ดาวเคราะห์ที่เกิดจากคณิตศาสตร์ถูก 'ลบ' โดยไอน์สไตน์

ในศตวรรษที่ 19 นักดาราศาสตร์ได้คำนวณดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะและตั้งชื่อว่าดาววัลแคน แต่ไม่มีใครสังเกตเห็นมันจริงๆ

ดาวพุธ ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในระบบ ภาพ: NASA — ดาวพุธ ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในระบบ ภาพ: *NASA*

หลายร้อยปีก่อน นักวิทยาศาสตร์ สังเกตเห็นว่าวงโคจรของดาวยูเรนัสแตกต่างไปจากทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันเล็กน้อย ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2389 อูร์แบง เลอ แวร์ริเย นักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสเสนอว่าความคลาดเคลื่อนดังกล่าวสามารถอธิบายได้ด้วยดาวเคราะห์ดวงอื่น และทำนายเกี่ยวกับวงโคจรของวัตถุท้องฟ้าที่ไม่รู้จัก

เลอ แวร์ริเยไม่ได้สนใจที่จะค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ด้วยกล้องโทรทรรศน์มากนัก เนื่องจากเขาเคยค้นพบดาวเคราะห์ดวงนี้ทางคณิตศาสตร์แล้ว งานสังเกตการณ์นี้ได้รับมอบหมายให้กับนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน โยฮันน์ ก๊อตต์ฟรีด กอลล์ เมื่อวันที่ 23 กันยายน พ.ศ. 2389 กอลล์ได้สำรวจสถานที่ที่เลอ แวร์ริเยทำนายไว้ว่าจะมีดาวเคราะห์ดวงใหม่อยู่ อย่างไรก็ตาม กอลล์กลับต้องประหลาดใจเมื่อเขาไม่เห็นดาวเคราะห์ลึกลับดวงนี้ แต่กลับค้นพบดาวเนปจูนในระยะหนึ่งองศาจากตำแหน่งนั้น

จากนั้น เลอ แวร์ริเยได้รับมอบหมายให้สังเกตดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่ง คือ ดาวพุธ เนื่องจากดาวพุธอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มาก จึงทำให้ดาวพุธเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์ที่สังเกตได้ยากที่สุดในระบบสุริยะ เลอ แวร์ริเยได้รับมอบหมายให้นำฟิสิกส์ของนิวตันมาประยุกต์ใช้ในการกำหนดวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงนี้

อย่างไรก็ตาม เลอ แวร์ริเยร์ไม่ประสบความสำเร็จ เขาพยายามอย่างหนัก แต่วงโคจรที่เยื้องศูนย์กลางของดาวพุธนั้นน่าฉงนมาก ตามทฤษฎีของนิวตัน ดาวเคราะห์โคจรเป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์ แต่การสังเกตพบว่าวงโคจรของดาวพุธมีการผันผวนมากกว่าแรงดึงดูดของดาวเคราะห์ที่เรารู้จักจะอธิบายได้

เช่นเดียวกับดาวยูเรนัส เลอ แวร์ริเยเชื่อว่ามีดาวเคราะห์ดวงอื่นที่ทำให้เส้นทางของดาวพุธเปลี่ยนไป ในที่สุด เขาก็ได้ตั้งชื่อดาวเคราะห์ลึกลับดวงนี้ว่าวัลแคน ตามชื่อเทพเจ้าแห่งไฟของโรมัน

ไม่นานนักนักดาราศาสตร์ก็เริ่มรายงานการสังเกตดาววัลแคน รายงานแรกทำโดยนักดาราศาสตร์สมัครเล่น เอ็ดมอนด์ โมเดสต์ เมื่อวันที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2402 โดยอิงจากการสังเกตของโมเดสต์ เลอ แวร์ริเยคำนวณวงโคจรของดาวเคราะห์ดวงใหม่ เขาเชื่อว่าดาวเคราะห์จะโคจรผ่าน (ดาวเคราะห์ที่โคจรระหว่างดาวฤกษ์กับผู้สังเกต เช่น เมื่อดาวพุธโคจรระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก) สองถึงสี่ครั้งต่อปี

เลอ แวร์ริเยได้ปรับปรุงการคำนวณของเขาโดยอิงจากการสังเกตอื่นๆ แต่ดาวเคราะห์วัลแคนไม่เคยได้รับการสังเกตอย่างน่าเชื่อถือ การสังเกตดาวเคราะห์หลายๆ ดวงสามารถอธิบายได้ด้วยจุดมืดบนดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ที่รู้จัก และดาวฤกษ์ใกล้เคียง

อย่างไรก็ตาม วัลแคนยังคงดำรงอยู่ต่อไปเป็นเวลา 70 ปี ในปี 1879 สื่อต่างๆ รายงานว่าวัลแคนจะโคจรผ่านหน้าดวงอาทิตย์ตามการคำนวณของนักดาราศาสตร์ธีโอดอร์ ฟอน ออปโพลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครเห็นดาวเคราะห์ดวงนี้ ผู้คนพยายามค้นหาดาวเคราะห์นี้ในสุริยุปราคาเกือบทุกครั้งในช่วงเวลานั้น แต่ไม่สามารถมองเห็นมันได้

ในที่สุด ดาวเคราะห์ที่ Le Verrier สร้างขึ้นทางคณิตศาสตร์ก็ถูก "ลบ" ไปด้วยทฤษฎีฟิสิกส์ใหม่: ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป ทฤษฎีของไอน์สไตน์สามารถทำนายเส้นทางของดาวพุธได้โดยไม่ต้องมีดาวเคราะห์ดวงอื่นมามีอิทธิพลต่อมัน

ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไประบุว่าแรงโน้มถ่วงเป็นผลจากความโค้งของกาลอวกาศที่เกิดจากวัตถุขนาดใหญ่ โดยวัตถุที่อยู่ใกล้วัตถุขนาดใหญ่กว่าจะได้รับผลกระทบมากกว่า ทฤษฎีนี้สามารถอธิบายการสั่นไหวในวงโคจรของดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดได้ ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะชั้นนอกได้รับผลกระทบน้อยกว่าเนื่องจากอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่า

ดังนั้นทฤษฎีของไอน์สไตน์จึงสามารถอธิบายวงโคจรของดาวพุธ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ได้โดยไม่ต้องพึ่งดาวเคราะห์ดวงอื่น การถือกำเนิดของทฤษฎีใหม่นี้ยังทำให้วัลแคนกลายเป็นสิ่งในอดีตอีกด้วย

ทูเทา (ตาม หลักวิทยาศาสตร์ IFL )

ลิงค์ที่มา