จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร

บรรพบุรุษของเราจ้องมองท้องฟ้าด้วยความสับสนเป็นเวลาหลายพันปี จากวิธีที่พืชผลเติบโตถึงเหตุผลที่เรามีชีวิตอยู่ในโลกนี้และจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเราจากไป หนึ่งในคำถามเชิงอภิปรัชญาที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ ใครหรืออะไรที่เป็นจุดเริ่มต้นทั้งหมด นั่นคือ ว่าจักรวาลถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร. เมื่อเวลาผ่านไป วิธีการทางวิทยาศาสตร์ช่วยให้เราสามารถตอบคำถามเหล่านี้ได้ พืชผลเติบโตเพราะได้รับแสงแดดและสารอาหารจากดินและน้ำเพียงพอ ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเพราะคลื่นเคลื่อนตัวผ่านชั้นบรรยากาศ และเราป่วยเพราะจุลินทรีย์โจมตีเรา แต่จักรวาลถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร?

ในบทความนี้เราจะบอกคุณว่าจักรวาลถูกสร้างขึ้นมาอย่างไรและอะไรเป็นต้นกำเนิดของทุกสิ่ง

จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร: ทฤษฎีบิ๊กแบง

ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมและเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางที่สุดคือทฤษฎีบิ๊กแบง ตามที่ท่านเคยอ่านหรือได้ยินมา บิ๊กแบงเป็นชื่อที่มอบให้กับปรากฏการณ์ที่เริ่มต้นทุกสิ่งที่มีอยู่ ตามทฤษฎีนี้ เอกภพขยายตัวอย่างรวดเร็วจากสถานะเริ่มต้นที่เล็กมากและถูกบีบอัด แต่ไม่มีการระเบิดที่แท้จริงอย่างที่คำว่า "ระเบิด" จะแนะนำ

สมองของคุณจะระเบิดเมื่อคุณอ่าน: จักรวาลไม่มีศูนย์กลาง เพราะไม่มีที่ว่างและเวลาก่อนบิกแบง ดังนั้นแหล่งกำเนิดไม่สามารถอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่งได้ สิ่งที่เรารู้ก็คือจักรวาลยังคงขยายตัวและเย็นลงอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ เราทราบดีว่าดาราจักรต่าง ๆ กำลังเคลื่อนตัวออกจากกัน และพวกมันกำลังเคลื่อนที่เร็วขึ้นและเร็วขึ้น (เราเพิ่งค้นพบดาราจักรที่ไกลที่สุดที่รู้จักจนถึงปัจจุบัน) ซึ่งหมายความว่ามีบางสิ่ง (ที่มองไม่เห็นและตรวจไม่พบ) "ผลัก" พวกเขา ซึ่งเป็นสิ่งที่เรารู้ว่าเป็นสสารมืด อันที่จริง มีเพียง 5% ของจักรวาลเท่านั้นที่เป็นเรื่องธรรมดา (สิ่งที่ประกอบเป็นคุณ โลก และโครงสร้างที่มองเห็นได้ทั้งหมดในจักรวาล) แต่ 85% เป็นสสารมืดและ 10% ที่เหลือเป็นพลังงานมืด นั่นคือ จักรวาลส่วนใหญ่ประกอบด้วยสิ่งที่เรามองไม่เห็นหรือไม่เข้าใจ

รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลเป็นเครื่องพิสูจน์การมีอยู่ของบิ๊กแบง ค้นพบในปี 1965 มีอายุย้อนไปถึงจักรวาล "เพียง 380.000 ปี" โดยการวัดลายเซ็นของรังสีนี้ ซึ่งเป็นเศษของบิ๊กแบง เราสามารถคำนวณอายุโดยประมาณของจักรวาลได้ (13.800 พันล้านปี)

จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร: ทฤษฎีการตีกลับครั้งใหญ่

จักรวาลนั้นแบนราบและสม่ำเสมออย่างน่าประหลาดใจ นั่นคือแทนที่จะเป็นการกระจายตัวของสสารและพลังงานที่วุ่นวาย ทุกสิ่งทุกอย่างดูเหมือนจะแผ่ออกและกระจายตัวมันเองอย่างต่อเนื่อง ซึ่งหมายความว่าจะต้องมีปรากฏการณ์บางอย่างที่ก่อให้เกิดมัน นี่คือสิ่งที่นักฟิสิกส์เรียกว่ายุคเงินเฟ้อเข้ามามีบทบาท ช่วงเวลาที่สสารและพลังงานสามารถเกิดขึ้นได้ ทำให้ทั้งจักรวาลเป็นเนื้อเดียวกัน

ทฤษฎีเงินเฟ้อเสนอโดย Alan Guth ในปี 1981 เพื่อพยายามอธิบายว่าปรากฏการณ์ใดทำให้เกิดบิกแบงและการกระจายสสารในภายหลัง แต่อัตราเงินเฟ้อก็มีจุดอ่อนเช่นกัน และนักวิทยาศาสตร์บางคนไม่คิดว่าเพียงพอที่จะอธิบายความสม่ำเสมอของจักรวาล

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับอัตราเงินเฟ้อที่เสนอโดยนักฟิสิกส์และศาสตราจารย์ Paul Steinhardt จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันคือ "การเด้งครั้งใหญ่" ซึ่งคล้ายกับ "การเด้งครั้งใหญ่" ในการให้สัมภาษณ์กับสถาบันฟิสิกส์ทฤษฎีของ UAM/CSIC สไตน์ฮาร์ดอธิบายว่าก่อนบิ๊กแบงจะมีช่วงซิสโตลิกก่อนหน้านี้ จักรวาลพับกลับตัวเองและขยายตัวอีกครั้ง โดยอธิบายคุณสมบัติได้อย่างสมบูรณ์แบบซึ่งก่อนหน้านี้อธิบายได้ด้วยการพองตัวเท่านั้น

ทฤษฏีจักรวาลหมุนเวียนหรือสั่นคลอน

ชื่อของ Roger Penrose อาจคุ้นเคยกับคุณเมื่อเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2020 ปัจจุบันเพนโรสเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่มีการวิจัยมากที่สุดเกี่ยวกับทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาล เขาเสนอทฤษฎีตามที่จักรวาลจะผ่านช่วงเวลาของการขยายตัวและการหดตัวในลักษณะวัฏจักร ตอนนี้เรากำลังจะผ่านการขยาย ดังที่อธิบายไว้ในบทความนี้ใน The Conversation การย่อส่วนสุดโต่งจะเรียกว่าการหดตัวครั้งใหญ่ และจะ "เหมือนกับทางคณิตศาสตร์ของ Big Bang" ซึ่งจะเกิดขึ้นก่อนการขยายตัวใหม่

ทฤษฎีลิขสิทธิ์

ปัญหาหลักอย่างหนึ่งที่นักฟิสิกส์มีในการอธิบายที่มาของจักรวาลคือ เราไม่มีทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของควอนตัม นั่นคือ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" กล่าวโดยสรุป สสารมีพฤติกรรมแตกต่างกันในสเกลควอนตัม (อะตอม อนุภาคมูลฐาน) มากกว่าสสารในระดับที่สูงกว่า และเรายังอธิบายไม่ได้ว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น ในระดับควอนตัม ระบบทางกายภาพมีอยู่ในการซ้อนทับของสถานะต่างๆ หลายสถานะพร้อมกัน โดยจะแสดงเพียงสถานะใดสถานะหนึ่งแบบสุ่มเมื่อเราวัด ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของแมวที่มีชื่อเสียงของชโรดิงเงอร์อธิบายได้ดีมาก

ทฤษฎีลิขสิทธิ์อาจอธิบายปัญหาอื่นๆ ที่นักจักรวาลวิทยาได้ค้นพบเพื่ออธิบายที่มาของจักรวาล ตามทฤษฎีนี้ จะมีชุดจักรวาลที่แตกต่างกัน และจักรวาลของเราเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของลิขสิทธิ์ เพื่อให้ทฤษฎีของลิขสิทธิ์ทำงานได้ เราต้องสมมติอย่างน้อยหกมิติ (เรามีประสบการณ์แค่สามมิติเท่านั้น) แต่ทฤษฎีทางกายภาพบางทฤษฎี เช่น ทฤษฎีสตริง ผู้สมัครรับ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" แนะนำว่าจะต้องมีอย่างน้อย สิบมิติในเวลาเดียวกัน .

อยู่ในสถานการณ์จำลอง

ท้ายที่สุด มีทฤษฎีหนึ่งที่ยังไม่ได้ตัดออกโดยสมบูรณ์โดยชุมชนวิทยาศาสตร์ ว่าเขาสามารถอยู่ในเมทริกซ์ชนิดหนึ่งได้

ตัวอย่างเช่น Max Tegmark นักจักรวาลวิทยาของ MIT อ้างว่าในการบรรยายในปี 2016 เพื่อเป็นเกียรติแก่ Isaac Asimov ว่ากฎทางคณิตศาสตร์ที่ควบคุมจักรวาลอาจถูกกำหนดโดยเราจริง ๆ ผลของอัลกอริทึมที่สร้างขึ้นโดยตัวแทนอื่น ๆ หรือแม้กระทั่งเพื่อทำให้สมองของคุณประหลาดใจ เป็นมนุษย์เองที่สร้างแบบจำลองขึ้นในอนาคตเพื่อสร้างอดีตขึ้นมาใหม่

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่อารยธรรมอัจฉริยะอื่นๆ ได้สร้างจักรวาลจำลองนี้ขึ้นเพื่อเป็นวัตถุในการวิจัย หรือเพียงเพื่อความสนุกสนาน ทฤษฎีสุดท้ายนี้น่าจะเป็นข้อขัดแย้งกันมากที่สุด และเราไม่มีข้อพิสูจน์ว่าทฤษฎีนี้สามารถเป็นจริงได้ แม้ว่าจะไม่สามารถตัดออกทั้งหมดได้

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการสร้างจักรวาลและทฤษฎีต่างๆ ของจักรวาลด้วยข้อมูลนี้