นักฟิสิกส์รับมือกับแนวคิดเรื่องอนันต์ในจักรวาลที่กำลังขยายตัวได้อย่างไร
The Infinite Cosmos: คำถามจากพรมแดนของจักรวาลวิทยา
โจเซฟ ซิลค์
Oxford University Press: 2006. 256 หน้า £18.99, $29.95 0198505108 | ISBN: 0-198-50510-8
นักวิทยาศาสตร์เว็บสล็อตมักจะมีเวลาที่อึดอัดในการรับมือกับแนวคิดเรื่องอนันต์ ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา นักฟิสิกส์มีความสัมพันธ์ที่ยากลำบากเป็นพิเศษกับแนวคิดเรื่องความไร้ขอบเขต ในกรณีส่วนใหญ่ สิ่งนี้เป็นอาการของข้อบกพร่องในพื้นฐานทางทฤษฎีของตัวแบบ ลองนึกถึง ‘หายนะอุลตร้าไวโอเลต’ ของกลศาสตร์ทางสถิติแบบคลาสสิก ซึ่งการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผลิตโดยวัตถุสีดำที่อุณหภูมิจำกัดนั้น คำนวณให้มีความเข้มข้นเป็นอนันต์ที่ความยาวคลื่นสั้นไม่จำกัด นี่เป็นสัญญาณบ่งบอกถึงความล้มเหลวของกลศาสตร์สถิติแบบคลาสสิกและนำไปสู่ยุคของกลศาสตร์ควอนตัมเมื่อประมาณหนึ่งร้อยปีที่แล้ว ทฤษฎีสนามควอนตัมมีรูปแบบอื่นของพฤติกรรมทางพยาธิวิทยา โดยมีองค์ประกอบทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีที่มีแนวโน้มจะควบคุมจนควบคุมไม่ได้จนถึงระยะอนันต์ เว้นแต่จะได้รับการรักษาให้หายโดยใช้เทคนิคการทำให้เป็นมาตรฐาน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่าภาวะเอกฐานซึ่งคุณสมบัติทางกายภาพกลายเป็นอนันต์เกิดขึ้นในใจกลางของหลุมดำและในบิ๊กแบงที่ทำให้จักรวาลของเราดำรงอยู่ แต่แม้สิ่งเหล่านี้จะถือเป็นเครื่องบ่งชี้ว่าเราขาดชิ้นส่วนของปริศนา แทนที่จะบอกเป็นนัยว่าอนันต์เป็นส่วนหนึ่งของธรรมชาติ
ข้อยกเว้นสำหรับกฎข้อนี้คือสาขาจักรวาลวิทยา อย่างน้อยก็ดูเหมือนเป็นเรื่องธรรมดาที่จะพิจารณาความเป็นไปได้ที่จักรวาลของเราอาจมีขอบเขตหรือระยะเวลาไม่สิ้นสุด หากจักรวาลถูกกำหนดให้เป็นทุกสิ่งที่มีอยู่ เหตุใดจึงต้องมีขอบเขตจำกัด? เหตุใดจึงควรมีหลักการพื้นฐานบางอย่างที่จำกัดให้อยู่ในขนาดที่สมองมนุษย์ของเราสามารถรับมือได้
แต่ถึงแม้นักจักรวาลวิทยาพร้อมที่จะไตร่ตรองถึงความเป็นจริงของความไม่รู้จบ และเพื่ออธิบายเรื่องนี้ในทางคณิตศาสตร์ พวกเขาก็ยังมีปัญหาในการหาคำเพื่อแสดงความคิดเห็นเหล่านี้ ฟิสิกส์เป็นพื้นฐานที่ธรรมดา แต่นักฟิสิกส์ต้องหันไปใช้กวีนิพนธ์เมื่อต้องเผชิญกับความยิ่งใหญ่ที่ประเมินค่าไม่ได้ของสวรรค์
ใน The Infinite Cosmos โจ ซิลค์ พาเรา
ไปดูจักรวาลวิทยาสมัยใหม่แบบหยุดนกหวีด โดยเน้นที่สิ่งที่เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับขนาดและอายุของจักรวาล ว่ามันเริ่มต้นขึ้นอย่างไร และมันจะจบลงอย่างไรหรืออาจจะไม่จบ นี่เป็นช่วงเวลาที่ดีในการเขียนหนังสือเล่มนี้ เพราะคำถามพื้นฐานที่สุดเหล่านี้อาจได้รับคำตอบจากการวัดร่วมกันจากดาวเทียมที่รวบรวมคลื่นไมโครเวฟที่หลงเหลือจากบิ๊กแบง จากกล้องโทรทรรศน์ที่ค้นหาและตรวจสอบพฤติกรรมของซุปเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกลออกไป การระเบิด และจากการสำรวจตำแหน่งของดาราจักรอย่างอุตสาหะ ให้ข้อมูลเชิงปริมาณเกี่ยวกับผลกระทบจากลูกไฟยุคแรกเริ่ม การสังเกตเหล่านี้บ่งชี้ว่าจักรวาลที่กำลังขยายตัวของเรานั้นมีอายุประมาณ 14 พันล้านปี เว้นแต่ว่าเราจะพลาดสิ่งสำคัญพื้นฐานบางอย่างไป มีสสารมืดจำนวนมากในรูปแบบที่ไม่สามารถระบุได้ และกำลังขยายตัวในอัตราเร่ง
วัตถุที่อยู่ห่างไกลมาก เช่น ดาวหาง Encke ทำให้การนึกถึงจักรวาลที่ไม่มีที่สิ้นสุดนั้นดูสมเหตุสมผล เครดิต: NASA/JPL-CALTECH/UNIV มิน
ตามแบบจำลองมาตรฐานของจักรวาลวิทยาที่ปรากฎ จักรวาลมีอดีตที่จำกัดและ (บางที) อนาคตที่ไม่มีที่สิ้นสุด แต่จักรวาลที่สังเกตได้ของเรา (‘ฟองสบู่ฮับเบิล’) เป็นแบบอย่างของทั้งหมดหรือไม่? บางทีจักรวาลอาจมีอะไรมากกว่าที่เราเคยเห็น ช่องว่าง-เวลาในท้องถิ่นของเราอาจมีต้นกำเนิดมาจากคอลเล็กชั่นบิ๊กแบงที่ไม่มีวันสิ้นสุดและไร้กาลเวลา ดังนั้นการอนุมานที่เราดึงจากการสังเกตละแวกใกล้เคียงของเราอาจไม่บอกอะไรเรามากนักเกี่ยวกับเรื่องทั้งหมด แม้ว่าเราจะถูกต้อง ตีความข้อมูลทั้งหมดที่มีให้เรา
สิ่งที่น่าตื่นเต้นเกี่ยวกับหนังสือเล่มนี้ไม่ใช่เพราะว่ามันถูกทอดสมอด้วยการแตกแขนงของอินฟินิตี้ แต่มันอัดแน่นอยู่ในพื้นที่จำกัดอย่างแน่นอน ผ้าไหมครอบคลุมทุกสิ่งที่คุณอาจหวังว่าจะพบในหนังสือของหนึ่งในนักจักรวาลวิทยาชั้นนำของโลก และอื่นๆ อีกมากมายนอกเหนือจากนั้น หลุมดำ การก่อตัวกาแลคซี สสารมืด การเดินทางข้ามเวลา ทฤษฎีสตริง และพื้นหลังไมโครเวฟในจักรวาลล้วนได้รับการกล่าวถึง
สไตล์สามารถเข้าถึงได้และให้ข้อมูล หนังสือเล่มนี้ยังได้รับประโยชน์จากการมีโครงสร้างที่ยืดหยุ่น ปราศจากข้อจำกัดของการเล่าเรื่องทางประวัติศาสตร์แบบดั้งเดิม แต่กลับมีบทสั้นๆ 20 บทที่จัดเรียงในลักษณะที่นำความเป็นสากลของแนวคิดทางกายภาพที่เป็นพื้นฐานออกมาโดยไม่ให้ความรู้สึกเหมือนหนังสือเรียนมากเกินไป คำอธิบายมีภาพประกอบสวยงามและไม่เกี่ยวข้องกับคณิตศาสตร์ใดๆ ดังนั้นหนังสือเล่มนี้จึงเหมาะสำหรับผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญ
หากฉันมีคำวิพากษ์วิจารณ์หนังสือเล่มนี้เลย ก็เป็นเพียงเรื่องเล็กน้อยเท่านั้น การรวมแนวคิด ‘การขยายจักรวาล’ กับทฤษฎีบิ๊กแบง ตรงข้ามกับคู่ต่อสู้ ‘สถานะคงที่’ แบบเก่านั้นทั้งน่าประหลาดใจและสับสน แบบจำลองสภาวะคงตัวยังอธิบายถึงเอกภพที่กำลังขยายตัว แต่มีการสร้างอย่างต่อเนื่อง oเว็บสล็อต
