นอกจักรวาล – เมื่อประมาณ 13.7-8 พันล้านปีก่อน จุดเล็ก ๆ จุดหนึ่งขยายตัวออกมาอย่างรวดเร็วพร้อมกับความร้อน พลังงาน และสสารอีกนับไม่ถ้วน ในเวลาไม่ถึง 1 วินาที พื้นที่อันมหาศาลก็ได้ถือกำเนิดขึ้นซึ่งมนุษย์ได้เรียกมันในเวลาต่อมาว่า ‘จักรวาล’ และเหตุการณ์นั้นถูกเรียกว่า ‘บิ๊กแบง’
แต่ก่อนหน้าที่เราจะรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง ไอน์สไตน์ ผู้ให้กำเนิดทฤษฏีสัมพัทธภาพเองก็ยังเชื่อว่า จักรวาล ที่เราอาศัยอยู่ในปัจจุบันนั้น ‘เป็นแบบนี้’ มาตั้งแต่นิรันด์กาลและก็จะเป็นเช่นนี้ไปตลอดกาล กล่าวคือเขาเชื่อว่าจักรวาลนั้นคงตัว อยู่นิ่ง ไม่เคลื่อนไหว ไม่มีการขยายตัวหรือหดตัว
ทว่าความจริงไม่เป็นเช่นนั้น ในปี 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้พบหลักฐานที่ชัดเจนว่า จักรวาล รอบตัวเรากำลังขยายตัวด้วยความเร็วที่แปรผันกับระยะทาง เขาระบุว่ากาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลกำลังเคลื่อนตัวออกจาก ‘เรา’ เร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้ ซึ่งหมายความว่าจักรวาลกำลังขยายตัว โดยเรารู้ในเวลาต่อมาว่าด้วยความเร็วราว 73 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก
โดยพื้นฐานแล้วนับตั้งแต่จักรวาลถือกำเนิดขึ้นมาเมื่อราว 13.8 พันล้านปีก่อนซึ่งเรารู้ตัวเลขนี้ได้จากการวัดสิ่งที่เรียกว่า รังสีพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิก หรือ cosmic microwave background (CMB) นักดาราศาสตร์และนักฟิสิกส์หลายคนต่างคอยตรวจวัด ‘แสงแรก’ ที่เดินทางออกมาตั้งแต่เหตุการณ์บิ๊กแบง
สำหรับมนุษย์แล้ว การจะมองเห็นได้จำเป็นต้องมีแสง ดังนั้นพวกเขาประเมินได้ว่าโฟตอน (หน่วยของแสง) เก่าแก่ที่สุดที่เดินทางมาให้มองเห็นได้นั้น เดินทางมาไกลกว่า 93 พันล้านปีแสง ตัวเลขและหน่วยดังกล่าวอาจทำให้คนทั่วไปสับสน
จักรวาลนั้นมีอายุ 13.8 พันล้านปี ขณะที่ขนาดของมันนั้นกว้างอยู่ที่ 93 พันล้านปีแสง เหตุผลที่จักรวาลมีตัวเลขขนาดใหญ่กว่าอายุของมันนั้นเป็นเพราะ การขยายตัวอย่างที่กล่าวไปในข้างต้น ความเร็วดังกล่าวนั้นหากคิดในมุมของกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุด เราจะได้บริเวณที่พื้นที่ของจักรวาลขยายตัวออกด้วยความเร็วที่มากกว่าแสง
ซึ่งสิ่งนี้ไม่ได้ละเมิดทฤษฏีสัมพัทธภาพที่ระบุว่าไม่มีสิ่งใดจะ ‘เคลื่อนที่’ เร็วกว่าแสงได้ แต่กาแล็กซีที่อยู่ไกลสุดไม่ได้ ‘เคลื่อนที่’ กลับเป็นพื้นที่ระหว่างวัตถุต่าง ๆ ขยายตัวออกไป มันจึงเพิ่มช่องว่างด้วยอัตราที่เร็วกว่าแสงได้ เราจึงมีแสงแรกของจักรวาลที่เดินทางมาไกลกว่าอายุจริง ๆ ของมัน และนั่นเองคือสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า จักรวาลที่สังเกตได้
“กาแล็กซีเหล่านั้นมีอยู่ในทรงกลมอวกาศที่มีศูนย์กลางบนโลก ซึ่งเราเรียกว่า ‘จักรวาลที่สังเกตได้’ จริง ๆ แล้วมันอยู่ห่างออกไปประมาณ 93 พันล้านปีแสง ในขณะที่จักรวาล ‘พองตัว’ เร็วกว่าความเร็วแสงในเสี้ยววินาทีแรกของการดำรงอยู่มาก” มาร์คัส ชอวน์ (Marcus Chown) อดีตนักดาราศาสตร์วิทยุของสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย กล่าว
สิ่งที่ตามมานั้นแน่ยิ่งกว่าแช่แป้ง ไม่ต้องเป็นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถคิดย้อนกลับได้ว่า หากตอนนี้จักรวาลกำลังขยายตัวอยู่ นั่นหมายความว่าครั้งหนึ่ง มันเคยต้องเล็กกว่านี้ และทำให้คิดต่อไปได้ว่า ถ้าเช่นนั้นแล้วมันกำลังขยายตัวอยู่ในอะไรรึเปล่า หรือง่ายกว่านั้น มีอะไรล้อมรอบจักรวาลของเรารึเปล่า?
นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งคำถามเกี่ยวกับปัญหาดังกล่าวไว้อยู่หลายแบบ บางคนเสนอว่าจักรวาลที่สังเกตได้อาจเล็กกว่าจักรวาลจริง ๆ ก็เป็นไปได้ ไม่ก็จักรวาลที่สังเกตได้มีขนาดเท่ากับตัวมันเอง หรือจะเป็นอย่างที่หลายคนคิดคือ จักรวาลที่แท้จริงใหญ่กว่าจักรวาลที่สังเกตได้
แต่การจะพิสูจน์แนวคิดทั้งหมดนี้เป็นเรื่องยากอย่างสาหัส แต่ก็ใช้ว่าเราจะไม่สามารถตรวจสอบอะไรได้เลย แนวคิดหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ใช้คือต้องรู้ก่อนว่าจักรวาลมีรูปร่างแบบใดกันแน่ สิ่งนี้สามารถทดสอบได้ด้วยการตรวจสอบแสงที่เดินทางมาหาเราว่าเดินทางด้วยเวลาที่เท่ากันหรือไม่
“นักจักรวาลวิทยาไม่แน่ใจว่าจักรวาลนั้นใหญ่ไร้ขอบเขตหรือใหญ่มากเท่าใด ในการวัดจักรวาลนั้น นักดาราศาสตร์จึงจะพิจารณาจากความโค้งของมันแทน” พอล เอ็ม ซัตเตอร์ (Paul M. Sutter) นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าว “เส้นโค้งเรขาคณิตบนสเกลใหญ่ของเอกภพบอกเราเกี่ยวกับรูปร่างโดยรวมของมัน ถ้าจักรวาลแบนรอบทางเรขาคณิตอย่างสมบูรณ์ มันก็มันก็สามารถมีอนันต์ได้ ถ้ามันโค้งเหมือนพื้นผิวโลก มันก็จะมีปริมาตรจำกัด”
ตัวอย่างเช่น หากเราพบว่ามีแสงจากกาแล็กซีหนึ่งเดินทางมาถึงโลกโดยใช้เวลา 9 พันล้านปีจากทิศหนึ่ง ขณะที่แสงเดียวกันนั้นกลับเดินทางมาด้วยเวลา 4 พันล้านปีในทิศตรงข้าม เราก็สามารถมองเห็นหลักฐานบางอย่างว่าจักรวาลมีรูปร่างแปลกไปกว่าที่เราคิด เรื่องทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับความโค้งของจักรวาล
แต่ดูเหมือนว่าการวัดทั้งหมดจะชี้ไปที่จักรวาลแบนอย่างสมบูรณ์ นี่หมายความจักรวาลที่แท้จริงอาจมีความไม่สิ้นสุด และบางคนเชื่อว่าจักรวาลของเรากำลังขยายตัวอยู่ในอะไรบางอย่าง ซึ่งทีมจาก นาซา (NASA) ได้ตรวจพบความผิดปกติบางอย่างได้เมื่อปี 2013
“กระจุกดาวแสดงความเร็วที่แปลกเล็กน้อยแต่วัดได้ ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับการขยายตัวของเอกภพ และไม่มีเปลี่ยนเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น” อเล็กซานเดอร์ คาสช์ลินสกี (Alexander Kashlinsky) จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ นาซา กล่าว “การกระจายตัวของสสารในจักรวาลที่สังเกตได้ไม่สามารถอธิบายการเคลื่อนไหวนี้ได้”
กล่าวง่าย ๆ คือ ณ ตรงสุดขอบของจักรวาลที่สังเกตได้ นักวิทยาศาสตร์ได้มองเห็นกาแล็กซีบริเวณนั้นบางแห่ง มีอาการแปลก ๆ แทนที่มันจะห่างออกไปอย่างคงที่ แต่กลับ ‘แกว่ง” เล็กน้อยในแบบที่อธิบายไม่ได้ พวกเขาเชื่อว่า กาแล็กซีหรือวัตถุดังกล่าวได้รับอิทธิพลจาก สิ่งที่อยู่ด้านนอกจักรวาลที่มองเห็นได้
และอะไรที่อยู่ข้างนอกนั่นก็มีขนาดที่ใหญ่พอที่จะสร้าง “กระแสแห่งความมืด” หรือ Dark Flow ตามที่นักวิจัยได้ตั้งชื่อไว้ มันอาจบอกเป็นนัยว่าจักรวาลของเราไม่ได้เรียบราบอย่างสม่ำเสมอตามที่คิดกันว่า (ในระดับที่ใหญ่กว่า) งานวิจัยดังกล่าวได้สร้างการถกเถียงขึ้นมาแทบจะในทันที
บางคนเชื่อว่าเลยจักรวาลที่สังเกตได้ออกไปมีกาแล็กซี ดวงดาว และวัตถุอื่น ๆ อยู่ด้วยเช่นกันเพียงแค่แสงเหล่านั้นไม่สามารถเดินทางมาถึงโลกให้สังเกตเห็นได้ ขณะที่บางคนไปไกลกว่านั้นว่าจริง ๆ แล้วมันอาจเป็น ‘จักรวาลอื่น’ ที่กำลังสัมผัสกันกับจักรวาลของเรา
มันอาจเป็นอะไรก็ได้จริง ๆ ไม่ว่าจะเป็นการสะสมของสสารและพลังงานจำนวนมาก หรือการบิดเบี้ยวแปลก ๆ จากสิ่งที่สร้างแรงโน้มถ่วงรุนแรง หรือไม่ก็เป็นอะไรที่เรายังไม่รู้จักเลยในปัจจุบัน ‘กระแสแห่งความมืด’ ยังคงเป็นที่ถกเถียง และหาหลักฐานก็ทำได้ยากเย็น ทว่าก็ไม่มีอะไรให้มนุษย์ต้องกังวล
“อาจเป็นไปได้ว่าจักรวาล 3 มิติของเราฝังอยู่ในโครงสร้างหลายมิติที่ใหญ่กว่า แต่ก็ไม่เป็นไรเลย” เอ็ม ซัตเตอร์ บอก “มันอาจเป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองทางฟิสิกส์ที่แปลกใหม่ แต่ในปัจจุบันเราไม่มีวิธีทดสอบสิ่งนั้น ถึงอย่างนั้นมันก็ไม่ได้ส่งผลกระทบต่อการดำเนินงานของจักรวาลในแต่ละวันจริง ๆ”
พวกเขาหวังว่าสักวันหนึ่งในอนาคตจะมองเห็นหลักฐานที่ชัดเจนกว่านี้ ไม่ว่าจักรวาลที่แท้จริงจะเป็นอย่างไร แต่มีสิ่งหนึ่งที่สามารถมั่นใจได้เลยคือ ความใคร่รู้ของมนุษย์นั้นไม่มีที่สิ้นสุด
สืบค้นและเรียบเรียง วิทิต บรมพิชัยชาติกุล
ที่มา
https://arxiv.org/abs/1303.4004
https://www.astronomy.ohio-state.edu/ryden.1/ast162_9/notes40.html
https://arxiv.org/abs/1601.03884
https://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_shape.html
https://www.space.com/whats-beyond-universe-edge
https://www.sciencefocus.com/space/the-universe-edge
https://futurism.com/what-lies-beyond-the-edge-of-the-observable-universe