ทำไมนักดาราศาสตร์จึงคิดว่าแม้จะเดินทางด้วยความเร็วแสงก็ไม่สามารถไปถึงขอบจักรวาลได้

จักรวาลนั้นกว้างใหญ่ไพศาล เต็มไปด้วยปริศนาที่มนุษย์ไม่อาจเข้าใจได้ ตั้งแต่ระบบสุริยะอันกว้างใหญ่ไปจนถึงกาแล็กซีอันไกลโพ้นที่อยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสง แม้ว่าความเร็วแสงจะถูกมองว่าเร็วที่สุด แต่ก่อนที่จักรวาลจะขยายตัวอย่างต่อเนื่อง การเดินทาง เพื่อการค้นพบ ยังคงดูเหมือนเป็นเพียงความฝันอันไกลโพ้น

จักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาลเป็นหนึ่งในปริศนาอันน่าหลงใหลที่สุดที่มนุษยชาติพยายามสำรวจมาโดยตลอด นับตั้งแต่วันแรก ๆ ของการสังเกตการณ์ท้องฟ้า เราค่อยๆ ตระหนักว่าอวกาศที่เราอาศัยอยู่นั้นเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของระบบสุริยะ ทางช้างเผือก และจักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล อย่างไรก็ตาม การเดินทางเพื่อค้นพบนี้ยังหมายความว่าเราต้องเผชิญกับข้อจำกัดอันน่าเหลือเชื่อของ วิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีในปัจจุบันอีกด้วย

ระบบสุริยะ : ใหญ่กว่าที่เราคิด

ลองนึกถึงยานวอยเอเจอร์ 1 หนึ่งในสองยานอวกาศอันทรงคุณค่าของมนุษยชาติ ยานวอยเอเจอร์ 1 ซึ่งเปิดตัวในปี พ.ศ. 2520 ได้บินผ่านอวกาศมานานกว่า 40 ปีแล้ว และปัจจุบันอยู่ห่างจากโลกประมาณ 23,000 ล้านกิโลเมตร ระยะทางนี้อาจดูเหลือเชื่อ แต่ในความเป็นจริงแล้ว มันเป็นเพียงก้าวเล็กๆ ในการเดินทางออกจาก ระบบสุริยะ นักวิทยาศาสตร์ระบุว่าขอบเขตของระบบสุริยะถูกกำหนดโดยกลุ่มเมฆออร์ต ซึ่งเป็นบริเวณกว้างใหญ่ของวัตถุน้ำแข็งที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 1 ปีแสง ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าวอยเอเจอร์ 1 จะสามารถรักษาความเร็วในปัจจุบันไว้ได้ การเดินทางไปยังขอบของ ระบบสุริยะ ก็อาจต้องใช้เวลาหลายหมื่นปี

หากเรามียานอวกาศที่สามารถเดินทางด้วยความเร็วแสง 300,000 กม./วินาที การเดินทางออกจาก ระบบสุริยะ ก็ยังคงใช้เวลาอย่างน้อยหนึ่งปี ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแม้จะมีเทคโนโลยีที่ก้าวล้ำขีดความสามารถของเราในปัจจุบันมากเพียงใด การสำรวจ ระบบสุริยะ ก็ยังคงเป็นความท้าทายครั้งใหญ่

ระยะห่างจากดาวข้างเคียง

ระบบดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดของเราคือดาวพร็อกซิมาเซนทอรี ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 4.22 ปีแสง หากเราสามารถเดินทางด้วยความเร็วแสง การเดินทางจะใช้เวลาเพียงสี่ปีเศษ การจะหนีจากทางช้างเผือกจะใช้เวลา 3,000 ปี ส่วนการเดินทางไปยังกาแล็กซีที่ใกล้ที่สุดคือกาแล็กซีแอนดรอเมดา ใช้เวลาประมาณ 2.54 ล้านปี

ตัวเลขเหล่านี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงความกว้างใหญ่ไพศาลของจักรวาลเท่านั้น แต่ยังเน้นย้ำถึงขีดจำกัดของเทคโนโลยีในปัจจุบันอีกด้วย แม้แต่ความเร็วแสง ซึ่งเป็นความเร็วสูงสุดที่มนุษย์รู้จัก ก็ไม่เพียงพอที่จะสำรวจทุกซอกทุกมุมของอวกาศ

จักรวาลที่สังเกตได้: ขีดจำกัดที่ไม่อาจข้ามได้?

นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า เอกภพที่สังเกตได้ในปัจจุบันมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 93 พันล้านปีแสง ซึ่งหมายความว่าแม้ว่าเราจะเดินทางด้วยความเร็วแสงได้ การเดินทางจากขอบด้านหนึ่งของเอกภพไปยังอีกขอบหนึ่งจะใช้เวลาอย่างน้อย 93 พันล้านปี อย่างไรก็ตาม ความจริงนั้นซับซ้อนกว่านั้น เอกภพไม่เพียงแต่กว้างใหญ่ไพศาลเท่านั้น แต่ยังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ทำให้วัตถุที่อยู่ห่างไกลยิ่งเคลื่อนที่ออกห่างจากเราไปมากขึ้นเรื่อยๆ

การขยายตัวของเอกภพถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักดาราศาสตร์ เอ็ดวิน ฮับเบิล ในปี ค.ศ. 1929 เขาสังเกตเห็นว่ากาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลมีเรดชิฟต์ ซึ่งบ่งชี้ว่ากาแล็กซีกำลังเคลื่อนที่ออกจากโลก อวกาศกำลังขยายตัวอย่างต่อเนื่อง และการขยายตัวนี้อาจเร็วกว่าความเร็วแสงในบางระยะทาง สิ่งนี้ไม่ได้ขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ เพราะมันคือการขยายตัวของกาลอวกาศ ไม่ใช่การเคลื่อนที่ของวัตถุในอวกาศ

ข้อมูลจากดาวเทียมพลังค์ขององค์การอวกาศยุโรประบุว่า อัตราการขยายตัวของเอกภพในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 67 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อล้านพาร์เซก (3.26 ล้านปีแสง) ที่ระยะห่าง 14.5 พันล้านปีแสง อัตราการขยายตัวนี้สูงกว่าความเร็วแสง และที่ระยะห่าง 93 พันล้านปีแสง อัตราการขยายตัวนี้สูงกว่าความเร็วแสงหลายเท่า ดังนั้น กาแล็กซีใดๆ ที่อยู่ห่างออกไปมากกว่า 93 พันล้านปีแสงจึงมองไม่เห็น เพราะแสงจากกาแล็กซีนั้นไม่สามารถเดินทางมาถึงโลกได้

ขีดจำกัดความเร็วแสง

แม้ว่าความเร็วแสงจะถูกมองว่าเป็นขีดจำกัดสูงสุดของจักรวาล แต่มันก็ไม่อาจต้านทานการขยายตัวของอวกาศที่เพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ได้ การมีอยู่ของพลังงานมืด ซึ่งเป็นแรงผลักดันการขยายตัวของจักรวาล ทำให้ขอบเขตของจักรวาลกลายเป็นเป้าหมายที่ไม่อาจเอื้อมถึง

วิธีแก้ปัญหาเชิงทฤษฎีสำหรับข้อจำกัดนี้คือการใช้เวิร์มโฮลหรือวาร์ปไดรฟ์ ซึ่งถูกเสนอไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ แนวคิดเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องมีความเร็วเกินกว่าแสง แต่จะเปลี่ยนโครงสร้างของกาลอวกาศ ทำให้ระยะทางในอวกาศสั้นลงหรือสร้างทางลัดระหว่างจุดที่อยู่ห่างไกลออกไป อย่างไรก็ตาม แนวคิดเหล่านี้ยังคงเป็นสมมติฐานและไม่มีเทคโนโลยีที่ใช้ได้จริงที่จะทำให้แนวคิดเหล่านี้เป็นจริงได้

อนาคตของการสำรวจอวกาศ

บางทีในอีกนับล้านหรือหลายร้อยล้านปีข้างหน้า มนุษย์อาจพบหนทางที่จะก้าวข้ามอุปสรรคต่างๆ ในปัจจุบัน แต่ ณ เวลานี้ จักรวาลยังคงเป็นพื้นที่กว้างใหญ่ไพศาลที่เต็มไปด้วยปริศนามากมายที่ไม่อาจเอื้อมถึง การเดินทางเพื่อการค้นพบไม่เพียงแต่ต้องอาศัยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอันยิ่งใหญ่เท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยความเพียรพยายามและความมุ่งมั่นอันไม่สิ้นสุดของมนุษยชาติด้วย

จักรวาลคือสถานที่ที่ไม่เพียงแต่บรรจุคำถามสำคัญๆ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความฝันของการดำรงอยู่ของมนุษย์ด้วย ทุกก้าวที่ก้าวไปข้างหน้า ไม่ว่าจะเล็กน้อยเพียงใด ล้วนนำมาซึ่งมุมมองใหม่ สร้างแรงบันดาลใจ และผลักดันให้เราก้าวไกลยิ่งขึ้นในการสำรวจอวกาศ ขณะที่เรารอคอยความก้าวหน้า เราสามารถภูมิใจในสิ่งที่เราประสบความสำเร็จ และยังคงฝันถึงความเป็นไปได้อันไม่มีที่สิ้นสุดที่รออยู่ข้างหน้า

ที่มา: https://giadinh.suckhoedoisong.vn/tai-sao-cac-nha-thien-van-hoc-nghi-rang-ngay-ca-khi-ban-di-chuyen-voi-tac-do-anh-sang-ban-cung-khong-the-den-ria-cua-vu-tru-172241210071537851.htm