Newsletter subscribe
Universe

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#39 บทที่ 6 หลุมดำ : ดาวมืด

Posted: 19/11/2021 at 11:14   /   A Brief History of Time, Universe

คำว่าหลุมดำมีต้นกำเนิดมาไม่นาน มันถูกประกาศในปี 1969 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน จอห์น วีลเลอร์ (John Wheeler) เพื่อเป็นคำอธิบายภาพเกี่ยวกับแนวคิดที่ย้อนกลับไปอย่างน้อยสองร้อยปี จนถึงช่วงเวลาที่มีทฤษฎีเกี่ยวกับแสงสองทฤษฎี ทฤษฎีหนึ่งของนิวตัน – แสงประกอบด้วยอนุภาค; อีกทฤษฎีหนึ่ง – แสงสร้างมาจากคลื่น ตอนนี้เรารู้แล้วว่าจริง ๆ แล้วทั้งสองทฤษฎีนั้นถูกต้อง ทวิภาคของคลื่น–อนุภาค (wave/particle duality) ของกลศาสตร์ควอนตัม ถือได้ว่าแสงเป็นทั้งคลื่นและอนุภาค  ภายใต้ทฤษฎีที่ว่าแสงเป็นคลื่น ยังไม่ชัดเจนว่าแสงจะตอบสนองต่อความโน้มถ่วงอย่างไร แต่ถ้าแสงประกอบด้วยอนุภาค พวกมันจะได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงในลักษณะเดียวกับลูกกระสุนปืนใหญ่ จรวด และดาวเคราะห์ ตอนแรกผู้คนคิดว่าอนุภาคของแสงเดินทางด้วยความเร็วอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ดังนั้นแรงโน้มถ่วงจะไม่สามารถทำให้พวกมันช้าลงได้ แต่การค้นพบโดย โรเมอร์ (Roemer) ที่ว่าแสงเดินทางด้วยความเร็วจำกัดหมายความว่าความโน้มถ่วงอาจมีผลกระทบที่สำคัญ   จากข้อสันนิษฐานนี้ จอห์น มิเชลล์ (John Michell) แห่งเคมบริดจ์ ดอน เขียนบทความในปี 1783 ซึ่งตีพิมพ์โดยราชสมาคมแห่งลอนดอน เขาชี้ให้เห็นว่าดาวฤกษ์ที่มีมวลและความหนาแน่นเพียงพอจะมีสนามโน้มถ่วงที่แรงมากจนแสงไม่สามารถหลบหนีได้ แสงใดๆ ที่เปล่งออกมาจากพื้นผิวของดาวฤกษ์จะถูกดึงกลับโดยแรงดึงดูดของดาวฤกษ์ก่อนที่มันจะไปได้ไกล มิเชลล์แนะนำว่าอาจมีดาวแบบนี้เป็นจำนวนมาก แม้ว่าเราจะมองไม่เห็นพวกมัน เพราะแสงจากพวกมันไม่มาถึงเรา แต่เราอาจรับรู้ถึงแรงดึงดูดของพวกมัน วัตถุดังกล่าวเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#38 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : สมมาตร CPT

Posted: 10/11/2021 at 11:15   /   A Brief History of Time, Universe

แม้ว่าการสังเกตการสลายตัวของโปรตอนที่เกิดขึ้นเองทำได้ยาก แต่ก็อาจเป็นไปได้ว่าการมีอยู่ของมนุษย์เราเป็นผลมาจากกระบวนการย้อนกลับของการผลิตโปรตอน หรือพูดง่ายๆ ก็คือ ของควาร์ก จักรวาลเริ่มต้นด้วยการมีจำนวนควาร์กและแอนติคาวร์กเท่ากัน สสารบนโลกประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่ซึ่งประกอบขึ้นจากควาร์ก ไม่มีแอนติโปรตอนหรือแอนตินิวตรอนที่สร้างขึ้นจากแอนติควาร์ก ยกเว้นบางตัวที่นักฟิสิกส์สร้างขึ้นมาในเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ เรามีหลักฐานจากรังสีคอสมิกว่าไม่มีแอนติโปรตอนหรือแอนตินิวตรอนในกาแล็กซี่ของเรา ยกเว้นคู่ของอนุภาค/ปฏิอนุภาคจำนวนเล็กน้อยที่ถูกสร้างขึ้นในการชนกันที่พลังงานสูงในเครื่องเร่งอนุภาค หากจักรวาลของเรามีปฏิสสารจำนวนมาก เราจะพบการแผ่รังสีในปริมาณมากที่มีผลมาจากการชนกันของสสารกับปฏิสสาร ทำลายล้างซึ่งกันและกันและปล่อยพลังงานออกมา   เราไม่มีหลักฐานโดยตรงว่าสสารในกาแล็กซี่อื่นประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนหรือแอนติโปรตอนและแอนตินิวตรอนหรือไม่ แต่จะต้องเป็นอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น ไม่สามารถมีองค์ประกอบผสมในกาแล็กซี่เดียวกันได้ การศึกษาทำได้โดยสังเกตการแผ่รังสีจำนวนมากจากการทำลายล้างของสสารกับปฏิสสาร ดังนั้นเราจึงเชื่อว่ากาแล็กซี่ทั้งหมดประกอบด้วยควาร์กมากกว่าแอนติควาร์ก ดูเหมือนไม่น่าเป็นไปได้ที่กาแล็กซี่บางแห่งจะมีทั้งมีสสารและปฏิสสารอยู่ด้วยกัน   ทำไมจึงควรมีควาร์กมากกว่าแอนติควาร์กเป็นจำนวนมาก? ทำไมควาร์กและแอนติควาร์กมีจำนวนไม่เท่ากัน? นับว่าโชคดีสำหรับเราที่ตัวเลขไม่เท่ากัน เพราะหากพวกมันเท่ากัน ควาร์กและแอนติควาร์กเกือบทั้งหมดจะทำลายล้างกันและกันในจักรวาลยุคแรกและปล่อยให้จักรวาลเต็มไปด้วยรังสี แทบจะไม่มีสสารอะไรเลย จากนั้นจะไม่มีกาแล็กซี ดาวฤกษ์ หรือดาวเคราะห์ใดๆ ที่ชีวิตมนุษย์สามารถพัฒนาได้ โชคดีที่ทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ (Grand unified theories; GUTs) อาจให้คำอธิบายว่าเหตุใดจักรวาลจึงควรมีควาร์กมากกว่าแอนติควาร์ก แม้ว่าจักรวาลจะเริ่มด้วยจำนวนที่เท่ากันของควาร์กและแอนติควาร์ก ดังที่เราได้เห็นแล้ว GUTs ยอมให้ควาร์กเปลี่ยนเป็นแอนติอิเล็กตรอน (positron) ที่พลังงานสูง GUTs ยังอนุญาตให้มีกระบวนการย้อนกลับ แอนติควาร์กเปลี่ยนเป็นอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนและแอนติอิเล็กตรอนเปลี่ยนเป็นแอนติควาร์กและควาร์ก มีช่วงเวลาหนึ่งในจักรวาลยุคแรกๆ ที่มันร้อนมากจนมีพลังงานสูงเพียงพอสำหรับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ แต่ทำไมสิ่งนี้ถึงนำไปสู่ควาร์กมากกว่าแอนติควาร์ก? เหตุผลก็คือกฎของฟิสิกส์ใช้ไม่ได้กับอนุภาคและปฏิอนุภาคในลักษณะเดียวกัน ส่งผลให้เกิดความไม่สมดุลที่เราเห็นในปัจจุบัน ผู้เขียน : […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#37 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : ทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่

Posted: 03/11/2021 at 10:35   /   A Brief History of Time, Universe

รูปที่ 5.2 แสดงภาพถ่ายของการชนกันระหว่างโปรตอนพลังงานสูงกับแอนติโปรตอน ความสำเร็จของการรวมตัวของแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ทำให้เกิดความพยายามที่จะรวมแรงทั้งสองนี้เข้ากับแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม จนกลายเป็นสิ่งที่เรียกว่า ทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ (หรือ GUTs) ชื่อนี้ค่อนข้างเกินจริง: ทฤษฎีนี้ไม่ได้ยิ่งใหญ่ขนาดนั้น และไม่ได้รวมเป็นหนึ่งเดียวอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากไม่ได้รวมแรงโน้มถ่วงเข้าไปด้วย และไม่ใช่ทฤษฎีที่สมบูรณ์จริงๆ เพราะมีค่าพารามิเตอร์จำนวนหนึ่งซึ่งไม่สามารถทำนายจากทฤษฎีนี้ได้ แต่ต้องเลือกให้เหมาะสมกับการทดลอง อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้อาจเป็นขั้นตอนหนึ่งสู่ทฤษฎีที่สมบูรณ์และเป็นหนึ่งเดียวอย่างสมบูรณ์ แนวคิดพื้นฐานของ GUTs มีดังนี้: ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มจะอ่อนลงเมื่อมีพลังงานสูง ในทางกลับกัน แรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนจะแข็งแกร่งขึ้นด้วยพลังงานสูง ที่พลังงานที่สูงมากซึ่งเรียกว่าพลังงานการรวมตัวครั้งใหญ่ แรงทั้งสามนี้จะมีความแข็งแกร่งเท่ากัน และอาจเป็นเพียงแง่มุมที่แตกต่างกันของแรงเดียวกัน GUTs ยังทำนายว่าด้วยพลังงานนี้ อนุภาคสปิน-½ ที่แตกต่างกัน เช่น ควาร์กและอิเล็กตรอน ทั้งหมดจะเหมือนกัน และทำให้เกิดการรวมตัวกัน   ค่าของพลังงานการรวมตัวครั้งใหญ่นั้นไม่เป็นที่ทราบกันดีนัก แต่อาจต้องมีอย่างน้อยหนึ่งพันล้านล้าน GeV เครื่องเร่งอนุภาครุ่นปัจจุบันสามารถชนอนุภาคด้วยพลังงานประมาณหนึ่งร้อย GeV และมีการวางแผนเครื่องจักรที่จะเพิ่มพลังงานเป็นสองสามพัน GeV แต่เครื่องจักรที่มีพลังมากพอที่จะเร่งอนุภาคให้กลายเป็นพลังงานการรวมตัวครั้งใหญ่จะต้องมีขนาดใหญ่เท่ากับระบบสุริยะ—และไม่น่าจะได้รับการสนับสนุนในภาวะเศรษฐกิจปัจจุบัน ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทดสอบทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ (GUTs) โดยตรงในห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับในกรณีของทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าและทฤษฎีเอกภาพอย่างอ่อน ที่พลังงานต่ำอาจสามารถทดสอบทฤษฎีนี้ได้   ทฤษฎีเอกภาพที่ยิ่งใหญ่ (GUTs) นักฟิสิกส์กำลังไล่ตามแนวคิดที่ว่าแรงพื้นฐานทั้งสี่อาจมีความเกี่ยวข้องกันและเกิดขึ้นจากแรงเดียวในจักรวาล […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#36 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Stronge Nuclear Force

Posted: 25/10/2021 at 12:00   /   A Brief History of Time, Universe

แรงประเภทที่สี่คือแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ซึ่งยึดควาร์กไว้ด้วยกันในโปรตอนและนิวตรอน และยึดโปรตอนและนิวตรอนไว้ด้วยกันในนิวเคลียสของอะตอม เชื่อกันว่าแรงนี้ถูกพาโดยอนุภาคที่มีสปิน -1 ที่เรียกว่า กลูออน (gluon) ซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับตัวมันเองและกับควาร์กเท่านั้น แรงนิวเคลียร์อย่างเข้มมีคุณสมบัติที่น่าสนใจที่เรียกว่า การกักขัง (confinement) : มันมักจะจับอนุภาคเข้าด้วยกันเป็นองค์ประกอบที่ไม่มีสี ควาร์กไม่สามารถอยู่ตัวเดียวโดยอิสระได้ เพราะมันจะมีสี (แดง เขียว หรือน้ำเงิน) ควาร์กสีแดงกับควาร์กสีเขียวและสีน้ำเงินถูกเชื่อมเข้าด้วยกันโดย “สตริง” ของกลูออน (แดง + เขียว + น้ำเงิน = ขาว) กลายเป็นโปรตอนหรือนิวตรอน ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่งคือคู่ที่ประกอบด้วยควาร์กและแอนติควาร์ก (สีแดง + แอนติเรด หรือสีเขียว + แอนติกรีน หรือสีน้ำเงิน + แอนติบลู = สีขาว) การรวมกันของควาร์กและแอนติควาร์กจะสร้างอนุภาคที่ไม่เสถียรที่เรียกว่า มีซอน (mesons) เนื่องจากควาร์กและแอนติควาร์กสามารถทำลายล้างซึ่งกันและกัน ทำให้เกิดอิเล็กตรอนและอนุภาคอื่นๆ ในทำนองเดียวกัน การกักขังจะป้องกันไม่ให้มีกลูออนอยู่เพียงลำพัง เนื่องจากพวกมันมีสีเช่นกัน และอนุภาคจะต้องมีกลูออนที่มีสีรวมกันเป็น “สีขาว” จึงจะคงที่ คอลเล็กชันดังกล่าวก่อให้เกิดอนุภาคที่ไม่เสถียรที่เรียกว่า กลูบอล […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#35 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Weak Nuclear Force

Posted: 20/10/2021 at 12:48   /   A Brief History of Time, Universe

แรงประเภทที่สามเรียกว่าแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน ซึ่งมีหน้าที่ในการสลายตัวของธาตุกัมมันตภาพรังสีและกระทำกับอนุภาคที่มีการหมุนหรือสปิน ½ ทั้งหมด แต่ไม่ส่งผลต่ออนุภาคที่มีสปิน 0, 1 หรือ 2 อย่างเช่น โฟตอนและกราวิตอน แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนยังไม่เป็นที่เข้าใจกันจนถึงปี 1967 เมื่อ อับดัส ซาลาม (Abdus Salam) ทำงานที่ Imperial College ณ กรุงลอนดอน และ สตีเวน ไวน์เบิร์ก (Steven Weinberg) ทำงานที่ Harvard university ต่างก็เสนอทฤษฎีที่รวมแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อนกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้าเข้าด้วยกัน เช่นเดียวกับที่เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ (James Clerk Maxwell) ได้รวมไฟฟ้าและแม่เหล็กเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันเมื่อประมาณหนึ่งร้อยปีก่อน  พวกเขาระบุว่านอกจากโฟตอนแล้ว ยังมีอนุภาคที่มีสปิน-1 อีกสามอนุภาค ที่เรียกว่า โบซอน (Bosons) ซึ่งเป็นตัวกลางในการส่งผ่านแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน โบซอนทั้งสามได้แก่ W+ , W– และ Z แต่ละตัวมีมวลประมาณ 100 GeV […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#39 จักรวาลมีขนาดใหญ่แค่ไหน?

Posted: 07/10/2021 at 11:22   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

Historic Views โลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล (ก่อนคริสตกาล) ภาพแกะสลัก Flammarion (1888) แสดงให้เห็นผู้แสวงบุญในยุคกลางที่แอบมองผ่านทรงกลมท้องฟ้าเพื่อดูสวรรค์ ชาวกรีกโบราณคิดว่าท้องฟ้าเป็นเพียงทรงกลมหรือโดมที่ล้อมรอบโลกและมีดวงดาวติดอยู่ ดวงดาวเคลื่อนจากตะวันออกไปตะวันตกผ่านด้านในของโดมหรือทรงกลม ทรงกลมนี้ถูกแบ่งออกเป็น 2 ส่วน บริเวณเหนือดวงจันทร์เป็นอาณาจักรสวรรค์ และบริเวณใต้ดวงจันทร์เป็นโลก เมื่อมองดูท้องฟ้ายามค่ำคืน ชาวกรีกโบราณพบวัตถุท้องฟ้าสองประเภทหลัก ดาวพเนจรและดาวประจำที่ อริสโตเติล (Aristotle) และ ปโตเลมี (Ptolemy) นักดาราศาสตร์ชาวกรีก เชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดาวฤกษ์ ต่างเคลื่อนที่เป็นวงกลมรอบโลก ดาวเคราะห์ห้าดวงที่รู้จักในเวลานั้น คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์  ดาวเคราะห์เหล่านี้ถูกเรียกว่าดาวพเนจร คำว่า “ดาวเคราะห์ (planets)” มาจากคำในภาษากรีก “planetos” หมายถึงผู้พเนจร เนื่องจากผู้คนเห็นดาวเคราะห์เหล่านี้มีการเคลื่อนที่ข้ามฟากฟ้า ส่วนดาวฤกษ์ทั้งหลายถูกตรึงอยู่กับทรงกลมชั้นนอกสุดของจักรวาล ผู้คนจะเห็นดาวฤกษ์เหล่านี้อยู่ตรงตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้าเสมอ จึงเรียกดาวฤกษ์เหล่านี้ว่า “ดาวประจำที่ (Fixed stars)”   โลกของเราเป็นเพียงดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง (1514)  เมื่อห้าร้อยกว่าปีที่แล้ว […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#34 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Electromagnetic Force

Posted: 20/09/2021 at 13:07   /   A Brief History of Time, Universe

หมวดหมู่ถัดไปคือแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า เช่น อิเล็กตรอนและควาร์ก แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับอนุภาคที่ไม่มีประจุ เช่น กราวิตอน แรงแม่เหล็กไฟฟ้าแข็งแกร่งกว่าแรงโน้มถ่วงมาก: แรงแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนสองตัว มีค่าใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วง หนึ่งล้านล้านล้านล้านล้านล้านล้าน (1 กับศูนย์สี่สิบสองตัว) เท่า อย่างไรก็ตาม ประจุไฟฟ้ามี 2 แบบ คือ ประจุบวกและประจุลบ หากประจุสองประจุตรงกัน เช่น ประจุบวกกับประจุบวก หรือ ประจุลบกับประจุลบ ประจุทั้งสองจะผลักกัน ในขณะที่ประจุที่ตรงข้ามกันจะดึงดูดกัน วัตถุขนาดใหญ่ เช่น โลกหรือดวงอาทิตย์ มีประจุบวกและประจุลบเกือบเท่ากัน ดังนั้นแรงดึงดูดและแรงผลักระหว่างอนุภาคแต่ละตัวเกือบจะหักล้างกันหมด ทำให้มีแรงแม่เหล็กไฟฟ้าสุทธิน้อยมาก อย่างไรก็ตาม ในระดับอะตอมและโมเลกุล แรงแม่เหล็กไฟฟ้าครอบงำกิจกรรมทั้งหมด แรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและโปรตอนที่มีประจุบวกในนิวเคลียส ทำให้อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอม เช่นเดียวกับแรงดึงดูดของโลกทำให้โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ แรงดึงดูดทางแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเกิดจากการแลกเปลี่ยนโฟตอนเสมือน (virtual photon) ซึ่งเป็นอนุภาคไร้มวลที่มีสปิน 1 อย่างไรก็ตาม เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรไปยังวงโคจรที่เข้าใกล้นิวเคลียส พลังงานและโฟตอนจริง (real photon) จะถูกปล่อยออกมา โฟตอนจริงเป็นแสงที่มองเห็นได้ซึ่งสามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์และสามารถบันทึกเป็นภาพถ่ายได้ ในทำนองเดียวกัน เมื่ออิเล็กตรอนเปลี่ยนวงโคจรไปยังวงโคจรที่อยู่ไกลจากนิวเคลียส อิเล็กตรอนจะดูดซับพลังงานของโฟตอน   […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#38 อายุของจักรวาล

Posted: 13/09/2021 at 11:01   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

นับตั้งแต่ทฤษฎีบิกแบงปรากฏ นักดาราศาสตร์ได้รู้ว่าจักรวาลมีจุดเริ่มต้น แต่การหาจำนวนเทียนที่จะวางบนเค้กวันเกิดของจักรวาลนั้นพิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยาก นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับว่าจักรวาลที่สังเกตได้นั้นมีอายุระหว่าง 13.7-13.8 พันล้านปี นักดาราศาสตร์ประเมินอายุของจักรวาลในสองวิธี: 1) โดยการมองหาดาวที่เก่าแก่ที่สุด และ 2) โดยการวัดอัตราการขยายตัวของจักรวาลและประมาณการกลับไปสู่บิกแบง      “Nothing Else Matters”     1. การมองหาดาวที่เก่าแก่ที่สุด 1.1 กระจุกดาวทรงกลม จักรวาลไม่สามารถมีอายุน้อยกว่าวัตถุที่อยู่ภายในได้ ด้วยการหาอายุของดาวฤกษ์ที่มีอายุมากที่สุด นักวิทยาศาสตร์สามารถรู้อายุของจักรวาลได้ กระจุกดาวทรงกลม (globular cluster) เป็นแหล่งรวมของดวงดาวที่มีรูปร่างเป็นทรงกลมที่โคจรไปรอบๆ แกนกลางกาแล็กซี่ ดาวฤกษ์ในกระจุกดาวทรงกลมมีแรงโน้มถ่วงดึงดูดต่อกันค่อนข้างมาก ทำให้พวกมันรวมตัวเป็นกลุ่มทรงกลม มีความหนาแน่นของดาวค่อนข้างสูงโดยเฉพาะในจุดศูนย์กลาง  เป็นทฤษฎีที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางในปัจจุบันว่า เมื่อดาวฤกษ์ดวงแรกก่อตัวขึ้นในจักรวาลของเราเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน พวกมันมารวมกันเป็นกระจุกดาวทรงกลมอย่างรวดเร็ว จากนั้นกระจุกดาวเหล่านี้จึงรวมตัวกับกลุ่มอื่นเพื่อก่อตัวเป็นกาแล็กซี่แห่งแรก ซึ่งมีการเติบโตผ่านการควบรวมและพัฒนาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ด้วยเหตุนี้ นักดาราศาสตร์จึงสงสัยมานานแล้วว่าดาวที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาลจะอยู่ในกระจุกดาวทรงกลม   ภาพกระจุกดาวทรงกลม Messier 15 (M15) จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล การซูมเข้าที่มุมขวาบนของภาพ แสดงให้เห็นว่าแกนกลางของกระจุกดาวทรงกลมประกอบด้วยดาวระยิบระยับมากกว่า 100,000 ดวง การศึกษาพบว่า Messier […]

No Comments read more

ประวัติย่อของกาลเวลา (A Brief History Of Time) โดย สตีเฟน ฮอว์คิง#33 บทที่ 5 อนุภาคมูลฐานและแรงแห่งธรรมชาติ : แรงพื้นฐานทั้งสี่ – Gravitational Force

Posted: 03/09/2021 at 14:00   /   A Brief History of Time, Universe

ในกลศาสตร์ควอนตัม อนุภาคที่มีการหมุน (spin) 0, 1 หรือ 2 เป็นตัวนำพาแรงหรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคสสารทั้งหมด อนุภาคของสสารเช่น อิเล็กตรอนหรือควาร์ก จะปล่อยอนุภาคนำพาแรงต่างๆ ออกมา การปล่อยนี้ทำให้อนุภาคสสารมีการหดตัวและเปลี่ยนความเร็ว อนุภาคนำพาแรง (force-carrying particle) เมื่อชนกับอนุภาคสสารอื่นจะถูกดูดกลืน ซึ่งส่งผลต่อความเร็วของอนุภาคสสารที่สองนี้ด้วย ราวกับว่ามีแรงระหว่างอนุภาคสสารทั้งสอง อนุภาคนำพาแรงเหล่านี้ไม่เป็นไปตามหลักการกีดกันของเพาลี (Pauli exclusion principle) ซึ่งหมายความว่า เป็นอนุภาคที่สามารถแลกเปลี่ยนกันได้โดยไม่จำกัดจำนวน ดังนั้นจึงสามารถก่อให้เกิดพลังที่แข็งแกร่งได้ อย่างไรก็ตาม อนุภาคนำพาแรงที่มีมวลมาก การผลิตและแลกเปลี่ยนอนุภาคดังกล่าวในระยะทางไกลทำได้ยาก ดังนั้นแรงที่พวกมันนำพาจะมีเพียงระยะสั้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ถ้าอนุภาคนำพาแรงที่ไม่มีมวล แรงที่พวกมันนำพาจะไปได้ไกล กล่าวกันว่าอนุภาคนำพาแรงเป็นอนุภาคเสมือน (virtual particle) เนื่องจากเครื่องตรวจจับอนุภาคไม่สามารถตรวจจับอนุภาคเหล่านี้ได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าพวกมันมีอยู่จริง เพราะสามารถวัดผลกระทบที่เกิดจากพวกมันได้ นั่นคือ พวกมันก่อให้เกิดแรงระหว่างอนุภาคของสสาร อนุภาคที่มีการหมุน (spin) 0, 1 หรือ 2 ในบางกรณีเป็นอนุภาคจริง (real particle) เนื่องจากสามารถตรวจจับได้โดยตรง พวกมันปรากฏแก่เราในลักษณะคลื่น เช่น คลื่นแสงหรือคลื่นความโน้มถ่วง […]

No Comments read more

กำเนิดและวิวัฒนาการของจักรวาล#37 โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล

Posted: 23/08/2021 at 14:59   /   Origin and Evolution of The Universe, Universe

โครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล เมื่อมองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน ดูเหมือนว่าดวงดาวและกาแล็กซี่จะกระจัดกระจายไปอย่างไม่เป็นระเบียบ อย่างไรก็ตาม จริงๆ แล้ว จักรวาลไม่ใช่สถานที่ที่สับสนวุ่นวาย ในทางตรงกันข้าม จักรวาลประกอบด้วยโครงสร้างที่เป็นระเบียบในระดับต่างๆ กัน ตั้งแต่ระบบขนาดเล็กอย่างโลกและระบบสุริยะของเรา ไปจนถึงกาแล็กซีที่มีดาวนับล้านล้านดวง และสุดท้ายโครงสร้างที่ใหญ่มากซึ่งมีกาแล็กซีหลายพันล้านแห่ง แม้ว่าจะมีกาแล็กซีบางแห่งที่อยู่อย่างโดดเดี่ยว แต่ส่วนใหญ่จะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มกาแล็กซี (galaxy group) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 50 กาแล็กซี และกระจุกกาแล็กซี (galaxy cluster) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 100-1,000 กาแล็กซี สำหรับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เป็นสมาชิกของกลุ่มกาแล็กซีท้องถิ่น (Local group) ซึ่งมีสมาชิกประมาณ 50 กว่ากาแล็กซี กลุ่มกาแล็กซีและกระจุกกาแล็กซีจำนวนมากสามารถรวมตัวกันด้วยความโน้มถ่วง (gravity) เพื่อสร้างโครงสร้างที่ใหญ่ขึ้นถัดไป นั่นคือ กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ (supercluster) กระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ (supercluster) สร้างโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาลที่เรียกว่า “เส้นใย (filament)” ซึ่งถูกคั่นด้วย “ช่องว่าง (void)” ขนาดใหญ่สีดำ ทำให้เรามองเห็นจักรวาลที่สังเกตได้เป็นโครงสร้างเหมือนเส้นใย ที่เรียกว่า “โครงข่ายจักรวาล (Cosmic web)” ซึ่งเป็นชื่อที่นักดาราศาสตร์ตั้งให้กับโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล เส้นใยแต่ละเส้นของ […]

No Comments read more