Indiana Jones คือ ศาสตราจารย์โบราณคดีในภาพยนตร์ฮอลลีวูด ที่มี Steven Spielberg เป็นผู้กำกับ Jones มีความคลั่งไคล้ในการผจญภัยและการเรียนรู้โบราณคดีไปพร้อมกัน เนื้อเรื่องทำนองนี้ ทำให้ภาพยนตร์ เรื่อง “Ark of the Covenant” และ “Raiders of the Lost Ark” เมื่อนำออกฉาย ทำรายได้ถล่มทะลาย เพราะผู้ชมมีความรู้สึก “อิน” กับความมุ่งมั่นของ Jones ที่ได้พยายามค้นหาหีบ (ark) ทองคำ ที่บรรจุพันธสัญญา (covenant) เพื่อยึดครองหีบให้ได้ ก่อนที่ทหารนาซีจะยึดไป
เพราะในหีบใบนั้นมีพันธสัญญาที่พระเจ้าทรงประทานแก่มนุษย์หลายชิ้น เช่น พันธสัญญากับ Noah ที่พระเจ้าทรงให้คำมั่นว่า จะไม่ให้น้ำท่วมโลกอีก พันธสัญญากับ Moses ที่ว่า จะทรงประทานบัญญัติ 10 ประการให้ชาวคริสเตียนได้ยึดมั่นในการดำรงชีวิต และพันธสัญญากับ Abraham ว่า จะทรงปกป้องบรรพชนรุ่นหลังทุกคนให้ปลอดภัย เป็นต้น
แต่หีบดังกล่าวได้อันตรธานไปอย่างไร้ร่องรอยใดๆ เมื่อกองทัพนักรบชาว Babylonian บุกเข้ายึดครองนคร Jerusalem ได้เมื่อ 600-586 ปีก่อนคริสตกาล
ดังนั้นการได้พบหีบอีก จึงมีความสำคัญต่อความศรัทธาของชาวคริสเตียนทุกคน เพราะมันจะเป็นหลักฐานเชิงประจักษ์ที่แสดงให้เห็นว่า พระเจ้าได้ทรงประทานคำมั่นสัญญาแก่มนุษย์จริง ดังนั้นชาวคริสเตียนทุกคนจึงควรเคารพศรัทธาและเชื่อมั่นในพระองค์
วงการฟิสิกส์ก็มีความเชื่อมั่นในองค์ความรู้เรื่องเหตุการณ์การถือกำเนิดของเอกภพเช่นกัน และนักฟิสิกส์ก็ได้พยายามค้นหาหลักฐานมายืนยันว่า เหตุการณ์ Big Bang ได้บังเกิดขึ้นจริง ตั้งแต่เมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน โดยมีหลักฐานประกอบมากมาย พร้อมรายละเอียดที่สามารถแสดงวิวัฒนาการของเหตุการณ์นั้นตั้งแต่เสี้ยววินาทีแรก จนถึงปัจจุบัน เพื่อจะช่วยให้สามารถทำนายความเป็นไปของเอกภพที่จะเกิดในอนาคตด้วย
บุคคลหนึ่งที่มีบทบาทในการค้นหาหลักฐาน จนได้รับฉายาว่าเป็น Indiana Jones ของฟิสิกส์เขา คือ George F. Smoot (1945-2025) ซึ่งได้เสียชีวิตไปเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม ศกนี้ ในวัย 80 ปี ด้วยโรคหัวใจ โดยได้ทิ้งผลงานสำคัญมากมายที่ทำร่วมกับ John Mather (1946-ปัจจุบัน) ทำให้ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 2006 ร่วมกัน และผลงานนี้ได้เป็นพื้นฐานในการสร้างทฤษฎีการถือกำเนิดของเอกภพจนทุกวันนี้
เวลาพูดถึง “เอกภพ” เราทุกคนจะรู้ว่าเอกภพถือกำเนิดจากเหตุการณ์ Big Bang แต่แทบไม่มีความรู้อย่างละเอียดทุกขั้นตอนว่า อะไรทำให้เกิดเหตุการณ์นั้น และก่อนจะเกิด Big Bang สถานภาพของเอกภพเป็นอย่างไร หลัง Big Bang มีอะไรเกิดขึ้นบ้าง ในอนาคตเอกภพจะมีจุดจบอย่างไร หลุมดำเกิดขึ้นก่อนหรือหลัง galaxy สสารมืดและพลังงานมืดถือกำเนิดเมื่อใด ขณะเอกภพมีขนาด 10^(-35) เมตร (Planck length) และมีอุณหภูมิ 10^32 องศาสัมบูรณ์ ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่อันตรกิริยาทั้ง 4 รูปแบบในธรรมชาติปรากฏเป็นอันตรกิริยาหนึ่งเดียวนั้น ทฤษฎี Quantum Gravity หรือทฤษฎี Loop Quantum Gravity หรือทฤษฎี Quantum String เป็นทฤษฎีที่ถูกต้อง เอกภพจะมีการขยายตัว-หดตัว-ขยายตัว สลับกันไปเรื่อย ๆ หรือไม่ พหุภพ (multiverse) เป็นเรื่องจริงหรือ fake ฯลฯ
ความหลากหลายและความยากง่ายของคำถาม ทำให้เกิดความหลากหลายของทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบาย และหนทางเดียวที่เราจะตัดสินใจได้ว่า ทฤษฎีใดถูกต้อง นั่นคือ การศึกษาและวิเคราะห์คำทำนายของทฤษฎีเหล่านั้น ด้วยการวินิจฉัยผลการทดลอง และปรากฏการณ์จริง
และนั่นก็คือสิ่งที่ Smoot และ Mather ทำ โดยคนทั้งสองได้ใช้ดาวเทียม COBE (Cosmic Background Explorer) ศึกษารังสีไมโครเวฟภูมิหลัง (Cosmic Microwave Background; CMB) ซึ่งเป็นรังสีที่หลงเหลือจากเหตุการณ์ Big Bang เมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน และได้พบความแปรปรวนของอุณหภูมิ (temperature anisotropy) ซึ่งแสดงความแตกต่างของอุณหภูมิในสเปกตรัมของรังสีอย่างละเอียดถึง 0.00003 องศาเคลวิน และได้พบว่าอุณหภูมิปัจจุบันของเอกภพในภาพรวมมีค่า 2.725 องศาสมบูรณ์
ข้อมูลที่ Smoot กับ Mather วัดได้ จึงยืนยันว่า ทฤษฎีแบบจำลอง Big Bang ถูกต้อง และเหตุการณ์ได้เกิดขึ้นจริง เมื่อ 13,800 ล้านปีก่อน เพราะรังสี CMB เป็นรังสีที่แผ่ออกมาจากวัตถุดำ (blackbody) และที่สำคัญยิ่งกว่านั้น คือ ข้อมูลของคนทั้งสองยังแสดงให้เห็นอีกว่า รังสี CMB มิได้มีอุณหภูมิสม่ำเสมอ คือ เท่ากันทุกหนแห่ง แต่มีความแตกต่างกันบ้างที่ระดับ 0.00003 องศาสัมบูรณ์ ซึ่งความแตกต่างนี้ (anisotropy) ได้ทำให้ความหนาแน่นของรังสีในบางบริเวณมีค่ามาก และบางบริเวณมีค่าน้อยบ้าง จนทำให้บริเวณที่มีความหนาแน่นมากปรากฏเป็นเมล็ด (seed) ที่ใช้เป็นแหล่งกำเนิดของ galaxy และดาวฤกษ์ต่างๆ ในเวลาต่อมา
เพื่อปูทางสู่ความเข้าใจในวิวัฒนาการของทฤษฎีเอกภพที่ใช้กันในปัจจุบัน จะขอย้อนกลับไปเมื่อ 100 ปีก่อน คือ ในปี 1927 Georges Henri Lemaitre (1894-1966) ซึ่งเป็นนักบวชชาวเบลเยียมที่สนใจการวิจัยดาราศาสตร์มาก ได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein แสดงให้เห็นว่า เอกภพถือกำเนิดจากการระเบิดของอะตอมปฐมกาล (atome primitif) แล้วเอกภพก็ขยายตัว ซึ่งการพบเช่นนี้ได้ขัดแย้งกับความคิดของ Einstein ณ เวลานั้นว่า เอกภพต้องอยู่ในสถานสมดุล คือ นิ่ง ไม่ขยายตัว และไม่หดตัวใด ๆ ผลคำนวณนี้ได้ทำให้ Einstein ถึงกับอุทานว่า Lemaitre มีความรู้ทางคณิตศาสตร์ดีมาก แต่แทบไม่มีตรรกะทางฟิสิกส์เลย ผลงานของ Lemaitre จึงไม่มีนักดาราศาสตร์คนใดสนใจ นอกจากจะถูก Einstein เมินอย่างด้อยค่าแล้ว ผลงานของ Lemaitre ก็ยังตีพิมพ์เป็นภาษาฝรั่งเศสด้วย ดังนั้นจึงไม่มีคนอ่านกันมาก ความคิดของบาทหลวงจึงเป็นความคิดที่ถูกโลกลืม
จนกระทั่งปี 1929 เมื่อ Edwin Hubble (1889-1953) ได้พบว่า เอกภพกำลังขยายตัวตลอดเวลา การพบของ Hubble จึงยืนยันว่า การขยายตัวของเอกภพเป็นเรื่องจริง ดังนั้นในปี 2018 สมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union; IAU) จึงตั้งชื่อกฎของ Hubble ใหม่ว่า กฎของ Hubble- Lemaitre
ในปี 1948 นักฟิสิกส์ George Gamow (1904-1968) กับศิษย์ชื่อ Ralph Asher Alpher (1921–2007) และ Hans Bethe (1906-200 5) ได้เสนองานวิจัยเรื่อง “The Origin of Chemical Elements” เพื่ออธิบายที่มาของธาตุ hydrogen, helium ที่มีในเอกภพ ภายในเสี้ยววินาทีแรกของ Big Bang ทฤษฎีของคนทั้งสามที่มีชื่อเป็นอักษรกรีก α, β และ γ ตามชื่อ Alpher, Bethe และ Gamow (ทั้ง ๆ ที่ Bethe มิได้มีบทบาทใด ๆ ในงานวิจัย แต่ก็มีการใส่ชื่อให้ เพื่อให้ดูดี และ Alpher เป็นคนให้ความคิดเริ่มต้น) ทฤษฎีนี้ได้ถูก Fred Hoyle (1915–2001) ตั้งชื่อว่าทฤษฎี Big Bang เพื่อให้ดูขบขัน แต่ทฤษฎีนี้ในเวลาต่อมาก็ได้ล้มล้างทฤษฎี Steady State ของ Hoyle กับคณะ ซึ่งเชื่อว่า เอกภพไม่มีการถือกำเนิด คือ มีอยู่แล้ว และจะมีต่อไปอย่างชั่วนิจนิรันดร์ แต่จะขยายตัวตลอดเวลา และมีการสร้าง hydrogen เพิ่มอย่างสม่ำเสมอ เพื่อให้ความหนาแน่นของสสารในเอกภพมีค่าคงที่
แต่ทฤษฎี Steady State ของ Hoyle กับคณะก็ถูกล้มล้าง เมื่อ Arno Allan Penzias (1933–2024) กับ Robert Woodrow Wilson (1936-ปัจจุบัน) ได้พบในปี 1965 ว่า เอกภพมีรังสีไมโครเวฟภูมิหลังอยู่ทั่วไป และรังสีนี้เป็นรังสีที่หลงเหลือจากการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ (Big Bang Theory)
การค้นพบ CMB จึงสนับสนุนทฤษฎี Big Bang ว่าถูกต้อง อย่างมีนัยยะสำคัญ แต่ทฤษฎีนี้ ก็ยังไม่สามารถอธิบายเหตุการณ์และปรากฏการณ์อีกมากมายที่ปรากฏในเอกภพได้ เช่น
(1) การพบว่าอุณหภูมิของรังสีมีค่า “สม่ำเสมอ” ทุกหนแห่ง ไม่ว่าสถานที่ที่วัดอุณหภูมินั้น จะอยู่ใกล้หรือไกลกันเพียงใด นี่จึงเป็นเหตุผลที่แสดงว่า space (ปริภูมิ) ได้มีการขยายตัวอย่างรวดเร็วมาก คือ มีความเร็วยิ่งกว่าความเร็วแสง (space ขยายตัว ไม่ใช่สสารเคลื่อนที่ ด้วยความเร็วสูงยิ่งกว่าแสง ซึ่งเป็นเรื่องต้องห้ามในทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษของ Einstein)
(2) การใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ในการศึกษาธรรมชาติของเอกภพ ขณะมีขนาดเล็กระดับ 10^(-35) เมตรนั้น ไม่ถูกต้องและไม่สมควร เพราะในระบบที่มีขนาดเล็กมากระดับนั้น ทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมจะต้องเข้ามามีบทบาท นั่นคือ ทฤษฎีที่เหมาะสม น่าจะเป็นทฤษฎี quantum gravity ที่นักฟิสิกส์ยังไม่มี
(3) นอกจากนี้ทฤษฎี Big Bang ก็ยังไม่มีการกล่าวถึงการมีสสารมืด (dark matter) ที่มีพบในเอกภพประมาณ 27% และพลังงานมืด (dark energy) ที่มีประมาณ 68% อีกทั้งยังไม่มีการกล่าวถึงเหตุผลว่าเหตุใดนักฟิสิกส์จึงยังไม่ได้พบ monopole (ขั้วแม่เหล็กเดี่ยว) ที่ทฤษฎี Big Bang ทำนายว่า จะมีพบมากมาย ความขัดแย้งระหว่างทฤษฎี Big Bang กับข้อมูลที่ได้จากการทดลองนั้นมีมากมาย เหตุการณ์นี้จึงทำให้เราสามารถสรุปได้ว่าทฤษฎี Big Bang จะต้องมีการปรับปรุง
(3) ข้อบกพร่องชิ้นสำคัญอีกประการหนึ่ง คือ ทฤษฎี Big Bang มิได้อธิบายสาเหตุที่ทำให้เอกภพมีสสาร (matter) ในปริมาณมากกว่าปฏิสสาร (antimatter) เพราะเวลาพลังงาน (E) ของรังสีเปลี่ยนเป็นมวล (m) ตามสมการ E=mc^2 นั้น สสารจะต้องเกิดขึ้นในปริมาณมากเท่ากับปฏิสสาร แต่ในเอกภพปัจจุบันเราแทบไม่ได้พบปฏิสสารเลย
บุคคลแรกๆ ที่ได้ปรับปรุงทฤษฎีของเอกภพ คือ Alexei A. Starobinskii (1948-2023) ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวรัสเซีย ที่ได้เสนอแบบจำลองของเอกภพในยุคต้นว่า มีการขยายตัวแบบเฟ้อ (Inflationary Model of the Early Universe) เมื่อปี 1979 โดยได้ปรับแก้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein ให้มีสมบัติเชิงควอนตัมเข้ามาเกี่ยวข้อง เพราะเอกภพในระยะต้นนั้นมีขนาดเล็กมาก การเติมเทอม R^2 ใน gravitational action นอกเหนือจากเทอม R เป็น R+R^2 (R คือ Ricci Scalar Tensor) ด้วยเหตุผลว่า ณ เวลานั้น เอกภพมีสนาม scalar ซึ่งมีอนุภาค inflaton ที่มีบทบาทในการทำให้เอกภพขยายตัวแบบเฟ้อ
ต่อมาในปี 1981 Alan Guth (1947-ปัจจุบัน) ชาวอเมริกันและ Andrei Linde (1948-ปัจจุบัน) ชาวรัสเซีย ในปี 1982 ได้เสนอทฤษฎีการเฟ้อของเอกภพ ที่ทำให้สามารถอธิบายความแบนราบ (flatness) ของเอกภพที่เส้นขนานสองเส้นจะไม่มีวันบรรจบกัน และการไร้อนุภาค magnetic monopole ได้
คนทั้งสาม (Starobinskii, Guth และ Linde) จึงได้รับรางวัล Kavli ประจำปี 2014 ร่วมกัน
วงการดาราศาสตร์ยังมีคำถามอีกหนึ่งคำถามที่นักดาราศาสตร์ต้องการคำตอบ นั่นคือ ดาวฤกษ์และกาแล็กซีต่าง ๆ ถือกำเนิดจากรังสีไมโครเวฟได้อย่างไร เพราะถ้ารังสีไมโครเวฟภูมิหลังมีความหนาแน่นอย่างสม่ำเสมอ ดาวฤกษ์และกาแล็กซีต่าง ๆ จะถือกำเนิดไม่ได้ และจะถือกำเนิดได้ ถ้าบริเวณหนึ่งมีความหนาแน่นมากกว่าบริเวณอื่นมาก
ดังนั้น การพบความแปรปรวนของอุณหภูมิในรังสีไมโครเวฟภูมิหลัง จะเป็นการพบที่สามารถตอบคำถามนี้ได้
นี่จึงเป็นงานที่ Smoot กับ Mather ได้พยายามตอบ
เวลานักฟิสิกส์พูดถึง anisotropy เขาหมายถึง ความไม่เหมือนกัน หรือความไม่เท่าเทียมกันในทุกทิศทาง ดังนั้นการมี anisotropy เชิงอุณหภูมิ จึงหมายถึงอุณหภูมิของรังสี ณ ตำแหน่งต่าง ๆ ในเอกภพ จะมีค่าไม่เท่ากัน แม้อุณหภูมิโดยเฉลี่ยจะเท่ากับ 2.725 องศาสัมบูรณ์ก็ตาม แต่ความแปรปรวนของอุณหภูมิในทฤษฎีของ Guth ก็ได้ทำนายว่า จะมีค่าประมาณ 1 ใน 100,000
ในปี 1989-1993 NASA ได้ส่งดาวเทียม COBE ขึ้นอวกาศ เพื่อศึกษาเรื่องนี้ และในเวลาต่อมาก็ได้ส่งดาวเทียม WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) กับดาวเทียม Planck เพื่อสำรวจความไม่เท่าเทียมของอุณหภูมิด้วย
สาเหตุหลักของความไม่เท่าเทียมของอุณหภูมิเกิดจากความแปรปรวนควอนตัมที่เกิดขึ้น เมื่อเอกภพขยายตัวแบบเฟ้อ และการเปลี่ยนแปลงพลังงานของ photon ในสนามโน้มถ่วงของมวล (ปรากฏการณ์ Sachs-Wolfe Effect) ขณะเอกภพกำลังขยายตัว
โดยบุคคลที่ทำหน้าที่ออกแบบดาวเทียม COBE คือ Mather และบุคคลที่เป็นหัวหน้าในการวิเคราะห์ข้อมูล คือ Smoot
George F. Smoot เกิดเมื่อวันที่ 20 กุมภาพันธ์ ปี 1945 ที่เมือง Yukon รัฐ Florida ของสหรัฐอเมริกา บิดาเป็นนักอุทกศาสตร์ ส่วนมารดาเป็นครูสอนวิทยาศาสตร์ ซึ่งได้ทุ่มเทเวลาให้ Smoot สนใจวิทยาศาสตร์มาตั้งแต่เด็ก ด้วยการตอบคำถามที่ลูกถามอย่างตั้งใจ เช่น Smoot เคยถามว่า เวลาเราอยู่ในรถยนต์ที่กำลังเคลื่อนที่ เหตุใดเราจึงเห็นดวงจันทร์ตลอดเวลา ฯลฯ ในวัยเด็ก Smoot สนใจการอ่านชีวประวัติของนักวิทยาศาสตร์คนสำคัญๆ เช่น Galileo Galilei, Isaac Newton ฯลฯ ในเบื้องต้น Smoot ต้องการจะเป็นแพทย์ แต่เมื่อได้เรียนวิชาฟิสิกส์กับคณิตศาสตร์ ก็รู้สึกประทับใจในวิธีคิดและวิธีหาคำตอบของนักฟิสิกส์มาก จึงเปลี่ยนใจไปเรียนฟิสิกส์แทน ที่ Massachusetts Institute of Technology (MIT) จนจบการศึกษาระดับปริญญาตรีเมื่ออายุ 21 ปี และไปเรียนต่อระดับปริญญาเอก ณ สถาบันเดียวกัน โดยทำวิทยานิพนธ์เรื่องที่เกี่ยวกับฟิสิกส์ของอนุภาคมูลฐาน ซึ่งในเวลานั้นเป็นหัวข้อวิจัยที่นักฟิสิกส์สนใจกันมาก
เมื่อสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี 1971 Smoot ได้เลี่ยงไปทำวิจัยทางด้านจักรวาลวิทยา ที่มหาวิทยาลัย California วิทยาเขต Berkeley ร่วมกับ Luis W. Alvarez (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1988) ผู้ได้พบว่า มีดาวเคราะห์น้อยดวงหนึ่งที่พุ่งชนโลก เมื่อ 66 ล้านปีก่อน และการชนครั้งนั้นได้ทำให้ไดโนเสาร์สูญพันธุ์ แต่ผลงานที่ทำให้ Alvarez ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ คือ การพัฒนาห้องฟอง (bubble chamber) ที่สามารถใช้ศึกษาอนุภาคมูลฐานหลายชนิดที่มีอายุขัยสั้นมากได้
การทำงานกับ Alvarez ที่ Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) ได้ทำให้ Smoot หันมาสนใจปฏิสสาร ที่วงการฟิสิกส์คิดว่าจะมีพบมากในอวกาศนอกโลก เพราะทุกคนคิดว่า เมื่อเอกภพถือกำเนิดใหม่ ๆ สสารและปฏิสสาร จะมีมากในปริมาณเท่า ๆ กัน แต่บนโลกมีพบสสารในปริมาณมาก ดังนั้นนอกโลกก็ควรจะมีปฏิสสารในปริมาณมากด้วย
โครงการ High Altitude Particle Physics Experiment (HAPPE) ที่มี Alvarez เป็นหัวหน้า และโครงการ High-Energy Light Isotope eXperiment (HELIX) ที่มี นักวิจัยหลายคนทำงานร่วมกัน ได้ส่งบอลลูนขึ้นสู่อวกาศเบื้องสูง เพื่อศึกษาธรรมชาติของรังสีไมโครเวฟภูมิหลัง และค้นหาปฏิสสาร แต่บอลลูนกลับไม่พบปฏิสสารเลย ไม่ว่า นักวิจัยจะปล่อยบอลลูนขึ้น ณ สถานที่ใดบนโลก ทั้งที่ดินแดน Palestine, Texas ในอเมริกา และ Aberdeen ในอังกฤษ
การทดลองนี้ได้ทำให้ความสนใจของ Smoot เปลี่ยนจากฟิสิกส์อนุภาคไปเป็นจักรวาลวิทยา เพราะเขารู้สึกว่า ปัญหาทางจักรวาลวิทยามีความน่าสนใจมากกว่าปัญหาทางฟิสิกส์ของอนุภาค
จะอย่างไรก็ตาม Alvarez ได้เสนอให้นักฟิสิกส์นำอุปกรณ์วัดอุณหภูมิของรังสีไมโครเวฟขึ้นไปกับเครื่องบินสอดแนม U-2 แต่เครื่องวัดก็ไม่สามารถวัดอุณหภูมิของรังสีอย่างละเอียด พอจะรู้ว่ารังสีมีอุณหภูมิสม่ำเสมอเท่ากันทุกบริเวณ
NASA จึงให้ Mather พัฒนาอุปกรณ์ Differential Microwave Radiometry (DMR) เพื่อใช้วัดความแตกต่างของอุณหภูมิในรังสีระหว่างสองบริเวณ โครงการวิจัยนี้เป็นของศูนย์ Goddard Space Flight Center ที่ทำร่วมกับ Jet Propulsion Laboratory Smoot กับ Mather จึงนำอุปกรณ์ DMR บรรจุลงในดาวเทียม COBE เพื่อจะนำไปปล่อยในอวกาศ โดยคาดจะใช้กระสวยอวกาศ (shuttle) นำอุปกรณ์ขึ้นอวกาศ
ในปี 1980 ทฤษฎีการขยายตัวแบบเฟ้อของ Alan Guth ได้พยากรณ์ใหม่ว่า ความแตกต่างของอุณหภูมิ ณ สถานที่สองแห่งในอวกาศจะมีค่าประมาณ 1 ใน 100,000 องศาสมบูรณ์ ดังนั้น Smoot จึงต้องปรับความสามารถในการอ่านอุณหภูมิของเครื่องมือให้ละเอียดยิ่งขึ้นอีก
เมื่อถึงเดือนมกราคม ปี 1986 การรอคอยคำตอบของ Smoot ว่า อุปกรณ์จะใช้ได้หรือไม่ก็ต้องเลื่อนออกไปอีก เมื่อกระสวยอวกาศ Challenger ระเบิด ทำให้นักบินอวกาศ 7 คน เสียชีวิต เหตุการณ์นี้ทำให้ Smoot คิดจะนำดาวเทียม COBE ไปติดตั้งบนจรวด Adriane ของฝรั่งเศสแทน แต่ NASA ไม่อนุญาต เพราะจะเป็นการเสียศักดิ์ศรี ดาวเทียม COBE จึงต้องมีการออกแบบใหม่ เพื่อนำไปติดตั้งบนจรวด Delta แทน
ในเดือนพฤษภาคม ปี 1989 เมื่อทุกอย่างอยู่ในสภาพพร้อม จรวด Titan ก็ได้นำดาวเทียม COBE ขึ้นอวกาศ ดาวเทียมดวงนี้เป็นผลงานที่เกิดจากน้ำพักน้ำแรงของคน 1,500 คน ที่ทำงานใน 32 บริษัท ผลงานที่ต้องใช้งบประมาณมากถึง 160 ล้านดอลลาร์ และ Smoot กับ Mather ต้องใช้เวลาคอยนานถึง 15 ปี ก็เริ่มปรากฏ
ด้วยความเร็ว 27,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง หรือวินาทีละ 7.5 กิโลเมตร ดาวเทียมโคจรที่ระยะสูง 900 กิโลเมตรเหนือโลก ใช้เวลาในการโคจรครบรอบนาน 103 นาที และในวันหนึ่ง ๆ สามารถโคจรรอบโลกได้ 14 ครั้ง เพื่อรวบรวมข้อมูลรังสีภูมิหลังที่ปราศจากการรบกวนโดยรังสีไมโครเวฟจากโลกเอง และจากเมฆกับไอน้ำด้วย
ในปี 1992 Smoot ได้ตีพิมพ์เผยแพร่งานวิจัยเรื่องอุณหภูมิของรังสี CMB ในวารสาร Nature และอ้างถึงข้อมูลจำนวน 53 ล้านข้อมูล ซึ่งเขาได้เก็บรวบรวมมาตลอดเวลา 4 ปี จนประจักษ์ว่า เป็นข้อมูลที่มีคุณภาพถูกต้อง 100% และ Smoot ก็อ้างว่า ถ้ามีใครพบข้อมูลใดผิดพลาดเพียง 1 ข้อมูล เขาก็จะให้ตั๋วเครื่องบินไป-กลับ อเมริกา-อังกฤษ 1 เที่ยว
Smoot ได้แถลงผลการค้นพบของเขาในที่ประชุมของ American Physical Society เมื่อวันที่ 29 เมษายน ปี 1992 ว่า อุณหภูมิโดยเฉลี่ยของรังสี CMB เท่ากับ 2.725 องศาสัมบูรณ์ และพบความแตกต่างของอุณหภูมิในรังสี CMB ว่ามีค่าเท่ากับ 0.00003 องศาสัมบูรณ์
ในปี 2006 George F. Smoot กับ John Mather ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ ก่อนจะเสียชีวิต Smoot ได้สำรวจธรรมชาติของ CMB ด้วยดาวเทียม Planck เพื่อค้นหาสสารมืด พลังงานมืด และ supernova ดวงใหม่ ๆ เป็นการบุกเบิกการศึกษาจักรวาลในยุคใหม่ ด้วยการใช้อุปกรณ์การวัดที่มีความละเอียดสูง เพื่อใช้ในการสร้างทฤษฎีเอกภพที่สมบูรณ์แบบมากที่สุด
อ่านเพิ่มเติมจาก “Wrinkles in Time” โดย George F. Smoot and K. Davidson จัดพิมพ์โดย Avon Books ในปี 1994
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิตสำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์
ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ,นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน,ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์
