เอาละ มาถึงตอนนี้เรารู้ว่าจักรวาลกำลังขยายตัว นี่ทำให้ในปี 1931 จอร์จส์ เลอเม็ทร (Georges Lemaître) นักบวชและนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียม เสนอทฤษฎีว่าการที่ดาราจักรเคลื่อนออกจากกันแปลว่าจักรวาลกำลังขยายตัว และการที่จักรวาลขยายตัวย่อมชี้ว่าจักรวาลเคยหดตัวจนถึงจุดจุดหนึ่งที่เรียกว่า primeval atom (อะตอมแรกเริ่ม) จุดที่เวลาและที่ว่างปรากฏขึ้นจากความไม่มี

จอร์จส์เรียกความคิดของเขาว่า สมมุติฐานของอะตอมแรกเริ่ม (Hypothesis of the Primeval Atom) ซึ่งส่วนหนึ่งได้ความคิดมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์

นี่ก็คือทฤษฎี บิ๊ก แบง

บิ๊ก แบง ชี้ว่าจักรวาลกำเนิดมาจากจุดรวมศูนย์หรือจุด ‘ไม่มี’ (singularity) เมื่อพลังงาน ที่ว่าง เวลา และสสารถูกสร้างขึ้น ขณะเกิด บิ๊ก แบง ที่ว่าง-เวลารวมเป็นหนึ่งเดียว เวลาจึงยังไม่มี ในสภาวะนี้ กฎของฟิสิกส์หายไป หรือไม่มีกฎของฟิสิกส์

กาลเวลาผ่านไป จักรวาลขยายตัวขึ้นเรื่อยๆ เกิดดวงดาว ดาวเคราะห์ และดาราจักร

เล่าเรื่อง จอร์จส์ เลอเม็ทร สักนิด เลอเม็ทรเป็นทั้งบาทหลวงและนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียม บวชเป็นพระในปี 1923 หลังจากจบปริญญาเอกด้านคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์

เลอเม็ทรเรียนทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ที่เคมบริดจ์ แต่เขาไม่ค่อยแน่ใจในโมเดลจักรวาลเสถียรของไอน์สไตน์ เขาก็ไม่แน่ใจค่าคงที่ cosmological constant ที่ไอน์สไตน์เสนอ เขาจึงพัฒนาความคิดเรื่อง primeval atom (อะตอมแรกเริ่ม) ซึ่งชี้ว่าจักรวาลมีจุดกำเนิดและไม่เสถียร

เลอเม็ทรถามตัวเองว่า จักรวาลจะเป็นอย่างไรหากมี “วันหนึ่งที่ไม่มีเมื่อวานนี้” (a day without a yesterday)

หาก a day without a yesterday มีจริง ก็แปลว่าจักรวาลมีจุดกำเนิด จักรวาลไม่ได้อยู่ในสภาพนี้มาแต่แรก มันเคยเป็น ‘ทารก’ มาก่อน

เลอเม็ทรเสนอไอเดียเรื่อง primeval atom ให้ไอน์สไตน์ฟัง ไอน์สไตน์บอกว่า “คณิตศาสตร์คุณเป็นเลิศ แต่การจับต้องฟิสิกส์ของคุณยังน่าเกลียดอยู่”

แม้ไอน์สไตน์ไม่เห็นด้วยกับทฤษฎีของเลอเม็ทร แต่ก็นับถือสติปัญญาของบาทหลวงรูปนี้ ครั้งที่ไอน์สไตน์เล็กเชอร์ทฤษฎีของเขาต่อผู้ฟังที่กรุงบรัสเซลส์ในปี 1933 ผู้ฟังคนหนึ่งถามไอน์สไตน์ว่า จะมีคนเข้าใจทฤษฎีของเขาจริง ๆ บ้างไหม

ไอน์สไตน์ตอบว่า “ที่เข้าใจแน่ ๆ คือเลอเม็ทร ที่เหลือไม่แน่ใจ”

เขายอมรับว่าเลอเม็ทรเก่ง แต่ยังไม่ยอมรับว่าจักรวาลเสถียรไม่เป็นจริง จนกระทั่งจำนนต่อหลักฐานของฮับเบิล

แล้วใครเป็นคนตั้งชื่อ บิ๊ก แบง ?

ก็คือคนที่ไม่เชื่อเรื่องจักรวาลขยายตัว - เซอร์ เฟรด ฮอยล์!

ฮอยล์ไม่ชอบใจในทฤษฎีขยายตัวนี้มาก ครั้งหนึ่งเขาสบถระหว่างออกรายการวิทยุของบีบีซี ในปี 1949 ว่า “this big bang idea...” (ไอ้ความคิด บิ๊ก แบง นี่) คำนี้ฮิตติดลมทันที!

คำถามต่อไปคือ หน้าตา บิ๊ก แบง เป็นอย่างไร?

ภาพยนตร์วิทยาศาสตร์ฮอลลีวูดมีส่วนช่วยทำให้คนทั่วไปสนใจวิทยาศาสตร์ขึ้น แต่ก็มีส่วนทำให้คนเข้าใจหลายเรื่องผิดๆ คนส่วนมากนึกภาพจักรวาลขยายตัวออกจากจุดรวมศูนย์ (singularity) ว่าระเบิดออกโดยมีเสียงดังตูม มีลูกไฟใหญ่แตกตัวออกอย่างรวดเร็ว แล้วกระจายเต็มพื้นที่ว่างคืออวกาศ แต่จริงๆ แล้ว จากการคำนวณ บิ๊ก แบง ไม่ใช่การเติมเต็ม ‘ที่ว่าง’ บิ๊ก แบง คือการสร้างที่ว่างจากความไม่มี!

ลองนึกถึงการอบขนมปังลูกเกดในเตาอบ ขนาดของขนมปัง (ที่ว่าง-อวกาศ) ค่อยๆ ใหญ่ขึ้นด้วยความร้อน ลูกเกดที่เกาะบนขนมปังก็เคลื่อนออกห่างจากกัน แต่ลูกเกดมีขนาดเท่าเดิม ในที่นี้ลูกเกดก็คือดาราจักร หรือสิ่งที่ถูกกำหนดด้วยแรงโน้มถ่วง) ลูกเกดแต่ละเม็ดจะแยกห่างจากกัน

พูดง่ายๆ คือ ดาราจักรไม่ได้ขยายตัว ที่ว่างรอบดาราจักรต่างหากที่ขยายตัว!

คำถาม : หากจักรวาลขยายตัว อะไรอยู่ข้างนอกนั่น? คำตอบคือไม่มีข้างนอก! ข้างนอกคือความไม่มี!

ทุกๆ นาทีที่จักรวาลขยายตัวออกไป มันไม่ได้ขยายไปเติมที่ว่าง มันสร้างที่ว่างใหม่จากความไม่มี

‘ความไม่มี’ ไม่ใช่ ‘ที่ว่าง’ !

ความไม่มี (nothingness) คือความไร้ตัวตน ส่วนที่ว่างคือ space-time (กว้าง x ยาว x ลึก x เวลา)

ผมเปรียบเทียบ บิ๊ก แบง ในนวนิยายวิทยาศาสตร์ อัฏฐสุตรา ว่า หากสรรพสิ่งในจักรวาลเป็นน้ำในแก้วใบหนึ่ง ก่อนหน้า บิ๊ก แบง ยังไม่มีแก้วใบนี้ ‘แก้วใบนี้’ เกิดขึ้นมากับ บิ๊ก แบง แล้วสรรพสิ่งจึงกำเนิดภายในแก้วใบนี้ ตั้งแต่อะตอมไปถึงโมเลกุล ตั้งแต่เซลล์ไปถึงดาราจักร

บิ๊ก แบง เสนอว่าขนาดจักรวาลไม่ใช่เป็นนิรันดร์ เพราะมันเพิ่งเกิดในช่วงเวลาหนึ่ง ดังนั้นท้องฟ้าจึงมืด ท้องฟ้าในอดีตกาล โดยเฉพาะช่วงแรกของการขยายตัวสว่างกว่านี้มาก เพราะทุกอย่างอัดอยู่ใกล้กันกว่านี้

คำถามต่อไปคือ บิ๊ก แบง มาได้ยังไง

มีนักวิทยาศาสตร์เสนอทฤษฎีทางเลือกว่า บิ๊ก แบง ไม่ใช่ต้นกำเนิดเวลา แต่เป็นรอยต่อระหว่างช่วงที่จักรวาลที่หดตัวช้าตัวลงกับจักรวาลที่ขยายตัวเร็วขึ้นๆ จะเป็นวงจรขยาย-หดๆ เรื่อยไปเป็นวัฏฏะ

บ้างว่า บิ๊ก แบง อาจเป็นการทะลุของจักรวาลอื่น เหมือนทรายที่ไหลจากท่อนบนของนาฬิกาทรายสู่ท่อนล่าง ผ่านรูเล็กๆ ซึ่งในกรณีนี้คือจุดซิงกูลาริตี หรืออาจเป็น ‘นาฬิกาทราย’ หลายเรือนต่อกัน โดยที่ ‘ทราย’ ไหลไปเรื่อยๆ แต่ทั้งหมดเป็นเพียงทฤษฎีที่ยังไม่สามารถพิสูจน์ได้

ใครก็ตามที่คิดออก รับรางวัลโนเบลไปเลย

วินทร์ เลียววาริณ
7-5-25
..................................

สนใจเรื่องนี้ หนังสืออ่านประกอบ

ไฟสัญญาณเข็มขัดนิรภัยสว่างวาบ ตามมาด้วยหน้ากากออกซิเจนห้อยลงมาทั่วเคบิน เสียงเครื่องยนต์ดังมาจากข้างนอก เครื่องบินสั่นสะเทือนเป็นระยะไปทั้งลำ คุณใจหายวูบ คุณรู้ว่าบางอย่างผิดปกติ เครื่องบินดิ่งลงไปราวกับปีกทั้งสองถูกเด็ดออก แรงสะเทือนเพิ่มขึ้น ตัวเครื่องบินเอียงไปมา ข้าวของร่วงหล่นจากชั้นเก็บ คุณเชื่อว่าคุณกำลังจะตาย

นานเท่านาน ความสั่นสะเทือนค่อยหายไป เครื่องบินรักษาระดับไว้ได้ตามเดิม ในที่สุดเครื่องบินก็แตะผืนดินโดยไม่แตกเป็นเสี่ยง ๆ คุณระบายลมหายใจยาว คุณรอดชีวิตมาได้

ทันใดนั้นคุณก็รู้สึกว่าวันที่เหลือในชีวิตของคุณคือวันฟรี คุณน่าจะเสียชีวิตแล้ว คุณรู้สึกว่าท้องฟ้าสดใสกว่าปกติ คุณอยากใช้เวลาที่เหลืออย่างมีคุณค่า คุณมองเห็นว่าชีวิตมีค่ากว่าที่คุณเคยนึกมาก่อน

เคยขึ้นเครื่องบินที่ตกหลุมอากาศหนัก ๆ ไหม? มันเป็นมรณานุสติที่ดี มันบอกว่าชีวิตเราบอบบางและชั่วคราวเพียงไร และคุณรู้สึกว่าชีวิตไม่เลวร้ายเท่าไร

เราอาจไม่นึกถึงคุณค่าของชีวิตจนเมื่อเราประสบอุบัติเหตุร้ายแรงเฉียดตาย เมื่อรอดมาได้ เราจึงรู้สึกว่าชีวิตมีค่า

คนเฉียดความตายจำนวนมากบอกคล้ายกันว่า หลังรอดตายพวกเขารู้สึกเหมือนว่ามันเป็นสัญญาณจากสวรรค์ให้ใช้ชีวิตที่รอดมาได้อย่างมีค่า พวกเขารู้สึกเหมือนว่าชีวิตมีความหมายมากขึ้น และส่วนมากก็เปลี่ยนวิถีชีวิตไปในทางที่ดีขึ้น

ถ้าเช่นนั้นทำไมต้องรอให้เฉียดตายก่อนจึงจะเห็นคุณค่าของชีวิตเล่า? ทำไมไม่ฝึกการมองชีวิตอย่างมีคุณค่าทุกวัน เดี๋ยวนี้เลย?

เซนมีเทคนิคฝึกตายอย่างหนึ่ง โดยลองคิดว่า หลับคือตาย ตื่นคือเกิดการนอนหลับในแต่ละค่ำคืนคือห้วงยามสุดท้ายในชีวิต เมื่อคุณตื่นขึ้นมา ก็เท่ากับว่าคุณเกิดใหม่

ทุกคืนที่คุณเข้านอน ให้จินตนาการว่า ขณะจิตที่คุณหลับคือการสิ้นลมปราณ

วิธีคิดแบบนี้ทำให้คุณรู้จักปลง ปล่อยวางทุกสิ่งก่อนที่คุณจะหลับ ไม่ยึดมั่นถือมั่นกับเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นตลอดวันที่ผ่านมา คุณปล่อยวางเพราะคุณกำลังจะจากโลกไป ไม่มีประโยชน์ที่จะโกรธแค้น โศกเศร้า เสียใจ ดีใจอะไร เพราะเมื่อคุณหลับ คุณก็ได้ตายไปแล้ว

เวลาทั้งวันก็คือเหตุการณ์ทั้งชีวิต คือหนึ่งชั่วชีวิต เมื่อตายก็หมดภารกิจ หากคุณ ‘รอด’ ไปได้ ก็เท่ากับว่าคุณได้วันใหม่มาฟรี ๆ ที่เหลือทั้งชีวิตคือโบนัส เพราะความจริงคุณตายไปแล้วทุกวัน

และเมื่อคุณตื่น มันก็เป็นโบนัส คุณได้ชีวิตใหม่เป็นของแถม เหมือนสวรรค์ต่อวีซ่าอายุคุณไปอีกหนึ่งวัน

วิธีคิดแบบนี้ทำให้เราสามารถดำเนินชีวิตแต่ละวันอย่างรู้คุณค่า และไม่เสียเวลากับเรื่องไม่เป็นเรื่อง ลดการยึดมั่น และที่สำคัญที่สุดคือเป็นอิสระ

ชีวิตมีค่าหรือไม่มีค่าอยู่ที่การกระทำของเรา และการกระทำของเราในแต่ละวัน จะดีหรือไม่ดีอยู่ที่การเห็นคุณค่าของชีวิต หากเรามองว่าเราเหลือเวลาเพียงหนึ่งวัน มันก็อาจจะทำให้เราใช้ชีวิตวันนั้นอย่างเต็มที่เต็มเปี่ยมขึ้น เพราะอีกไม่กี่ชั่วโมงเราก็ ‘ตาย’ แล้ว

และเมื่อวันนั้นเป็นวันตายของเราจริง ๆ เราก็ไม่กลัว เพราะเราฝึกตายอยู่ทุกวันแล้วด้วยเครื่องซิมูเลเตอร์แห่งจิต

และการตายจริงก็เป็นเพียงความตายอีกครั้งหนึ่งเท่านั้นเอง

วินทร์ เลียววาริณ 
7-5-25
...........................

จาก รอยยิ้มใต้สายฝน

เล่าเรื่องจักรวาลขยายตัวแล้ว อาจมีคนสงสัยว่าจะเชื่อได้ยังไง มีหลักฐานหรือเปล่า

คำตอบคือให้ไอน์สไตน์เป็นคนรับรอง พอไหวไหม?

ไอน์สไตน์ไม่เคยเชื่อเรื่องจักรวาลขยายตัวมาก่อน ตรงกันข้ามเขาเชื่อว่าจักรวาลไม่ขยายตัวและหดตัว เรียกว่า จักรวาลเสถียร (Static Universe หรือ Einstein Universe) ทั้งๆ ที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาชี้ว่า ถ้าจักรวาลไม่ขยายก็ต้องหดตัว ไม่อยู่นิ่ง

นึกอย่างไรไม่รู้ ไอน์สไตน์ไม่เชื่อสมการของตัวเอง จึงเพิ่มค่าคงที่ขึ้นมาหนึ่งตัวในสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขา เพื่อทำให้สมการดูสวย! นั่นคือไม่ทำให้จักรวาลหดตัวหรือขยายตัว เพื่อให้จักรวาลคงที่ตามที่เขาเชื่อว่าน่าจะเป็น

จะเห็นว่าไอน์สไตน์ก็มีอคติ ใช้ความเชื่อนำเหมือนกัน!

แต่ในที่สุดเขาก็ยอมจำนนต่อหลักฐาน

คนที่ล้มความเชื่อไอน์สไตน์คือ เอ็ดวิน ฮับเบิล (คนที่เป็นชื่อกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิล)

เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) เป็นชาวอเมริกัน กิริยาท่าทางเป็นสุภาพบุรุษทุกกระเบียดนิ้ว แต่งกายประณีต คาบกล้องยาสูบ เขามีรูปร่างสูง แข็งแรง ตอนเรียนมหาวิทยาลัย เขาเป็นนักกีฬาเหรียญทองสายต่างๆ และยังชอบชกมวย

เขาได้รับทุนเรียนทางกฎหมาย แต่เขาไม่ชอบเป็นทนายความหรืออัยการ ด้วยความเบื่อ เขากลับเข้ามหาวิทยาลัยอีกรอบเพื่อเรียนดาราศาสตร์จนจบปริญญาเอก นอกจากนี้เขายังเรียนคณิตศาสตร์ ปรัชญา ฟิสิกส์ และเป็นทหารในสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง

หลังสงคราม ฮับเบิลไปทำงานที่หอดูดาว เมาท์ วิลสัน ทางภาคใต้ของรัฐแคลิฟอร์เนีย ในปี 1919 เป็นเวลาที่หอดูดาวเพิ่งติดตั้งกล้องโทรทรรศน์หนึ่งร้อยนิ้วซึ่งใหญ่ที่สุดและดีที่สุดในโลกเวลานั้น

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ชาวโลกยังเชื่อว่าจักรวาลใหญ่แค่ทางช้างเผือก ฮับเบิลใช้กล้องโทรทรรศน์ร้อยนิ้วมองดูสวรรค์ พบว่าจักรวาลมีเนบิวลามากกว่าที่เรารู้มาก่อน เวลานั้นโลกยังไม่รู้จักคำว่า ดาราจักร (galaxy) สิ่งที่เป็นดาราจักรนั้นเราเข้าใจว่าเป็นเนบิวลา ทั้งที่สองอย่างนี้ไม่เหมือนกัน

ฮับเบิลวัดค่า redshift โดยมีผู้ช่วยสำคัญสองคนคือ เวสโต สไลเฟอร์ (Vesto Slipher) และ มิลตัน ฮิวเมสัน (Milton Humason) ซึ่งช่วยให้เข้าใจเรื่องนี้ดีขึ้น

มิลตัน ฮิวเมสัน ได้ทำงานร่วมกับฮับเบิลในเรื่องที่สำคัญกว่านั้น เขาเป็นคนช่วยสังเกตความเร็วการเคลื่อนของดาราจักร โดยศึกษา redshift เขาวัดค่าแสงของดาราจักรจำนวนมาก งานนี้ต้องอาศัยความอุตสาหะอย่างยิ่งยวด แต่เขาก็ทำแล้วสร้างเป็นระบบขึ้นมา นำไปสู่การค้นพบความจริงสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งว่าดาราจักรกำลังขยายตัวออกจากกันอย่างรวดเร็ว

หากใครคิดว่าฮิวเมสันผู้นี้ร่ำเรียนทางสายดาราศาสตร์ หรือมีประสบการณ์ด้านนี้มาอย่างโชกโชน ก็เปลี่ยนความคิดได้ ฮิวเมสันไม่เคยมีประสบการณ์ด้านดาราศาสตร์ใดๆ มาก่อนเลย เขาเป็นภารโรงของหอดูดาว เมาท์ วิลสัน !

เมื่ออายุสิบสี่ ฮิวเมสันมีโอกาสเข้าค่ายฤดูร้อนที่หอดูดาว เมาท์ วิลสัน เขาหลงใหลดาราศาสตร์ทันที ต่อมาเขาออกจากโรงเรียนกลับมาที่นี่ ทำงานเป็นคนขี่ลาขนสัมภาระขึ้นไปบนหอดูดาวบนภูเขาวิลสันอยู่หลายปี ป้วนเปี้ยนอยู่แถวนี้ไม่ยอมไปไหน จนวันหนึ่งหอดูดาวมีตำแหน่งว่างตำแหน่งหนึ่งคือภารโรง

เอ้า! ภารโรงก็ได้ ขอให้ได้อยู่ใกล้กล้องดูดาว ฮิวเมสันก็เริ่มจากการเป็นภารโรง ทำงานช่วยนักดาราศาสตร์คนอื่นๆ

ฮับเบิลแลเห็นแววและความมุ่งมั่นของชายหนุ่มคนนี้ จึงสนับสนุนเขาขึ้นมา จนในที่สุดก็ได้กลายเป็นนักดาราศาสตร์สมใจ กลายเป็นเจ้าหน้าที่หอดูดาวในปี 1919 และท้ายที่สุดก็เป็นหนึ่งในฟันเฟืองสำคัญที่ไขปริศนาสำคัญชิ้นหนึ่งของจักรวาล ด้วยการใช้ redshift

เมื่อไอน์สไตน์ได้ข่าวเรื่องฮับเบิลค้นพบดาราจักรเคลื่อนที่จากกันถึงกับกุมหัว พลันทฤษฎีจักรวาลเสถียรของไอน์สไตน์ก็ล้มครืนทันทีที่ฮับเบิลชี้ให้เห็นว่าจักรวาลไม่ได้เสถียรเลยแม้แต่น้อย

ไอน์สไตน์บอกว่าการตั้งค่าคงที่เพื่อรองรับทฤษฎีจักรวาลเสถียรของตนเป็นการปล่อยไก่ตัวใหญ่ที่สุดในชีวิตของเขา (“the biggest blunder of my life”)

ในทางวิทยาศาสตร์เราว่ากันที่หลักฐาน

เมื่อหลักฐานประจักษ์ คนระดับไอน์สไตน์ก็ยอมถอย

วินทร์ เลียววาริณ
6-5-25

เนื้อหาละเอียดกว่านี้มีใน ปลาที่ว่ายนอกสนามฟุตบอล

หนังสือที่ย่อยความรู้ด้านนี้มาให้อ่าน ด้วยราคาเพียง 190.- หมดเมื่อไร จะไม่พิมพ์ใหม่แล้ว