สิ่งใดที่ควบคุมจักรวาลอย่างเงียบๆ?

คุณค่าอันลึกลับของค่าคงที่

ภาพประกอบการที่แรงโน้มถ่วงของกาแล็กซีทำให้กาลอวกาศโค้งตามทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ (ภาพ: ห้องสมุดวิทยาศาสตร์)

เมื่อมองดูท้องฟ้ายามค่ำคืน เรามักจะสงสัยว่าเหตุใดจักรวาลจึงมีอยู่เช่นนี้ ตั้งแต่สิ่งมีชีวิต ดวงดาว ดาวเคราะห์ ไปจนถึงมนุษย์ แต่มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่รู้ว่าทุกสิ่งในจักรวาลถูกควบคุมโดยกลุ่มตัวเลขพิเศษที่เรียกว่าค่าคงที่พื้นฐานของธรรมชาติ

ตัวเลขเหล่านี้ไม่ได้เป็นสิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ แต่เป็นค่าคงที่ที่อธิบายถึงวิธีที่แรงและสสารในจักรวาลโต้ตอบกัน

ตัวอย่างเช่น ความเร็วแสงในสุญญากาศจะอยู่ที่ประมาณ 299,792,458 m/s เสมอ ค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วง G เท่ากับ 6.674x10⁻¹¹ m³/kg/s² หรือมวลของอิเล็กตรอนเท่ากับ 9.1 x 10⁻³¹ kg…

นี่คือตัวเลขที่หากเปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อย จักรวาลก็จะแตกต่างไปอย่างสิ้นเชิง และชีวิตอาจไม่มีอยู่เลยด้วยซ้ำ คำถามใหญ่ก็คือ ทำไมตัวเลขเหล่านั้นถึงมีค่าอย่างนั้น? พวกเขามาจากไหน? มันเป็นเรื่องบังเอิญรึเปล่า?

ต้องขอบคุณฟิสิกส์ เราสามารถสร้างสมการและแบบจำลองที่แม่นยำมากเพื่ออธิบายโลก ได้ ตั้งแต่การตกของหินไปจนถึงการขยายตัวของจักรวาลทั้งหมด อย่างไรก็ตาม สมการทุกสมการจำเป็นต้อง "ป้อน" ค่าอินพุตบางค่า เช่น ค่าคงที่

พวกมันเปรียบเสมือน “คาน” ที่คอยค้ำยันอาคารฟิสิกส์ยุคใหม่ แต่ที่แปลกก็คือทฤษฎีในปัจจุบันไม่สามารถอธิบายได้ว่าสิ่งเหล่านี้มาจากไหน นักวิทยาศาสตร์ รู้เพียงวิธีการวัดค่าการทดลองและใส่ไว้ในรูปแบบจำลองเท่านั้น

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังจำลองการเคลื่อนที่ของลูกบอล คุณสามารถใช้กฎของนิวตันเพื่ออธิบายแรงได้ แต่คุณต้องรู้ว่า "แรงโน้มถ่วงมีความแข็งแกร่งแค่ไหน" นั่นไม่ได้มาจากแบบจำลอง แต่จะต้องวัดจากความเป็นจริง

ในทำนองเดียวกัน ค่าคงที่ต่างๆ เช่น ความเข้มของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ค่าคงที่ของพลังค์ หรืออัตราส่วนของอนุภาคพื้นฐาน ล้วนเป็นพารามิเตอร์ "ที่กำหนด" ให้ ซึ่งไม่สามารถคำนวณได้จากทฤษฎีพื้นฐานในปัจจุบัน

ค่าคงที่เป็น "ค่าคงที่" จริงหรือ?

ไอน์สไตน์เป็นผู้เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป ซึ่งรวมถึงแนวคิดเรื่องค่าคงที่ของแรงโน้มถ่วง G ซึ่งเป็นปริมาณที่ขาดไม่ได้ในการอธิบายระดับของ "ความโค้ง" ของกาลอวกาศ (ภาพถ่าย: Getty)

ประเด็นนี้ซับซ้อนยิ่งขึ้นเมื่อนักฟิสิกส์ถามว่าตัวเลขเหล่านี้ "คงที่" จริงๆ หรือไม่ นั่นคือไม่เปลี่ยนแปลงเลย

หากมีการเปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อยตามกาลเวลา พื้นที่ หรือสถานการณ์ทางกายภาพ นั่นหมายความว่าสิ่งเหล่านั้นไม่มีความสำคัญพื้นฐาน แต่เป็นเพียงการแสดงออกถึงทฤษฎีที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นที่มนุษย์ยังไม่ สามารถค้นพบได้

เพื่อทดสอบสิ่งนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบการทดลองที่แม่นยำสูงมากมาย ทั้งบนโลกและในอวกาศ ในห้องแล็ปพวกเขาใช้นาฬิกาอะตอม มันเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนมากที่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดในความสั่นสะเทือนของอะตอม และสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงตามเวลาในค่าคงที่ เช่น ค่าคงที่ของโครงสร้างละเอียด (FSC)

จนถึงปัจจุบัน ความแม่นยำในการวัดได้ถึงระดับการตรวจจับการเปลี่ยนแปลง 1 ส่วนในพันล้านส่วนต่อปี แต่ยังไม่มีการบันทึกการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ

ในด้านดาราศาสตร์ นักวิจัยสังเกตแสงจากควาซาร์ ซึ่งเป็นวัตถุท้องฟ้าที่ส่องสว่างอย่างมากซึ่งอยู่ห่างจากโลกหลายพันล้านปีแสง ควบคู่ไปกับการวิเคราะห์ไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาล (CMB) พวกมันคือเศษซากของแสงนับตั้งแต่จักรวาลถือกำเนิด

แนวคิดก็คือว่าถ้าค่าคงที่เปลี่ยนแปลงไปในอดีตอันไกลโพ้น แสงจากวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ห่างไกลก็จะได้รับผลกระทบและแสดงความแตกต่างออกมา อย่างไรก็ตาม การสังเกตยังคงแสดงให้เห็นเสถียรภาพที่แปลกประหลาดของค่าคงที่เหล่านี้

สิ่งที่น่าสังเกตก็คือเราไม่สามารถแน่ใจได้ 100% ว่าสิ่งเหล่านี้จะคงที่ แม้ว่าจะไม่มีการตรวจพบการเปลี่ยนแปลงใดๆ ก็ตาม การวัดใดๆ ก็ตามก็ยังมีความไม่แน่นอนอยู่เสมอ ดังนั้นจึงเป็นไปได้เสมอที่ค่าคงที่อาจเปลี่ยนแปลงไป แต่ในอัตราที่น้อยเกินกว่าจะตรวจพบได้

จักรวาลยังมีความลึกลับอีกมากมาย

ค่าคงที่พื้นฐานไม่ได้เป็นเพียงตัวเลขแห้งๆ แต่เป็นรากฐานที่กำหนดการดำรงอยู่ทั้งหมดของจักรวาล สิ่งเหล่านี้กำหนดว่าแรงต่างๆ จะโต้ตอบกันอย่างไร อะตอมก่อตัวอย่างไร ดวงดาวเผาไหม้อย่างสว่างไสวอย่างไร และชีวิตพัฒนาอย่างไร

หากตัวเลขเหล่านี้คลาดเคลื่อนไปเพียงเศษเสี้ยว จักรวาลอาจจะว่างเปล่า โกลาหล หรือไร้ชีวิตชีวาอย่างสิ้นเชิงดังที่เราทราบกัน

อย่างไรก็ตาม วิทยาศาสตร์ยังคงไม่สามารถอธิบายได้ว่า "ทำไมถึงเป็นแบบนั้น" ค่าคงที่เป็นผลลัพธ์สุ่มใช่ไหม? หรือมันเป็นการแสดงออกถึงทฤษฎีจักรวาลวิทยาที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นซึ่งเกินกว่าความเข้าใจของเราในปัจจุบัน?

เราอาจยังไม่มีคำตอบ แต่การถามคำถามและเรียนรู้ต่อไปอาจนำมนุษยชาติไปสู่จุดเปลี่ยนสำคัญในฟิสิกส์ยุคใหม่ได้ ในลักษณะเดียวกับที่ทฤษฎีสัมพันธภาพและกลศาสตร์ควอนตัมเขย่าวงการวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 20

ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thu-gi-am-tham-chi-phoi-ca-vu-tru-20250525082833517.htm