นักวิทยาศาสตร์ไอน์สไตน์กล่าวถึงเรื่องอวกาศและเวลาว่าอย่างไร?

(หนังสือพิมพ์แดนตรี) - ฟิสิกส์สมัยใหม่พิสูจน์แล้วว่าอวกาศและเวลาไม่ได้แยกออกจากกันได้ง่ายๆ แต่กลับถักทอเข้าด้วยกันเพื่อก่อให้เกิด "ผืนผ้า" เดียวของอวกาศ-เวลา

เป็นเวลานานแล้วที่มนุษย์จินตนาการถึงอวกาศว่าเป็นความว่างเปล่าอันไร้ที่สิ้นสุดและเงียบสงบ ที่ซึ่งเทหวัตถุบนท้องฟ้าปรากฏและหายไป เวลาถูกมองว่าเป็นกระแสที่แยกต่างหากและคงที่ นำพาเราจากอดีตไปสู่อนาคต

อย่างไรก็ตาม ฟิสิกส์สมัยใหม่ได้ล้มล้างแนวคิดนี้ โดยพิสูจน์ว่าอวกาศและเวลาแยกจากกันไม่ได้ แต่เกี่ยวพันกันเป็นสิ่งเดียวกัน นั่นคือ กาลอวกาศ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ แสดงให้เห็นว่ากาลอวกาศไม่ใช่เพียงฉากหลังที่อยู่นิ่งเฉย แต่เป็นโครงสร้างที่มีพลวัตซึ่งกำหนดรูปร่างของจักรวาลและวิธีการเคลื่อนที่ของวัตถุ

มันคือเส้นใยที่มองไม่เห็นซึ่งยึดทุกสิ่งทุกอย่างไว้ด้วยกัน คอยชี้นำเหตุการณ์ต่างๆ หากปราศจากพื้นที่และเวลา แนวคิดเรื่องสถานที่และเวลาจะไร้ความหมาย

วัตถุขนาดใหญ่ทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยว

เพื่อแสดงให้เห็นถึงความเชื่อมโยงระหว่างอวกาศและเวลา ลองจินตนาการถึงคนสองคน คนหนึ่งอยู่บนโลก และอีกคนหนึ่งเดินทางในยานอวกาศด้วยความเร็วเกือบเท่าความเร็วแสง

เมื่อพวกเขาพบกันอีกครั้ง นาฬิกาของคนที่อยู่บนยานอวกาศจะแสดงเวลาที่ผ่านไปน้อยกว่านาฬิกาของคนที่อยู่บนโลก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การยืดเวลา (time dilation) ซึ่งบ่งชี้ว่าอวกาศและเวลาต้องทำงานร่วมกันเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเดียวกัน

นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมนักบินอวกาศบนสถานีอวกาศนานาชาติจึงแก่ช้ากว่าคนบนโลกเล็กน้อย

ไอน์สไตน์ยังแสดงให้เห็นว่าวัตถุขนาดใหญ่ เช่น ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์ มีความสามารถในการโค้งงอของกาลอวกาศ ซึ่งส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของวัตถุโดยรอบ ความโค้งงอนี้เป็นคำอธิบายของแรงโน้มถ่วง

โลกไม่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์เพราะถูก "ผูกมัด" ด้วยเส้นใยที่มองไม่เห็น แต่เพราะมันเคลื่อนที่ไปตามกาลอวกาศที่โค้งงอเนื่องจากดวงอาทิตย์

ลองนึกภาพผ้าที่ยืดออก เมื่อวางลูกบอลขนาดใหญ่ลงบนผ้า ผิวผ้าจะบุ๋มลงไป หากกลิ้งลูกบอลขนาดเล็กกว่าลงไป มันจะเคลื่อนที่วนเป็นเกลียวเข้าด้านในตามความโค้งของผ้า วัตถุทางดาราศาสตร์ในจักรวาลก็ได้รับผลกระทบจากความโค้งของกาลอวกาศในทำนองเดียวกัน

ด้วยการแสดงให้เห็นถึงความเชื่อมโยงระหว่างอวกาศและเวลา และว่าแรงโน้มถ่วงเป็นเรขาคณิตของการรวมกันนี้ ไอน์สไตน์ได้เปลี่ยนแปลงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลไปอย่างสิ้นเชิง

เขายืนยันว่ากาลอวกาศไม่ใช่หน่วยวัดที่อยู่เฉยๆ แต่เป็นองค์ประกอบที่มีบทบาทสำคัญในเรื่องราวของจักรวาล

ผืนผ้าถักทอความเป็นจริง

กาลอวกาศไม่ใช่แค่สมมติฐาน ทางวิทยาศาสตร์ แต่เป็นโครงสร้างพื้นฐานของความเป็นจริง ทุกเหตุการณ์ ตั้งแต่การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ไปจนถึงการเดินของนาฬิกา ล้วนเกิดขึ้นภายในกาลอวกาศ

เราไม่สามารถนิยามพื้นที่ใดพื้นที่หนึ่งได้โดยไม่คำนึงถึงเวลา และในทางกลับกัน ทั้งสองสิ่งนี้แยกจากกันไม่ได้ และเมื่อรวมกันแล้ว จะเป็นตัวกำหนดขอบเขตของการดำรงอยู่

ฟิสิกส์สมัยใหม่สร้างขึ้นบนความเข้าใจนี้ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ การพัวพันทางควอนตัม จักรวาลวิทยา และเทคโนโลยีมากมายที่กำหนดชีวิตประจำวันของเรา ล้วนขึ้นอยู่กับกาลอวกาศ มันเป็นกรอบสำหรับการทำงานของกฎธรรมชาติ กำหนด "ที่ไหน" และ "เมื่อไร" ของความเป็นจริง

ผลกระทบของกาลอวกาศนั้นกว้างไกลเกินกว่าทฤษฎี หลุมดำมวลมหาศาลที่มีความหนาแน่นสูงจะบิดเบือนกาลอวกาศอย่างมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลุดพ้นไปได้

ในระดับที่เล็กกว่านั้น ระบบระบุตำแหน่งทั่วโลก (GPS) ของเราก็อาศัยปริภูมิเวลาเพื่อให้ทำงานได้อย่างแม่นยำเช่นกัน ดาวเทียม GPS ที่โคจรรอบโลกเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างจากอุปกรณ์ภาคพื้นดินเนื่องจากการยืดเวลาที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง

หากไม่ปรับแก้การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ การระบุตำแหน่งด้วย GPS จะคลาดเคลื่อนไปหลายกิโลเมตรในแต่ละวัน พื้นที่และเวลาค่อยๆ เปลี่ยนแปลงวิธีการที่เราเคลื่อนไหว สื่อสาร และมีปฏิสัมพันธ์กับ โลก ในชีวิตประจำวันของเรา

ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/nha-bac-hoc-einstein-noi-gi-ve-khong-thoi-gian-20250922090326350.htm