อะไรคือสิ่งที่ควบคุมจักรวาลทั้งหมดอย่างเงียบๆ?

(หนังสือพิมพ์ Dan Tri) - ค่าคงที่พื้นฐานไม่ใช่แค่ตัวเลขที่ไร้ชีวิตชีวา แต่เป็นรากฐานที่หล่อหลอมการดำรงอยู่ทั้งหมดของจักรวาล

ค่าลึกลับของค่าคงที่

ภาพประกอบแสดงให้เห็นว่าแรงดึงดูดของกาแล็กซีทำให้กาลอวกาศโค้งงออย่างไร ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ (ภาพ: Science Library)

เมื่อมองดูท้องฟ้ายามค่ำคืน เรามักสงสัยว่าเหตุใดจักรวาลจึงเป็นเช่นนี้ ตั้งแต่สิ่งมีชีวิต ดวงดาว ดาวเคราะห์ ไปจนถึงมนุษยชาติ แต่มีน้อยคนนักที่จะตระหนักว่าทุกสิ่งในจักรวาลนั้นถูกควบคุมโดยกลุ่มตัวเลขพิเศษกลุ่มหนึ่ง ซึ่งรู้จักกันในชื่อค่าคงที่พื้นฐานของธรรมชาติ

ตัวเลขเหล่านี้ไม่ใช่สิ่งประดิษฐ์ของมนุษย์ แต่เป็นค่าคงที่ที่อธิบายถึงปฏิสัมพันธ์ระหว่างแรงและสสารในจักรวาล

ตัวอย่างเช่น ความเร็วแสงในสุญญากาศมีค่าประมาณ 299,792,458 เมตร/วินาที ค่าคงที่ความโน้มถ่วง G มีค่า 6.674 x 10⁻¹¹ ลูกบาศก์เมตร/กิโลกรัม/วินาที² หรือมวลของอิเล็กตรอนมีค่า 9.1 x 10⁻³¹ กิโลกรัม…

ตัวเลขเหล่านี้ หากเปลี่ยนแปลงไปเพียงเล็กน้อย ก็อาจเปลี่ยนแปลงจักรวาลไปอย่างสิ้นเชิง และสิ่งมีชีวิตอาจถึงขั้นสูญสิ้นไปได้ คำถามสำคัญคือ: ทำไมตัวเลขเหล่านี้จึงมีค่าเท่ากัน? มันมาจากไหน? หรือเป็นเพียงเรื่องบังเอิญ?

ด้วยความรู้ทางฟิสิกส์ เราสามารถสร้างสมการและแบบจำลองที่แม่นยำมากเพื่ออธิบาย โลก ตั้งแต่การตกของก้อนหินไปจนถึงการขยายตัวของจักรวาลทั้งหมด อย่างไรก็ตาม แต่ละสมการจำเป็นต้องมีค่าป้อนเข้าบางอย่าง นั่นคือค่าคงที่

พวกมันเปรียบเสมือน "คาน" ที่ค้ำจุนโครงสร้างของฟิสิกส์สมัยใหม่ แต่ที่น่าแปลกคือ ไม่มีทฤษฎีใดในปัจจุบันที่สามารถอธิบายที่มาของพวกมันได้ นักวิทยาศาสตร์ ทำได้เพียงวัดค่าจากการทดลองและนำไปใช้ในแบบจำลองเท่านั้น

ลองนึกภาพว่าคุณกำลังจำลองการเคลื่อนที่ของลูกบอล คุณสามารถใช้กฎของนิวตันเพื่ออธิบายแรงที่เกิดขึ้นได้ แต่คุณจำเป็นต้องรู้ว่า "แรงโน้มถ่วงนั้นแรงแค่ไหน" ซึ่งข้อมูลนี้ไม่ได้มาจากแบบจำลอง แต่ต้องวัดจากความเป็นจริง

ในทำนองเดียวกัน ค่าคงที่ต่างๆ เช่น ความแรงของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ค่าคงที่ของพลังค์ หรืออัตราส่วนระหว่างอนุภาคพื้นฐาน ล้วนเป็นพารามิเตอร์ที่ "กำหนดมาแล้ว" ซึ่งไม่สามารถคำนวณได้จากพื้นฐานทางทฤษฎีในปัจจุบัน

ค่าคงที่นั้น "เปลี่ยนแปลงไม่ได้" จริงหรือ?

ไอน์สไตน์เป็นผู้คิดค้นทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งรวมถึงแนวคิดเรื่องค่าคงที่ความโน้มถ่วง G ซึ่งเป็นปริมาณที่ขาดไม่ได้สำหรับการอธิบายระดับ "ความโค้ง" ของกาลอวกาศ (ภาพ: Getty)

ปัญหาจะยิ่งน่าสนใจมากขึ้นเมื่อนักฟิสิกส์ตั้งคำถามว่า ตัวเลขเหล่านี้เป็น "ค่าคงที่" จริงๆ หรือไม่ หมายความว่ามันไม่เปลี่ยนแปลงเลยใช่หรือไม่?

หากสิ่งใดสิ่งหนึ่งเปลี่ยนแปลงไป แม้เพียงเล็กน้อย เมื่อเวลาผ่านไป สถานที่เปลี่ยนไป หรือภายใต้สภาพแวดล้อมทางกายภาพเปลี่ยนไป นั่นหมายความว่าสิ่งเหล่านั้นไม่ใช่สิ่งพื้นฐานอย่างแท้จริง แต่เป็นเพียงการแสดงออกของทฤษฎีที่ลึกซึ้งกว่าซึ่งยังไม่ได้ รับการสำรวจ

เพื่อตรวจสอบข้อเท็จจริงนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบการทดลองที่มีความแม่นยำสูงจำนวนมาก ทั้งบนโลกและในอวกาศ ในห้องปฏิบัติการ พวกเขาใช้นาฬิกาอะตอม ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงที่เล็กที่สุดในการสั่นของอะตอม และสามารถติดตามการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่ต่างๆ เช่น ค่าคงที่โครงสร้างละเอียด (FSC) ได้ตลอดเวลา

จนถึงปัจจุบัน ความแม่นยำในการวัดได้ถึงระดับที่สามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเพียงหนึ่งในพันล้านปีได้แล้ว แต่ยังไม่มีการบันทึกการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญใดๆ

ในมุมมองทางดาราศาสตร์ นักวิจัยสังเกตแสงจากควาซาร์ ซึ่งเป็นวัตถุทางดาราศาสตร์ที่สว่างมากเป็นพิเศษ ห่างจากโลกหลายพันล้านปีแสง นอกจากนี้พวกเขายังวิเคราะห์พื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล (CMB) ซึ่งเป็นแสงที่หลงเหลืออยู่จากช่วงเริ่มต้นของการก่อตัวของจักรวาล

แนวคิดในที่นี้คือ หากค่าคงที่เหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปในอดีตอันไกลโพ้น แสงจากวัตถุบนท้องฟ้าที่อยู่ไกลออกไปก็จะได้รับผลกระทบและแสดงความแตกต่างออกไป อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์ยังคงแสดงให้เห็นถึงความเสถียรที่แปลกประหลาดของค่าคงที่เหล่านี้

สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ เราไม่สามารถมั่นใจได้ 100% ว่าค่าเหล่านี้เป็นค่าคงที่ แม้ว่าจะตรวจไม่พบการเปลี่ยนแปลงใดๆ ก็ตาม การวัดทุกอย่างย่อมมีความไม่แน่นอนอยู่เสมอ ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้เสมอที่ค่าคงที่เหล่านั้นจะเปลี่ยนแปลงไป แต่ในอัตราที่น้อยเกินกว่าจะตรวจจับได้

จักรวาลยังคงเต็มไปด้วยปริศนาอีกมากมาย

ค่าคงที่พื้นฐานไม่ใช่แค่ตัวเลขที่ไร้ความหมาย แต่เป็นรากฐานที่กำหนดการดำรงอยู่ทั้งหมดของจักรวาล มันกำหนดว่าแรงต่างๆ มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร อะตอมก่อตัวอย่างไร ดาวฤกษ์เผาไหม้อย่างไร และสิ่งมีชีวิตพัฒนาขึ้นอย่างไร

หากตัวเลขเหล่านั้นคลาดเคลื่อนไปแม้เพียงเล็กน้อย จักรวาลอาจว่างเปล่า วุ่นวาย หรือปราศจากสิ่งมีชีวิตอย่างสิ้นเชิงดังที่เราเห็นในปัจจุบัน

อย่างไรก็ตาม วิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถอธิบายได้ว่า "ทำไมค่าคงที่เหล่านี้จึงเป็นเช่นนั้น" ค่าคงที่เหล่านี้เป็นผลมาจากความบังเอิญหรือไม่ หรือเป็นการแสดงออกของทฤษฎีจักรวาลวิทยาที่ลึกซึ้งกว่า ซึ่งอยู่นอกเหนือความเข้าใจของเราในปัจจุบัน?

เราอาจยังไม่มีคำตอบ แต่การตั้งคำถามและเรียนรู้ต่อไปอาจนำพามนุษยชาติไปสู่จุดเปลี่ยนครั้งสำคัญในฟิสิกส์สมัยใหม่ เช่นเดียวกับที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัมเคยเขย่าวงการวิทยาศาสตร์ในศตวรรษที่ 20

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