จักรวาลมาเป็นอย่างไร
มันอาจจะเป็นความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและเป็นรากฐานของคนอื่น ๆ ทั้งหมด คำถามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติ - ชีวิตเริ่มต้นอย่างไร สติคืออะไร? สสารมืดพลังงานมืดแรงดึงดูดคืออะไร? - ต้นกำเนิดมาจากมัน
“ ความลึกลับอื่น ๆ ทั้งหมดอยู่ที่ปลายน้ำของคำถามนี้” Ann Druyan ผู้เขียนและภรรยาม่ายของนักดาราศาสตร์คาร์ลเซแกนกล่าว "มันสำคัญสำหรับฉันเพราะฉันเป็นมนุษย์และไม่ชอบไม่รู้ตัว"
แม้ว่าทฤษฎีที่พยายามแก้ปริศนานี้จะซับซ้อนขึ้นเรื่อย ๆ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังถูกหลอกหลอนโดยความเป็นไปได้ว่าการเชื่อมโยงที่สำคัญที่สุดบางส่วนในห่วงโซ่การให้เหตุผลของพวกเขาผิด
ความลึกลับพื้นฐาน
ตามแบบจำลองบิกแบงมาตรฐานจักรวาลถือกำเนิดขึ้นในช่วงเงินเฟ้อที่เริ่มต้นเมื่อประมาณ 13.8 พันล้านปีก่อน เหมือนกับบอลลูนที่ขยายตัวอย่างรวดเร็วมันพองตัวจากขนาดที่เล็กกว่าอิเล็กตรอนไปจนถึงขนาดปัจจุบันภายในเสี้ยววินาที
เริ่มแรกเอกภพเต็มไปด้วยพลังงานเท่านั้น พลังงานเหล่านี้รวมกันเป็นอนุภาคซึ่งรวมตัวกันเป็นอะตอมของแสงเช่นไฮโดรเจนและฮีเลียม อะตอมเหล่านี้จับกันเป็นกาแลคซีก่อนจากนั้นก็เป็นดาวฤกษ์ซึ่งภายในนั้นมีเตาหลอมที่องค์ประกอบอื่น ๆ ถูกหลอมขึ้นมา
นี่คือภาพที่ตกลงกันโดยทั่วไปเกี่ยวกับต้นกำเนิดของจักรวาลของเราตามที่นักวิทยาศาสตร์บรรยายไว้ เป็นแบบจำลองทรงพลังที่อธิบายสิ่งต่าง ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์เห็นเมื่อมองขึ้นไปบนท้องฟ้าเช่นความลื่นไหลที่น่าทึ่งของอวกาศในระดับขนาดใหญ่และการกระจายตัวของกาแลคซีที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของจักรวาล
แต่มีบางสิ่งเกี่ยวกับเรื่องนี้ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์บางคนไม่สบายใจ สำหรับผู้เริ่มต้นความคิดที่ว่าจักรวาลได้รับช่วงเวลาของภาวะเงินเฟ้ออย่างรวดเร็วในช่วงแรก ๆ ในประวัติศาสตร์นั้นไม่สามารถทดสอบได้โดยตรงและขึ้นอยู่กับการดำรงอยู่ของพลังงานรูปแบบลึกลับในการเริ่มต้นของจักรวาลที่หายไปนานนับตั้งแต่
"เงินเฟ้อเป็นทฤษฎีที่ทรงพลังอย่างยิ่งและถึงกระนั้นเราก็ยังไม่รู้ว่าอะไรเป็นสาเหตุของภาวะเงินเฟ้อหรือว่าเป็นทฤษฎีที่ถูกต้องแม้ว่ามันจะทำงานได้ดีมาก" Eric Agol นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว
สำหรับนักวิทยาศาสตร์บางคนอัตราเงินเฟ้อเป็นส่วนเสริมของโมเดล Big Bang ความซับซ้อนที่จำเป็นต่อท้ายเพื่อให้สอดคล้องกับการสังเกตการณ์ นี่จะไม่ใช่การเพิ่มครั้งสุดท้าย
“ เรายังได้เรียนรู้ว่าจะต้องมีสสารมืดในจักรวาลและตอนนี้พลังงานมืด” Paul Steinhardt นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่ Princeton University กล่าว "ดังนั้นวิธีการทำงานของแบบจำลองในวันนี้คือคุณพูดว่า 'โอเคคุณรับบิกแบงบ้างคุณใช้อัตราเงินเฟ้อคุณปรับให้คุณสมบัติดังต่อไปนี้จากนั้นคุณเพิ่มสสารมืดและพลังงานมืดจำนวนหนึ่ง' สิ่งเหล่านี้ไม่ได้เชื่อมโยงกันในทฤษฎีที่เชื่อมโยงกัน "
Steinhardt กังวลนักจักรวาลวิทยาทำหน้าที่เป็นวิศวกรมากกว่านักวิทยาศาสตร์ หากการสังเกตไม่ตรงกับรุ่นปัจจุบันพวกเขาแนบส่วนประกอบอื่นหรือคนจรจัดกับคนที่มีอยู่ให้พอดี ส่วนประกอบไม่ได้เชื่อมต่อและไม่มีเหตุผลที่จะเพิ่มพวกเขายกเว้นเพื่อให้ตรงกับข้อสังเกต มันเหมือนกับพยายามซ่อมรถคันเก่าด้วยการเพิ่มชิ้นส่วนใหม่จากรุ่นที่ใหม่กว่า แต่แตกต่างกัน ชิ้นส่วนเหล่านั้นอาจใช้งานได้ในระยะสั้น แต่ในที่สุดคุณต้องมีรถยนต์ใหม่
จักรวาลอมตะ
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Steinhardt ทำงานร่วมกับ Anna Ijjas นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดซึ่งเป็นทางเลือกที่ต่างไปจากรุ่นบิ๊กแบงมาตรฐาน
ตามความคิดของพวกเขาที่เรียกว่าจักรวาลวิทยาที่กำยำจักรวาลไม่ได้เกิดมาเพียงแค่ครั้งเดียว แต่อาจเป็นไปได้หลายครั้งในวงจรการหดตัวและการขยายที่ไม่มีที่สิ้นสุด ทฤษฎีแทนที่ "บิ๊กแบง" ด้วย "บิ๊กเด้ง" ซึ่งเชื่อมต่อช่วงเวลาของการหดตัวและการขยายตัวของจักรวาลอย่างราบรื่นและแก้ปัญหามากมายที่ทำให้เกิดปัญหาทฤษฎีเงินเฟ้อ
ทั้งคู่อ้างว่าทฤษฎี ekpyrotic ของพวกเขาหรือ "วงจร" นั้นไม่เพียง แต่อธิบายถึงเงินเฟ้อ แต่ยังเป็นปริศนาลึกลับเกี่ยวกับจักรวาลอื่น ๆ ด้วยเช่นสสารมืดพลังงานมืดและทำไมจักรวาลจึงขยายตัวในคลิปที่เร่งความเร็วขึ้นเรื่อย ๆ
ในขณะที่การโต้เถียงจักรวาลตีกลับเพิ่มความเป็นไปได้ที่จักรวาลจะอมตะและต่ออายุตัวเอง มันอาจเป็นโอกาสที่น่ากลัวยิ่งกว่าจักรวาลที่มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดที่แน่นอนเพราะนั่นหมายความว่าดวงดาวในท้องฟ้าแม้แต่ที่เก่าที่สุดก็เหมือนหิ่งห้อยอายุสั้นในรูปแบบที่ยิ่งใหญ่ของสิ่งต่าง ๆ
ริชาร์ดมาสซีนักดาราศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียกล่าวว่า“ ฉันอยากจะหวังว่าความพยายามของสังคมในการทำวิจัยทางวิทยาศาสตร์กำลังทำให้เราใกล้ชิดกับความจริงพื้นฐานไม่ใช่แค่วิธีสร้างเครื่องมือที่มีประโยชน์” Richard Massey นักดาราศาสตร์แห่งสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียกล่าว "แต่ฉันก็กลัวพอ ๆ กันที่จะรู้ว่าทุกสิ่งที่ฉันรู้นั้นผิดและหวังว่าฉันจะไม่ทำ"
บทความนี้ได้รับการปรับปรุงเมื่อวันที่ 27 มิถุนายน 2019 โดย Tim Childers ผู้ให้การสนับสนุนด้านวิทยาศาสตร์
