สัปดาห์ก่อนก็พูดเรื่องวันวาเลนไทน์แบบมีกลิ่นอายของวิทยาศาสตร์กันไปแล้ว สัปดาห์นี้ขอพูดเรื่องวิทยาศาสตร์ต่ออีกสักหน่อยก็แล้วกันครับ เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2559 ที่ผ่านมาวงการวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสิ่งที่เรียกว่า คลื่นแรงโน้มถ่วง
ย้อนกลับไป 100 ปีก่อน หรือเมื่อปี 1916 มีนักวิทยาศาสตร์ท่านหนึ่ง เคยคาดการณ์และตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแรงโน้มถ่วงเอาไว้แล้วครับ ชายคนนั้นคือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ใช่แล้วครับนักวิทยาศาสตร์หัวฟูที่ออกจะดูเพี้ยนๆหน่อยสำหรับคนทั่วไป แต่เขานี่แหละครับ มนุษย์ที่มีสมองปราดเปรื่องเป็นเลิศ ผู้เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพ (E=MC2) ที่อธิบายถึงสมดุลแห่งทุกสิ่งในจักรวาล และค้นคว้าทฤษฎีที่นำไปสู่การสร้างระเบิดปรมณู
การค้นพบคลื่นแรงโน้มถ่วง เป็นการยืนยันทฤษฏีของอัลเบิร์ท ไอนสไตน์ นักฟิสิกส์เอกของโลก ผู้ใช้ทฤษฏีทางคณิตศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าในสิ่งแวดล้อมนั้นมีอณุภาค มวล และ คลื่นชนิดต่างๆ มากมาย
ข่าวการค้นพบดังกล่าวมาจากการแถลงข่าวของผู้อำนวยการไลโก้ (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอรอมีเตอร์) ซึ่งก่อตั้งมากว่าสิบปีแล้ว
หอสังเกตการณ์ดังกล่าว สามารถตรวจจับ “คลื่นแรงโน้มถ่วง” " (Gravitaional Wave) ที่มีขนาดเล็กกว่าโปรตอนถึง 1,000 เท่า และเกิดขึ้นเพียงเสี้ยวมิลลิวินาที ที่ส่งออกมาจากหลุมดำ 2 หลุม ซึ่งเคลื่อนตัวเข้าชนกันเมื่อ 1,300 ล้านปีก่อน เอาไว้ได้เมื่อวันที่ 14 กันยายน 2558 แต่ด้วยความสามารถของเทคโนโลยีของมนุษย์ ก็สามารถตรวจจับได้ ด้วยเครื่องมือตรวจจับที่สถานีตรวจจับสองแห่งในสหรัฐอเมริกา
นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาในการตรวจสอบข้อมูลอย่างละเอียด และนำเข้าสู่กระบวนการทบทวนหลายขั้นตอน ก่อนที่จะประกาศการค้นพบอย่างเป็นทางการในวันเดียวกันนี้ นับเป็นความสำเร็จของทีมนักวิทยาศาสตร์ 1,000 คนจาก 16 ประเทศที่เข้าร่วมในโครงการนี้
รายงานฉบับนี้อธิบายว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง” คือคลื่นความบิดเบี้ยวในอวกาศ ที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของมวลขนาดใหญ่ คล้ายการกระเพื่อมของน้ำ หรืออาจเปรียบเทียบได้กับวัตถุที่เคลื่อนที่อยู่บนผ้าที่ขึงตึงตามที่ไอน์สไตน์เคยกล่าวไว้ว่า มวลจะทำให้พื้นผิวของผ้าเกิดความบิดเบี้ยว เปรียบเทียบได้กับความบิดเบี้ยวของ “สเปซไทม์” ที่อาจทำให้ระยะทางและเวลาเกิดความเปลี่ยนแปลงได้
วิธีการทดลองของไลโก้คร่าวๆ คือการยิงแสงเลเซอร์ไปในท่อความยาว 4 กิโลเมตร สองท่อในทิศทางตั้งฉากกัน ก่อนจะใช้กระจกสะท้อนแสงดังกล่าวกลับมา จะพบว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง” ที่ถูกส่งมาถึงโลก ทำให้แสงเลเซอร์สะท้อนกลับถึงแหล่งกำเนิดในเวลาไม่พร้อมกันการเคลื่อนเข้าใกล้กันของหลุมดำ (Black Hole) 2 ดวง มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ 29 ดวง และ 36 ดวง ตามลำดับ
เมื่อมีหลักฐานว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีจริง จักรวาลก็จะเป็นองค์รวมของกาลอวกาศจริง ตามที่ไอสไตน์ว่าไว้ในปี 1916
สำหรับในปรัเทศไทย ล่าสุด ดร. ศรัณย์ โปษยะจินดา รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ได้แสดงความคิดเห็นว่า การค้นพบครั้งนี้ เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นของวงการดาราศาสตร์ นอกจากจะสนับสนุนทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ที่ทำนายเมื่อ 100 ปีที่แล้ว ว่าถูกต้องและไม่มีข้อโต้แย้งนับถึงปัจจุบัน ยังยืนยันการมีอยู่ของ Binary Black Hole หรือหลุมดำสองหลุมที่โคจรรอบกันอีกด้วย นับเป็นครั้งแรกที่ตรวจพบหลุมดำโดยตรง ที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ใช้การคาดการณ์ หรือหลักฐานทางอ้อม
นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงได้โดยตรง ซึ่งเปรียบเทียบได้กับการเปิดหน้าต่างใหม่ของการศึกษาเอกภพอีกรูปแบบหนึ่ง การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการค้นพบอันยิ่งใหญ่ที่กำลังจะตามมา เมื่อเราค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงได้ เราก็จะสามารถยืนยันปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ต่าง ๆ อีกมากมายที่คาดการณ์เอาไว้ได้ เช่น การยุบตัวของซูเปอร์โนวา ดาวนิวตรอน คอสมิคสตริง ฯลฯ รวมไปถึงการกำเนิดเอกพ
รศ. ดร.เจษฎา เด่นดวงบริพันธ์ อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้ขยายความว่า
องค์ความรู้ด้านอวกาศของมนุษยชาติจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง และจะเปิดหน้าต่างหน้าใหม่สำหรับการศึกษาอวกาศ เป็นแค่จุดเริ่มต้น ที่กำลังนำไปสู่แผนการก่อสร้างสถานีหน้าต่าง (ฝรั่งเรียก window จริง ๆ) ในการตรวจสอบจักรวาลเพิ่มขึ้นอีกหลายแห่ง ที่มีความละเอียดสูงขึ้นไปอีก ซึ่งจะลดความแปรปรวนของสัญญาณบนพื้นโลกลงไปอีก
นักวิทยาศาสตร์คาดว่าด้วยเทคนิคใหม่นี้ จะทำให้เราเรียนรู้อวกาศในมุมที่ไม่อาจใช้คลื่นแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าศึกษาได้ การตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงแทนคลื่นแสง จะทำให้เราทราบว่าหลุมดำก่อตัวขึ้นได้อย่างไร หรือได้ดูลึกเข้าไปในซูเปอร์โนวา หรือสามารถศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากดวงดาวซึ่งกำลังจะระเบิดได้ ก่อนที่แสงจากมันจะเคลื่อนมาถึงโลกเสียอีก หรือแม้แต่ดูย้อนไปถึงตอนเกิดบิ๊กแบง (Big Bang) ขึ้นได้ (ถ้าใช้แสง จะดูได้แค่หลังจาก 4 แสนปีหลังเกิดบิ๊กแบง) ซึ่งโดยรวมแล้ว น่าจะทำให้เราเปลี่ยนมุมมองในการศึกษาและทำความเข้าใจจักรวาลนี้ไปอย่างสิ้นเชิง
ก้าวที่สำคัญและยิ่งใหญ่ของวงการวิทยาศาสตร์นี้จะไร้ค่าถ้าไม่นำไปใช้ และเมื่อพิสูจน์ได้แล้วว่าคลื่นนี้มีจริง สิ่งต่อไปที่ควรจะทำคือการนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์แก่มนุษยชาติให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้
ก็ได้แต่หวังละครับว่า ความรู้นี้จะไม่ถูกนำไปใช้ทำลายล้างโลกและเพื่อนมนุษย์ อย่างที่ไอน์สไตน์เคยต้องปวดร้าวเศร้าเสียใจและกระทั่งวาระสุดท้ายของชีวิต เขายังคงชิงชังวิธีการทำลายล้างอันน่าสะพรึงกลัวของระเบิดนิวเคลียร์ที่นักฟิสิกส์มีส่วนสร้างให้กับโลก เขาเคยกล่าวไว้ครั้งหนึ่งว่า
"หากข้าพเจ้ารู้ล่วงหน้าว่าทฤษฎีของข้าพเจ้า จะนำไปสู่การทำลายล้างอย่างมหันต์เช่นนี้ ข้าพเจ้าขอเป็นช่างทำนาฬิกาเสียดีกว่า" อัลเบิร์ต ไอนสไตน์
ย้อนกลับไป 100 ปีก่อน หรือเมื่อปี 1916 มีนักวิทยาศาสตร์ท่านหนึ่ง เคยคาดการณ์และตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับคลื่นแรงโน้มถ่วงเอาไว้แล้วครับ ชายคนนั้นคือ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ใช่แล้วครับนักวิทยาศาสตร์หัวฟูที่ออกจะดูเพี้ยนๆหน่อยสำหรับคนทั่วไป แต่เขานี่แหละครับ มนุษย์ที่มีสมองปราดเปรื่องเป็นเลิศ ผู้เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพ (E=MC2) ที่อธิบายถึงสมดุลแห่งทุกสิ่งในจักรวาล และค้นคว้าทฤษฎีที่นำไปสู่การสร้างระเบิดปรมณู
การค้นพบคลื่นแรงโน้มถ่วง เป็นการยืนยันทฤษฏีของอัลเบิร์ท ไอนสไตน์ นักฟิสิกส์เอกของโลก ผู้ใช้ทฤษฏีทางคณิตศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าในสิ่งแวดล้อมนั้นมีอณุภาค มวล และ คลื่นชนิดต่างๆ มากมาย
ข่าวการค้นพบดังกล่าวมาจากการแถลงข่าวของผู้อำนวยการไลโก้ (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) หอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอรอมีเตอร์) ซึ่งก่อตั้งมากว่าสิบปีแล้ว
หอสังเกตการณ์ดังกล่าว สามารถตรวจจับ “คลื่นแรงโน้มถ่วง” " (Gravitaional Wave) ที่มีขนาดเล็กกว่าโปรตอนถึง 1,000 เท่า และเกิดขึ้นเพียงเสี้ยวมิลลิวินาที ที่ส่งออกมาจากหลุมดำ 2 หลุม ซึ่งเคลื่อนตัวเข้าชนกันเมื่อ 1,300 ล้านปีก่อน เอาไว้ได้เมื่อวันที่ 14 กันยายน 2558 แต่ด้วยความสามารถของเทคโนโลยีของมนุษย์ ก็สามารถตรวจจับได้ ด้วยเครื่องมือตรวจจับที่สถานีตรวจจับสองแห่งในสหรัฐอเมริกา
นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาในการตรวจสอบข้อมูลอย่างละเอียด และนำเข้าสู่กระบวนการทบทวนหลายขั้นตอน ก่อนที่จะประกาศการค้นพบอย่างเป็นทางการในวันเดียวกันนี้ นับเป็นความสำเร็จของทีมนักวิทยาศาสตร์ 1,000 คนจาก 16 ประเทศที่เข้าร่วมในโครงการนี้
รายงานฉบับนี้อธิบายว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง” คือคลื่นความบิดเบี้ยวในอวกาศ ที่เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของมวลขนาดใหญ่ คล้ายการกระเพื่อมของน้ำ หรืออาจเปรียบเทียบได้กับวัตถุที่เคลื่อนที่อยู่บนผ้าที่ขึงตึงตามที่ไอน์สไตน์เคยกล่าวไว้ว่า มวลจะทำให้พื้นผิวของผ้าเกิดความบิดเบี้ยว เปรียบเทียบได้กับความบิดเบี้ยวของ “สเปซไทม์” ที่อาจทำให้ระยะทางและเวลาเกิดความเปลี่ยนแปลงได้
วิธีการทดลองของไลโก้คร่าวๆ คือการยิงแสงเลเซอร์ไปในท่อความยาว 4 กิโลเมตร สองท่อในทิศทางตั้งฉากกัน ก่อนจะใช้กระจกสะท้อนแสงดังกล่าวกลับมา จะพบว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง” ที่ถูกส่งมาถึงโลก ทำให้แสงเลเซอร์สะท้อนกลับถึงแหล่งกำเนิดในเวลาไม่พร้อมกันการเคลื่อนเข้าใกล้กันของหลุมดำ (Black Hole) 2 ดวง มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ 29 ดวง และ 36 ดวง ตามลำดับ
เมื่อมีหลักฐานว่าคลื่นความโน้มถ่วงมีจริง จักรวาลก็จะเป็นองค์รวมของกาลอวกาศจริง ตามที่ไอสไตน์ว่าไว้ในปี 1916
สำหรับในปรัเทศไทย ล่าสุด ดร. ศรัณย์ โปษยะจินดา รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ ได้แสดงความคิดเห็นว่า การค้นพบครั้งนี้ เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นของวงการดาราศาสตร์ นอกจากจะสนับสนุนทฤษฎีสัมพัทธภาพของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ที่ทำนายเมื่อ 100 ปีที่แล้ว ว่าถูกต้องและไม่มีข้อโต้แย้งนับถึงปัจจุบัน ยังยืนยันการมีอยู่ของ Binary Black Hole หรือหลุมดำสองหลุมที่โคจรรอบกันอีกด้วย นับเป็นครั้งแรกที่ตรวจพบหลุมดำโดยตรง ที่ผ่านมานักดาราศาสตร์ใช้การคาดการณ์ หรือหลักฐานทางอ้อม
นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงได้โดยตรง ซึ่งเปรียบเทียบได้กับการเปิดหน้าต่างใหม่ของการศึกษาเอกภพอีกรูปแบบหนึ่ง การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงนี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการค้นพบอันยิ่งใหญ่ที่กำลังจะตามมา เมื่อเราค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงได้ เราก็จะสามารถยืนยันปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ต่าง ๆ อีกมากมายที่คาดการณ์เอาไว้ได้ เช่น การยุบตัวของซูเปอร์โนวา ดาวนิวตรอน คอสมิคสตริง ฯลฯ รวมไปถึงการกำเนิดเอกพ
รศ. ดร.เจษฎา เด่นดวงบริพันธ์ อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ได้ขยายความว่า
องค์ความรู้ด้านอวกาศของมนุษยชาติจะเปลี่ยนไปโดยสิ้นเชิง และจะเปิดหน้าต่างหน้าใหม่สำหรับการศึกษาอวกาศ เป็นแค่จุดเริ่มต้น ที่กำลังนำไปสู่แผนการก่อสร้างสถานีหน้าต่าง (ฝรั่งเรียก window จริง ๆ) ในการตรวจสอบจักรวาลเพิ่มขึ้นอีกหลายแห่ง ที่มีความละเอียดสูงขึ้นไปอีก ซึ่งจะลดความแปรปรวนของสัญญาณบนพื้นโลกลงไปอีก
นักวิทยาศาสตร์คาดว่าด้วยเทคนิคใหม่นี้ จะทำให้เราเรียนรู้อวกาศในมุมที่ไม่อาจใช้คลื่นแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าศึกษาได้ การตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงแทนคลื่นแสง จะทำให้เราทราบว่าหลุมดำก่อตัวขึ้นได้อย่างไร หรือได้ดูลึกเข้าไปในซูเปอร์โนวา หรือสามารถศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากดวงดาวซึ่งกำลังจะระเบิดได้ ก่อนที่แสงจากมันจะเคลื่อนมาถึงโลกเสียอีก หรือแม้แต่ดูย้อนไปถึงตอนเกิดบิ๊กแบง (Big Bang) ขึ้นได้ (ถ้าใช้แสง จะดูได้แค่หลังจาก 4 แสนปีหลังเกิดบิ๊กแบง) ซึ่งโดยรวมแล้ว น่าจะทำให้เราเปลี่ยนมุมมองในการศึกษาและทำความเข้าใจจักรวาลนี้ไปอย่างสิ้นเชิง
ก้าวที่สำคัญและยิ่งใหญ่ของวงการวิทยาศาสตร์นี้จะไร้ค่าถ้าไม่นำไปใช้ และเมื่อพิสูจน์ได้แล้วว่าคลื่นนี้มีจริง สิ่งต่อไปที่ควรจะทำคือการนำมาใช้ให้เกิดประโยชน์แก่มนุษยชาติให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้
ก็ได้แต่หวังละครับว่า ความรู้นี้จะไม่ถูกนำไปใช้ทำลายล้างโลกและเพื่อนมนุษย์ อย่างที่ไอน์สไตน์เคยต้องปวดร้าวเศร้าเสียใจและกระทั่งวาระสุดท้ายของชีวิต เขายังคงชิงชังวิธีการทำลายล้างอันน่าสะพรึงกลัวของระเบิดนิวเคลียร์ที่นักฟิสิกส์มีส่วนสร้างให้กับโลก เขาเคยกล่าวไว้ครั้งหนึ่งว่า
"หากข้าพเจ้ารู้ล่วงหน้าว่าทฤษฎีของข้าพเจ้า จะนำไปสู่การทำลายล้างอย่างมหันต์เช่นนี้ ข้าพเจ้าขอเป็นช่างทำนาฬิกาเสียดีกว่า" อัลเบิร์ต ไอนสไตน์
