที่สุด
การสังเกตเห็นดาว supernova ที่ขอบจักรวาลว่ากำลังเร่งตัวหนีโลกด้วยความเร็วสูง อย่างที่นักดาราศาสตร์ไม่เคยเห็นมาก่อน ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์หลายคนสงสัยว่า เมื่อความเร็วในการขยายตัวของจักรวาลกำลังเพิ่มตลอดเวลาเช่นนี้ คงมีแรงอีกหนึ่งแรง ในธรรมชาติที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่รู้จัก และแรง ๆ นี้กำลังผลัก supernova ให้พุ่งไปด้วยความเร็วสูงดังที่เห็น และถ้าแรงผลักนี้มีจริง เขาก็รู้ทันทีว่า สภาพความเป็นสุญญากาศของอวกาศนั่นเองที่ทำให้เกิดแรงผลักชนิดนี้
ความ ใฝ่ฝันอีกด้านหนึ่งของวงการดาราศาสตร์ในศตวรรษหน้าคือ การเดินทางไปต่างจักรวาล เพราะถึงแม้ว่าดาวฤกษ์ Proxima Centauri จะอยู่ไกลจากโลกเพียง 4 ปีแสง (4 x 9.5 ล้าน ล้านกิโลเมตร) แต่ถ้ามนุษย์ต้องการจะเดินทางไปดาวดวงนี้ด้วยจรวดธรรมดา เขาจะต้องใช้เวลาเดินทางร่วม 3 หมื่นปี เทคโนโลยีที่เรามีในปัจจุบันไม่สามารถสร้างจรวดให้ทำงานได้มากและนานถึงปาน นั้น นักวิทยาศาสตร์จึงต้องพยายามค้นหาวิธีการสร้างยานใหม่ ที่มีประสิทธิภาพยิ่งกว่าเก่า ซึ่งทำงานโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ปรมาณู หรือแสงเลเซอร์ นักวิทยาศาสตร์บางคนก็กำลังจะคิดสร้างจรวดหุ่นยนต์ให้มีขนาดเล็กเท่าอะตอม ซึ่งเมื่อถูกขับเคลื่อนด้วยแสงเลเซอร์ จะมีความเร็วสูงเกือบเท่าความเร็วแสง มีผลทำให้จรวดหุ่นยนต์เหล่านี้สามารถเดินทางถึงดาวฤกษ์ได้ภายในเวลาไม่นาน
คำถามเหล่านี้ ความฝันเหล่านี้ได้ผลักดันให้มนุษย์ศึกษาและค้นหาความจริงเกี่ยวกับจักรวาลมาตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ และยิ่งศึกษา เราก็ยิ่งรู้ว่า มีความจริงอีกมากมายมหาศาลที่เรายังไม่รู้ จักรวาลนั้นมีขนาดมโหฬารและมหาศาลมากจนมนุษย์แทบจะไม่สามารถ รู้สึกใก้ลชิดได้ เพราะถ้ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามีขนาดใหญ่เท่าประเทศไทย สุริยจักรวาลก็มีขนาดเท่าจานหนึ่งใบและโลกของเรา ก็จะมีขนาดเท่าเม็ดฝุ่นเม็ดหนึ่งเท่านั้นเอง การหาหนทางติดต่อกับมนุษย์ต่างดาว การพยายามเดินทางไปต่างจักรวาลเมื่อดวงอาทิตย์ ของเราดับ เป็นหนทางหนึ่งที่จะทำให้มนุษย์ชาติยืนยงต่อไปได้ในอนาคต
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น