ทฤษฎีบิ๊กแบง (Big Bang Theory) - เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย

ทฤษฎีบิ๊กแบง (Big Bang Theory)

การค้นพบ ทฤษฎีบิ๊กแบง

ทฤษฎีบิ๊กแบง (Big Bang Theory) คือ แบบจำลองในจักรวาลวิทยาที่ใช้อธิบายถึงการกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพ (Universe) ซึ่งเป็นทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับและกล่าวถึงมากที่สุด จากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์หลายชิ้นและการสังเกตการณ์ของเหล่านักดาราศาสตร์ ทำให้เกิดข้อสรุปร่วมกันว่า ขณะนี้ เอกภพ หรือจักรวาล กำลังขยายตัวออกไป ดวงดาวและกาแล็กซีกำลังเคลื่อนที่ออกห่างจากกันทุกวินาที

ดังนั้น เมื่อย้อนเวลากลับไปหลายพันล้านปีก่อนจนถึงจุดเริ่มต้นของทุกสรรพสิ่ง ทุกสสารและพลังงานในจักรวาล ต้องอยู่ใกล้ชิดกันยิ่งกว่านี้ และมีจุดกำเนิดมาจากจุดเดียวกัน นั่นคือ การระเบิดครั้งใหญ่ หรือ บิ๊กแบง

จากจุดที่มีขนาดเล็กยิ่งกว่าอะตอมเป็นพันล้านเท่า จุดที่มีอุณหภูมิและความหนาแน่นเป็นอนันต์ (Singularity) จุดที่รวมแรงทั้ง 4 ในธรรมชาติไว้เป็นหนึ่งเดียว (แรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์เข้มและแรงนิวเคลียร์อ่อน) ก่อนจะเกิดการขยายตัว หรือ การระเบิดออกอย่างรวดเร็วและรุนแรง ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเอกภพ สสาร และพลังงาน รวมถึงที่ว่าง (Space) และกาลเวลา (Time) ส่งสสารและพลังงานไปในห้วงอวกาศ ให้กำเนิดดวงดาวและกาแล็กซี จนเป็นจักรวาลอย่างที่เราเห็นอยู่ในทุกวันนี้

อ่านเพิ่มเติม : ระบบสุริยะจักรวาล

แนวคิดในทฤษฎีบิ๊กแบงถูกเสนอขึ้นครั้งแรก ในปี 1927 โดย บาทหลวง ฌอร์ฌ เลอแม็ทร์ (Georges Lemaître) ซึ่งเป็นทั้งนักดาราศาสตร์และศาสตราจารย์ชาวเบลเยียม ด้วยความเชื่อที่ว่า เอกภพมีจุดเริ่มต้นจากจุดเพียงจุดเดียว จุดเล็กๆ ที่มีความหนาแน่นสูง หรือที่เรียกว่า “อะตอมดึกดำบรรพ์” (Primeval Atom) ก่อนจะเกิดการระเบิดและขยายตัวจนมีขนาดใหญ่อย่างเช่นในปัจจุบันนี้ และจากความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ทฤษฎีบิ๊กแบงได้รับการยอมรับและการสนับสนุนจากหลักฐานทางวิทยาศาสตร์มากมาย

โดยเฉพาะการค้นพบ การขยายตัวของเอกภพ ในปี 1929 ของ เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ผู้ทำการสังเกตกาแล็กซี M33 ฮับเบิลพบว่าดาวฤกษ์ในกาแล็กซีข้างเคียงกำลังเคลื่อนที่ออกห่างจากเรา เช่นเดียวกับกาแล็กซีอื่นๆ ฮับเบิลใช้ปรากฏการณ์ดอปเปลอร์ (Doppler Effect) เพื่อตรวจวัดการเคลื่อนที่ของวัตถุผ่านคลื่นความถี่ และผลจากการสำรวจนี้ ทำให้ฮับเบิลค้นพบ ปรากฏการณ์การเลื่อนทางแดง หรือ เรดชิฟท์ (Red Shift) ซึ่งจะเกิดขึ้นเมื่อแหล่งกำเนิดแสงเคลื่อนที่ออกห่างจากผู้สังเกตการณ์ ดังนั้น หากกาแล็กซีเคลื่อนที่ห่างออกจากเราไปไกลเท่าไหร่ จะส่งผลให้ความยาวคลื่นที่ชัดเจนของแสงเลื่อนไปยังส่วนสีแดงของสเปกตรัมมากยิ่งขึ้นเท่านั้น

รวมถึงการค้นพบ อุณหภูมิพื้นหลังอวกาศ (Cosmic Microwave Background) โดย นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน 2 คน คือ โรเบิร์ต วิลสัน (Robert Wilson) และ อาร์โน เพนเซียส (Arno Penzius) ในปี 1965 ซึ่งพบว่าในจักรวาลมีอุณหภูมิราวลบ 270 องศาเซลเซียส กระจายอยู่ทั่วไปอย่างสม่ำเสมอ และรังสีความร้อนที่กระจายอยู่ทั่วไปนี้ สอดคล้องกับพลังงานที่หลงเหลืออยู่จากการระเบิดครั้งใหญ่ในทฤษฎีบิ๊กแบง ส่งผลให้การค้นพบครั้งนี้ ถูกเรียกว่า เสียงจากการระเบิด (Echoes of the Big Bang)

หลังการระเบิดและจักรวาลในวันนี้

หลังการระเบิดครั้งใหญ่ (Big Bang) เมื่อ 13.7 พันล้านปีก่อน เพียงเสี้ยววินาที ในสภาพที่อุณหภูมิร้อนจัดนั้น ก่อกำเนิดอนุภาคพื้นฐานคือ ควาร์ก (Quark) อิเล็กตรอน (Electron) นิวทริโน (Neutrino) และโฟตอน (Photon) รวมถึงพลังงาน กระจายไปทั่วจักรวาล พร้อมกับการเกิดของ ปฏิอนุภาค (Anti-particle) ที่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม เกิดการจับคู่กันของอนุภาคชนิดเดียวกัน ก่อนหลอมรวมกันจนเนื้อสารถูกแปรเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจนหมดสิ้น ซึ่งโชคยังดีที่ในธรรมชาติ อนุภาคมีจำนวนมากกว่าปฏิอนุภาค การจับคู่กันที่ไม่ลงตัว ทำให้เกิดทั้งสสารและพลังงานในเอกภพของเรา หลังการระเบิดราว 3 แสนปี แรงจากการระเบิดส่งสสารและพลังงานกระจายไปทั่วห้วงอวกาศ ทำให้อุณหภูมิร้อนจัดลดลงเหลือราว 10,000 เควิน ก่อให้เกิดอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งเป็นธาตุพื้นฐานในจักรวาล

ทฤษฎีบิ๊กแบง, เอกภพ, กำเนิดจัรกวาล, บิ๊กแบง
การศึกษาเรื่องการกำเนิดเอกภาพ ยังคงเกิดคำถามและข้อสงสัยที่ยังหาคำตอบไม่ได้ถึงทุกวันนี้

ในขณะนั้น ยังไม่มีดวงดาวสักดวงปรากฏขึ้น จนเวลาผ่านไปกว่าหนึ่งพันล้านปี ดวงดาวและกาแล็กซีจึงถือกำเนิดจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นผง เกิดวิวัฒนาการ รวมถึงการคงอยู่และดับไปของดวงดาวและกาแล็กซีมากมาย ซึ่งส่งผลให้จักรวาลในวันนี้ มีทั้งดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง หรือ แม้แต่หลุมดำ

อย่างไรก็ตาม ในจักรวาลนั้นยังเต็มไปด้วยปริศนาที่เรายังไม่สามารถหาคำตอบได้ เช่น ก่อนหน้าการเกิดบิ๊กแบงมีสิ่งใดดำรงอยู่ หรือ ในห้วงอวกาศอันว่างเปล่านั้น มีสสารอะไรที่สามารถพยุงกาแล็กซีให้คงอยู่ในรูปร่างที่เราเห็นเช่นในปัจจุบันนี้ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าในความเวิ้งว้างนั้น มีสสารมืด (Dark matter) และพลังงานมืด (Dark energy) ที่เรายังไม่สามารถหาคำอธิบายได้ดำรงอยู่ สสารมืด ที่นักดาราศาสตร์ทราบถึงการคงอยู่ของมัน จากอิทธิพลของแรงดึงดูดเพียงเท่านั้น สสารที่ไม่สะท้อนแสงและไม่มีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าใดๆ รวมถึงพลังงานลึกลับที่ครอบคลุมถึงร้อยละ 70 ของปริมาณมวลและพลังงานในจักรวาล ขณะที่สสารที่เรารู้จัก จากตัวเราจนถึงดวงดาวบนท้องฟ้าเป็นเพียงสัดส่วนอันน้อยนิด (ร้อยละ 4) ในจักรวาลอันกว้างใหญ่แห่งนี้

เอกสารอ้างอิง

National Geographic

องค์กร CERN

ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA)

องค์การ NASA

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ

Cornell University


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับกาแล็กซี

เรื่องแนะนำ

อีกนานแค่ไหนสำหรับ วัคซีนโควิด-19

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนา วัคซีนโควิด-19 เพื่อรับมือกับการระบาดของเชื้อโคโรนาไวรัสสายพันธุ์ใหม่ แต่กระบวนการต่างๆ ของการผลิตวัคซีนล้วนต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งปี แล้วเราต้องรอวัคซีนที่ใช้ได้จริงอีกนานแค่ไหน จากวันแรกของการระบาดใหญ่จนถึงวันนี้ สถานการณ์ของโรคโควิด-19 ทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยจำนวนผู้ป่วยทั่วโลกขณะนี้เพิ่มจำนวนขึ้นมากกว่าล้านคนแล้ว และยังไม่มีท่าทีว่าจะถึงจุดยุติง่ายๆ ความหวังเดียวของเหล่านักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสำหรับตอนนี้คือ วัคซีนโควิด-19 แล้วความหวังนี้ใกล้ความจริงแล้วหรือยัง ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนาวัคซีน 5 รูปแบบ ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ และนักไวรัสวิทยา ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า ปัจจุบันนักวิจัยจำนวนมากจากสถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย บริษัท สตาร์ตอัป และบริษัทยาขนาดใหญ่ ในหลายประเทศทั่วโลก ต่างกำลังแข่งขันกันพัฒนาวัคซีนป้องกันโรค COVID-19 ในรูปแบบต่างๆ เฉพาะในประเทศจีนประเทศเดียว มีไม่น้อยกว่า 40 แห่ง โดยเทคโนโลยีวัคซีนที่พัฒนากันอยู่สามารถแบ่งออกเป็น 5 รูปแบบใหญ่ๆ คือ 1. Viral Vector Vaccines คือการฝากแอนติเจนของ SARS-CoV-2 เข้าไปกับไวรัสชนิดอื่นที่ติดคนได้แต่ไม่ก่อโรค แล้วใช้ไวรัสดังกล่าวกระตุ้นภูมิคุ้มกันแทนการใช้ไวรัส SARS-CoV-2 โดยตรง 2. DNA […]

มดปากตะขอโจมตีเหยื่อเร็วกว่ากระพริบตา

มดปากตะขอในสองสายพันธุ์เป็นมดที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ด้วยกรามขนาดใหญ่ที่พร้อมจะจู่โจมศัตรูทุกเมื่อ อย่างไรก็ตามวิดีโอบันทึกการทำงานของกรามมดชนิดนี้ ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน นี่จึงนับเป็นวิดีโอแรก ทางทีมงานได้ใช้กล้องถ่ายภาพพิเศษที่จับภาพด้วยความเร็ว 50,000 เฟรมต่อวินาที เอาไว้ จากนั้นทีมนักวิทยาศาสตร์ใช้เทคโนโลยี CT Scan เพื่อสร้างภาพ 3 มิติของการทำงานภายในขากรรไกรมดขึ้นมา จากการศึกษาพวกเขาพบว่าขากรรไกรของมดปากตะขอมีตัวล็อคอัตโนมัติที่ช่วยอ้าขากรรไกรออกกว้างอยู่ตลอดเวลา ซึ่งแตกต่างจากขากรรไกรของมดสายพันธุ์อื่น เมื่อต้องการโจมตีตัวล็อคจะคลายออก ส่งผลให้ขากรรไกรที่อ้านั้นหุบเข้าหากันอย่างรวดเร็วซึ่งจากการวัดความเร็วพบว่า มดปากตะของับเหยื่อได้เร็วกว่าความเร็วของการกระพริบตาในมนุษย์ถึง 700 เท่าเลยทีเดียว…มิน่าล่ะ ทำไมเวลามดกัดถึงได้เจ็บนัก   อ่านเพิ่มเติม : แมวของคุณไปไหนมาบ้าง?, สปีชีส์ใหม่ๆ ของสัตว์และพืชถูกค้นพบทุกวันในป่าแอมะซอน

บุหรี่มือสามมีจริงและอันตรายกว่าที่คิด

บุหรี่มือสาม คือร่องรอยที่ตกค้างจากผู้สูบบุหรี่ภายในตัวอาคารหรือบ้านเรือน สารพิษที่ตกค้างเหล่านี้จะยังคงอยู่ไปอีกหลายปี และทำลายสุขภาพแม้คุณจะไม่ได้สูบบุหรี่ก็ตาม

ค้นพบ กะท่าง ชนิดใหม่ล่าสุดของโลก ที่จังหวัดน่าน

ในอาณาจักรสัตว์ (Kingdom Animalia) ตั้งแต่ฟองน้ำจนถึงสัตว์มีกระดูกสันหลัง มีสัตว์อยู่จำนวนมากกว่าหนึ่งล้านชนิดที่มีการค้นพบแล้วในโลกนี้ สมาชิกของสัตว์ในแต่ละกลุ่มมีความแตกต่าง และมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวที่เหมาะสมกับพื้นที่อาศัยนั้นๆ สัตว์กลุ่มหนึ่งที่น่าสนใจ คือสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก (Amphibians) เป็นสัตว์ที่มีวงจรชีวิตเปลี่ยนแปลงไปตามระยะการเจริญเติบโต หรือมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างก่อนกลายเป็นตัวเต็มวัย หรือ Metamorphosis เช่น ตัวอ่อนของกบและคางคกที่เรียกว่า ลูกอ๊อด อาศัยอยู่ในน้ำ และหายใจด้วยเหงือก ก่อนจะเปลี่ยนรูปร่าง และกลายมาเป็นกบหรือคางคกตัวเต็มวัย ที่อาศัยอยู่บนบก และหายใจด้วยปอดและผิวหนัง ปัจจุบัน ในประเทศไทยมีรายงานการค้นพบสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก 3 อันดับ (order) คืออันดับเขียดงู อันดับกบและคางคก และอันดับซาลาแมนเดอร์และนิวท์ สัตว์ในอันดับซาลาแมนเดอร์และนิวท์นั้นแบ่งรูปร่างได้ 2 แบบคือ ซาลาแมนเดอร์ (salamander) มีผิวหนังเรียบลื่นและมีร่องอยู่ระหว่างขาหน้าและขาหลัง และนิวท์ (newt) มีผิวหนังขรุขระและไม่มีร่องอยู่ระหว่างขาหน้าและขาหลัง เช่น กะท่างน้ำที่พบในประเทศไทย กะท่างน้ำมีรูปร่างคล้ายกับสัตว์เลื้อยคลานอย่างจิ้งจกหรือกิ้งก่า ทำให้มักถูกเข้าใจผิดคิดว่าเป็นพวกสัตว์เลื้อยคลาน ซึ่งความเข้าใจผิดนี้เองนำไปสู่การมีชื่อที่หลากหลายตามแต่ละท้องถิ่น เช่น กะท่างน้ำ (กะท่าง ภาษาอีสานแปลว่ากิ้งก่า) จระเข้น้ำ จิ้งจกน้ำ และจั๊กกิ้มน้ำ (จั๊กกิ้มภาษาเหนือแปลว่าจิ้งจก) เป็นต้น ลักษณะของกะท่างโดยทั่วไปมีขา […]