ฤาแรกเริ่มกำเนิดจักรวาล "เสียง" เคลื่อนที่เร็วเท่า "แสง"?

ฤาแรกเริ่มกำเนิดจักรวาล "เสียง" เคลื่อนที่เร็วเท่า "แสง"?

นิวไซแอนทิสต์ - นักฟิสิกส์อังกฤษออกมาระบุเมื่อแรกกำเนิดจักรวาล "เสียง" อาจมีความเร็วเท่า "แสง" ซึ่งข้อสันนิษฐานนี้จะช่วยอธิบายได้ทั้งเรื่องการก่อตัวของกาแลกซีและคำถามว่าทำไมขอบเอกภพถึงได้กว้างใหญ่นัก

หนึ่งในหลายปัญหาที่นักจักรวาลวิทยาพยายามอธิบาย เกี่ยวกับการก่อตัวของเอกภพคือ "ปัญหาขอบฟ้าจักรวาล" (horizon problem) ซึ่ง ดร.อรรถกฤต ฉัตรภูติ อาจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย อธิบายว่าปัญหาดังกล่าวเกี่ยวข้องกับความสม่ำเสมอของคลื่นไมโครเวฟพื้นหลังหรือ CMB (Comic Microwave Background Radiation) ที่เกิดขึ้นหลังจากระเบิดครั้งใหญ่ "บิกแบง" (Big Bang) โดยนักดาราศาสตร์พบอุณหภูมิของคลื่นรังสีนี้ประมาณ 2.7 เคลวินเกือบเท่ากันทั้งอวกาศและมีค่าเท่ากันในทุกทิศทางที่วัด

"ความจริงจากการสังเกตนี้เป็นสิ่งสำคัญ เพราะยืนยันความสม่ำเสมอเป็นเนื้อเดียวกันตลอดทั้งจักรวาล แต่ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อเราพยายามอธิบายว่าเอกภพมีความสม่ำเสมอเช่นนี้ได้อย่างไร อาณาบริเวณที่ห่างไกลกันมากในเอกภพสามารถปรับอุณหภูมิให้เท่ากันได้อย่างไร"

"นักฟิสิกส์บางคนพยายามตอบปัญหานี้โดยใช้ทฤษฎีบิกแบงว่า เมื่อย้อนไปในอดีตกาลขณะที่อาณาบริเวณต่างๆ ใกล้กันมากกว่านี้อุณหภูมิก็ถูกทำให้เท่ากันได้แต่คำอธิบายนี้ก็ล้มเหลว ถ้าเรายิ่งย้อนเวลากลับไปมากเท่าไหร่อาณาบริเวณต่างๆ ยิ่งเข้าใกล้กันมากขึ้น แต่เวลาที่ใช้ในการสื่อสารก็น้อยลงตามไปด้วย และไม่เพียงพอสำหรับการแลกเปลี่ยนความร้อนเพื่อให้เข้าสู่ภาวะสมดุล" ดร.อรรถกฤตอธิบาย

สำหรับทฤษฎีซึ่งได้รับการยอมรับมากที่สุด สำหรับการอธิบายปัญหาขอบฟ้าจักรวาลนี้ก็คือ แนวคิดที่เรียกว่าจักรวาลวิทยาแบบอินเฟลชัน (Inflationary Cosmology) ซึ่งอธิบายว่า ในช่วงเอกภพแรกเกิดจะมีช่วงเวลาสั้นๆ ที่ความโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็นแรงผลัก และขับเคลื่อนให้อวกาศขยายตัวด้วยอัตราเร่งมหาศาล

จากการคำนวณ หากช่วงเวลาดังกล่าวมีการผลักให้จักรวาลขยายตัว 1030-1060 เท่า ทุกบริเวณในอวกาศที่เราเห็นได้ในขณะนี้ จะติดต่อกันได้ง่ายดาย สามารถถ่ายเทความร้อนระหว่างกันและทำให้มีอุณหภูมิเท่ากันตั้งแต่เสี้ยววินาทีแรกสุดของเอกภพ

"กล่าวสรุปโดยย่อก็คือ หลังจากบิกแบงอวกาศขยายตัวอย่างช้าๆ ในช่วงแรกเริ่มพอที่จะให้มีอุณหภูมิเท่ากันในทุกส่วน และจากนั้นจึงเกิดกระบวนการอินเฟลชัน (ขยายตัว) ทำให้อวกาศเกิดการขยายตัวอย่างรวดเร็ว และผลักดันให้บริเวณที่เคยอยู่ใกล้กันต้องกระจัดกระจายห่างกันออกไป นั่นคือวิธีที่จักรวาลวิทยาแบบอินเฟลชันอธิบายว่า ความสม่ำเสมอของคลื่นไมโครเวฟพื้นหลังที่กระจายอยู่ทั่วอวกาศและดูเหมือนเป็นความมหัศจรรย์นั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร" ดร.อรรถกฤตกล่าว

หากแต่โจอา มากูเอโจ (Joao Magueijo) นักจักรวาลวิทยาเชื้อสายโปรตุเกสจากมหาวิทยาลัยอิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน (Imperial College London) ในอังกฤษ มีความเห็นที่ต่างออกไป ในการนำเสนอแนวคิดอธิบายว่าเหตุใดอุณหภูมิของคลื่นรังสีพื้นหลังจึงสม่ำเสมอทั่วกัน

ทั้งนี้เมื่อปลายทศวรรษ 1990 เขาและนักวิจัยอีกส่วนหนึ่งเสนอว่า หากแสงเดินทางได้เร็วกว่านี้จะทำให้มีการแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างบริเวณต่างๆ ได้ครอบคลุม แต่ก็มีปัญหาว่าแสงที่มีความเร็วเพิ่มขึ้นนี้ ไม่สามารถทำให้เกิดความผันผวนของอุณหภูมิ (fluctuation) ซึ่งเชื่อว่าทำให้เกิดการก่อตัวของกาแลกซี และทฤษฎีอินเฟลชันสามารถอธิบายได้ดีกว่าในประเด็นนี้

ล่าสุดมากูเอโจจึงได้หันมาศึกษาว่า จะเกิดอะไรขึ้นหากเสียงในยุคแรกเริ่มของเอกภพมีความเร็วมากกว่านี้หรืออาจจะมากกว่าความเร็วแสง คลื่นเสียงเหล่านี้ก็ได้เดินทางผ่านพลาสมาของก๊าซในเอกภพเมื่อแรกเกิด และสามารถแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างบริเวณที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงได้

กลายเป็นว่าเสียงที่มีความเร็วมากนี้ อาจจะช่วยแก้ปัญหาแห่งขอบฟ้าจักรวาลได้เหมือนกรณีที่เขาเคยใช้กับกรณีของแสงที่มีความเร็วสูงได้

เขาพบว่าหากความเร็วของเสียงลดต่ำลงอย่างทันทีทันใด ก็จะทำให้เกิดความผันผวนเล็กๆ ได้ โดยการคำนวณได้แสดงให้เห็นว่าความผันผวนดังกล่าว เป็นเพียงสิ่งที่ถูกประทับบนคลื่นไมโครเวฟพื้นหลัง ทั้งนี้การสังเกตจะช่วยทดสอบแนวคิดเขาได้

อย่างไรก็ดีแบบจำลองความเร็วเสียงสูงของเขานั้น ไม่ได้ทำนายถึงการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งต่างจากแบบจำลองการขยายตัวแบบอินเฟลชันทั้งหลาย ซึ่งทางแอนดริว ลิดเดิล (Andrew Liddle) นักจักรวาลวิทยาจากมหาวิทยาลัยซัสเซ็กซ์ (University of Sussex) สหราชอาณาจักรให้ความเห็นว่า จุดบอดนี้เองชักนำให้ทฤษฎีของมากูเอโจผิดพลาดได้มาก

ลิดเดิลให้ความเห็นในเชิงว่า มากูเอโจเคยมีปัญหาเกี่ยวกับเรื่องความเร็วของแสงที่นักวิเคราะห์หลายคนมองว่าไม่น่ามีความเร็วมากกว่า และครั้งนี้เขาก็มาศึกษาเรื่องเสียงที่มีความเร็วมากกว่าแสง ซึ่งท้ายสุดแล้วเรื่องนี้อาจจะลงที่ปัญหาในเรื่องความเร็วอีกครั้งก็เป็นได้.

ที่มา : http://my.dek-d.com/AngelTVXQ/story/viewlongc.php?id=404229&chapter=84