เราเล็กแค่ไหนในเอกภพ

เราเล็กแค่ไหนในเอกภพ

ถ้าคนส่วนใหญ่ตระหนักว่าเราเล็กแค่ไหนในเอกภพ มนุษย์จะเลิกราการทะเลาะเบาะแว้ง แล้วหันมาปกป้องดาวเคราะห์ดวงน้อยที่ให้เราพักพิงได้ดีขึ้นไหม มนุษย์ชอบคิดว่าตนเป็นศูนย์กลาง แม้วิทยาศาสตร์จะพิสูจน์แล้วว่าไม่ใช่ ก็ยังชมชอบความเป็นตัวกู (เป็นสิ่งมีชีวิตที่สำคัญที่สุดในจักรวาล) และชอบความเป็นของกู (ตั้งแต่ชอบทรัพย์สมบัติที่สะสม ชอบประชาชาติของเรา และแม้กระทั่งพิภพใบนี้)

ผมได้หนังสือมาเล่มหนึ่งชื่อ “คู่มือท่องเอกภพฉบับพกพา” เขียนโดยนีล เดอกราส ไทสัน, ไมเคิล เอ. สเตราส์, และ เจ. ริชาร์ด ก็อตต์ แปลโดยปิยบุตร บุรีคำ อ่านแล้วฉงนฉงาย ได้คำตอบหลายประการเกี่ยวกับเอกภพที่จะขอแบ่งปันโดยสังเขป โดยจะเสริมด้วยข้อความบางตอนของหนังสือชื่อ “วิทยาศาสตร์ : ประวัติศาสตร์การไขความจริงแห่งสรรพสิ่ง” ที่บรรยายถึงความก้าวหน้าของความรู้ที่ได้มาจากการค้นหา ความจริงแบบลองผิดลองถูกมาตั้งแต่โบราณกาล จนปัจจุบันบางเรื่องได้พิสูจน์แล้วว่าจริง บางเรื่องว่าไม่จริงในทางวิทยาศาสตร์

ในสมัยโบราณ การแสวงความจริงเริ่มจากการนับ ดาราศาสตร์ และการแพทย์ กรณีการนับ จำเป็นต้องรู้ว่าต้องใช้จำนวนเท่าไร จึงจะปลูกพืชผลได้เพียงพอและแลกเปลี่ยนกับคนอื่น ๆ ได้ หรือต้องรู้ว่าต้องการทหารหรือแรงงานเท่าไร จึงจะสร้างปิรามิด กำแพงเมืองจีน ขุดคลองเชื่อมแม่น้ำ หรือสร้างมหาวิหารได้ กรณีดาราศาสตร์ จำเป็นต้องรู้การเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ เพื่อกำหนดฤดูกาลและน้ำขึ้นน้ำลง และประดิษฐ์ปฏิทิน กรณีการแพทย์ จำเป็นต้องดูแลรักษาผู้ป่วยหรือผู้บาดเจ็บ เป็นต้น อันที่จริง ในสมัยก่อน เรารู้เรื่องชีวิตประจำวันของสามัญชนน้อยมาก เพราะประวัติศาสตร์จะบันทึกเรื่องของผู้ทรงอำนาจที่อ่านออกเขียนได้เท่านั้น

กรณีการนับ มีความคืบหน้าเป็นอันมากจากการใช้ตัวเลข “อารบิก” ที่ประกอบด้วยเลขศูนย์ การที่ใส่คำว่าอารบิกไว้ในเครื่องหมายคำพูด เพราะอันที่จริงควรเรียกว่าตัวเลขอินเดียมากกว่า (ซึ่งต่อมาชาวอาหรับยืมไปใช้) ตัวเลขศูนย์เป็นผลงานของปราชญ์ชาวอินเดีย ที่ช่วยให้คณิตศาสตร์ได้พัฒนาไปอย่างมาก นักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียมีแนวคิดพื้นฐานเรื่องค่าประจำหลัก ยกตัวอย่างเช่น เลข 250 เลข 2 แสดงหลักร้อย ในตัวอย่างนี้คือสองร้อย เลข 5 แสดงหลักสิบ ในตัวอย่างนี้คือห้าสิบ และเลขศูนย์แสดงหลักหน่วย

ต่อมาวิทยาศาสตร์ศึกษาปริมาณที่ใหญ่มาก เช่น ระยะทางหรือจำนวนปีของเอกภพ เลยต้องพัฒนาตัวเลขสิบยกกำลังเพื่อแทนหลักที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เช่น 103 แทนเลข 1 ตามด้วยศูนย์สามตัว (1,000) หรือหลักพัน (บางครั้งใช้คำขยายว่ากิโล เช่น หนึ่งกิโลเมตรเท่ากับพันเมตร) นั่นเอง หลักล้านตรงกับ 106 หรือเลข 1 ตามด้วยศูนย์หกตัว (1,000,000) (บางครั้งใช้คำขยายว่าเมกะ เช่น ความถี่หนึ่งเมกะเฮิรตซ์เท่ากับล้านเฮิรตซ์)นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่าในเอกภพที่สังเกตการณ์ได้ มีดวงดาวอยู่ 10 พันล้านล้านล้านดวง ถ้าใช้ตัวเลขคือเลข 1 ตามด้วยศูนย์ 22 ตัว ตรงกับสัญลักษณ์ยกกำลังคือ 1022 นั่นเอง ซึ่งดูกะทัดรัดกว่าการเขียนเลขศูนย์ 22 ตัวเรียงกัน จำนวนที่ใหญ่กว่านั้นที่คำนวณโดยนักวิทยาศาสตร์คือจำนวนอะตอมในเอกภพที่สังเกตการณ์ได้ (ผมไม่รู้หรอกครับว่าเขาคำนวณอย่างไร) คำตอบคือ 1081 สำหรับจำนวนที่มากเช่นนี้ คงไม่มีใครเขียนเลข 1 ตามด้วยศูนย์ 81 ตัวหรอกครับ

ขณะเดียวกันนักวิทยาศาสตร์ก็ศึกษาปริมาณที่เล็กมาก ๆ ในระดับอะตอมหรืออนุภาค สัญลักษณ์ที่ใช้คือเลข 10 ยกกำลังเหมือนกัน เพียงแต่ตัวเลขยกกำลังเป็นเลขลบ เช่น หนึ่งในพัน หรือบางครั้งใช้คำขยายว่า มิลลิ เช่น 10-3 เมตรคือหนึ่งในพันเมตรหรือหนึ่งมิลลิเมตร หนึ่งในล้านหรือบางครั้งใช้คำขยายว่า ไมโคร เช่น 10-6 เมตรคือหนึ่งในล้านเมตร หรือหนึ่งไมโครเมตร หรือหนึ่งไมครอน

ในกรณีดาราศาสตร์ นับตั้งแต่ 1,400 ปีก่อนคริสต์ศักราช ชาวจีนวัดระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์โคจรกลับมายังจุดเริ่มต้นบนท้องฟ้าได้แล้ว ระยะเวลานี้คือ 1 ปี ซึ่งชาวจีนรู้ว่ากินเวลา 365 วัน แถมยังคำนวณว่าเอกภพทั้งมวลใช้เวลานานเท่าไรในการเคลื่อนที่ครบหนึ่งรอบ ผลที่ได้คือ 23,639,040 ปี หมายความว่าเอกภพมีอายุเก่าแก่มาก (ปัจจุบันเรารู้ว่าเก่าแก่กว่านั้นหลายเท่า) เสวียน เล่อ ผู้มีชีวิตอยู่ในสมัยราชวงศ์ฮั่นตะวันออก (ปี ค.ศ. 25 – 220) เชื่อว่าดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวฤกษ์ล่องลอยอยู่ในอวกาศอันเวิ้งว้าง

ในกรณีการแพทย์ จีนได้พัฒนาการแพทย์แผนจีน ที่ใช้ทั้งยา การฝังเข็ม และการผ่าตัด ซึ่งบางครั้งใช้วิธีฝังเข็มเพื่อไม่ให้คนไข้รู้สึกเจ็บระหว่างการผ่าตัด ส่วนอินเดียก็พัฒนาการแพทย์แผนอินเดียที่เรียกกันว่า อายุรเวท ที่สอนว่าในร่างกายมีของเหลวที่เรียกว่า โทษะ แบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ วาตะ ซึ่งแห้ง เย็นและเบาบาง, ปิตตะ ซึ่งร้อน เปรี้ยว และมีกลิ่นฉุน, และ กผะ ซึ่งเย็น หนัก และหอมหวาน ถ้าโทษะประเภทใดมีน้อย หรือมากเกินไป หรืออยู่ผิดที่ผิดทาง ก็จะเกิดโรคขึ้น

ในสมัยกรีกโบราณ ต้องยกให้อริสโตเติลเป็นบิดาของวิทยาศาสตร์ แต่สมัยนั้นยังไม่ใช้คำคำนี้ จึงอาจเรียกเขาว่าเป็นบิดาแห่งปรัชญาธรรมชาติก็ได้ เขาเป็นผู้ศึกษาเรียนรู้จากธรรมชาติใน 3 ด้านคือ ธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต (พืช สัตว์ รวมทั้งมนุษย์) ธรรมชาติของการเคลื่อนที่ ซึ่งเขารวบรวมแสดงผลงานไว้ในหนังสือชื่อ ฟิสิกส์ และธรรมชาติของท้องฟ้า ได้แก่ความสัมพันธ์ระหว่างโลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวฤกษ์ และเทหวัตถุอื่น ๆ เขาเชื่อว่าดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวฤกษ์ โคจรรอบโลกซึ่งลอยอยู่ตรงใจกลาง เรื่องนี้มีความย้อนแย้ง เพราะโลกซึ่งเป็นศูนย์กลางนั้น นับเป็นส่วนเดียวของเอกภพที่สรรพสิ่งเปลี่ยนแปลงและเน่าเปื่อยผุพังได้ อย่างไรก็ดี เขาคือผู้สร้างโลกทัศน์ ที่ครอบงำวิทยาศาสตร์เป็นเวลาเกือบ 2,000 ปี

ผู้ที่มาเปลี่ยนโลกทัศน์นี้ได้แก่นักวิทยาศาสตร์ชาวโปแลนด์ชื่อ นิโคเลาส์ โคเพอร์นิคัส (ค.ศ. 1473 – 1543) นอกจากจะขัดแย้งกับอริสโตเติลแล้ว เขายังขัดแย้งกับศาสนจักรผู้ทรงอำนาจ ซึ่งตีความพระคัมภีร์ไบเบิลที่ระบุว่าโลกเป็นศูนย์กลาง จากคำกล่าวที่โยซูวาทูลขอให้พระเจ้าบัญชาให้ดวงอาทิตย์หยุดนิ่งเสีย (จากการเคลื่อนที่รอบโลก) ในปี ค.ศ. 1514 โคเพอร์นิคัสเขียนบทความสั้น ๆ ขึ้นมาฉบับหนึ่ง แต่ไม่กล้าตีพิมพ์ เขาระบุในบทความนั้นอย่างชัดเจนว่า “จุดศูนย์กลางของโลกไม่ใช่จุดศูนย์กลางของเอกภพ … เราโคจรรอบดวงอาทิตย์เหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ” ในยามชรา เขาตัดสินใจพิมพ์เผยแพร่ข้อค้นพบของเขา แต่บรรณาธิการมองว่าความคิดของโคเพอร์นิคัสอันตรายยิ่ง จึงเพิ่มบทนำในหนังสือซึ่งท้ายที่สุดตีพิมพ์ในปี ค.ศ. 1543 ว่า ความคิดของโคเพอร์นิคัสนั้นไม่ถูกต้อง เป็นแต่เพียงหนทางที่เป็นไปได้หนทางหนึ่งเท่านั้น

นักวิทยาศาสตร์ผู้ทรงภูมิปัญญาอีกคนหนึ่งก็ประสบปัญหาคล้ายคลึงกัน เขาคือ กาลิเลโอผู้มีชื่อเสียงระบือไกล เขาเป็นผู้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ซึ่งตอนแรก ๆ ใช้มองเรือที่แล่นเข้ามาจากทะเลแต่เนิ่น ๆ และมีกำลังขยายเพียง 15 เท่า แต่กาลิเลโอใช้มันส่องดูดวงดาว เขาพบว่าดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์ ดาวเสาร์มีวงแหวน และทางช้างเผือกประกอบด้วยดวงดาวนับไม่ถ้วน พร้อมทั้งยืนยันความคิดของโคเพอร์นิคัส อย่างไรก็ดี เขาต้องใช้วิธีอันแยบยลในการยืนยันนี้ โดยสร้างตัวละครสองคน คนหนึ่งชื่อซิมพลีซีโอ (ผู้มีความคิดธรรมดา ๆ ) เป็นตัวแทนความคิดของของอริสโตเติล และอีกคนหนึ่งชื่อ ซัลวีอาตี (ผู้เฉลียวฉลาด) ให้เป็นตัวแทนความคิดของโคเพอร์นิคัส โดยกาลิเลโอเป็นผู้ดำเนินการโต้เถียง กาลิเลโอใช้มุกขำขันเพื่อไม่ตัดสินว่าใครถูกใครผิด แต่ผู้อ่านเดาได้อยู่แล้วว่าเขาคิดอย่างไร กระนั้นในปี ค.ศ. 1633 ศาสนจักรเรียกเขามาไต่สวนอยู่สามเดือน และบังคับให้เขาลงนามในเอกสารว่าเขาผิดพลาด โลกนั้นไม่เคลื่อนที่และเป็นศูนย์กลางเอกภพ อย่างไรก็ดี มีตำนานเล่าขานว่า หลังถูกลงโทษ เขาพึมพำว่า “ถึงอย่างไรมันก็เคลื่อนที่อยู่ดี”

กาแล็กซีหรือดาราจักรคือกลุ่มของดวงดาว ดวงอาทิตย์เป็นเพียงดาวดวงหนึ่งในกาแล็กซีทางช้างเผือกที่มีดาวประมาณหนึ่งแสนถึงสี่แสนล้านดวง บางคนที่อาจคิดว่าดวงอาทิตย์รวมทั้งเราน่าจะอยู่ตรงกลางทางช้างเผือก ถ้าคิดเช่นนี้คงต้องผิดหวัง เหมือนกับที่เคยหวังว่า โลกจะอยู่ตรงกลางระบบสุริยะ อันที่จริงตรงกลางทางช้างเผือกนั้นอันตราย เพราะมีหลุมดำมหึมาที่คอยดึงดาวและกลุ่มก๊าซให้หายเข้าไป ทางช้างเผือกเป็นกาแล็กซีก้นหอยรูปเหมือนจานแบน ๆ ที่หมุนรอบจุดศูนย์กลาง โดยมีดาวที่กระจายอยู่เป็นแถบโค้งหรือแขนของก้นหอย เส้นผ่านศูนย์กลางของทางช้างเผือกมีค่าประมาณ 100,000 ปีแสง (หนึ่งปีแสงเท่ากับ 1013 กิโลเมตร) ดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง ๆ ของแขนแขนหนึ่ง ห่างจากจุดศูนย์กลางประมาณ 25,000 ปีแสง หามีตำแหน่งที่พิเศษใดไม่

มวลส่วนใหญ่ของทางช้างเผือกเป็นสสารมืด ที่ไม่ได้ประกอบด้วยอะตอมตามที่เรารู้จัก แต่ประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานที่เรายังไม่ค้นพบ มีแบบจำลองแบบหนึ่งที่ประมาณการว่า เอกภพประกอบด้วยสสารธรรมดา 5% สสารมืด 27% อีก 68% อยู่ในรูปของพลังงานมืดที่มาจากสนามชนิดต่าง ๆ เช่น สนามฮิกส์ (ฮิกซ์โบซอนเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดหนึ่งที่กระจายอยู่ทั่วไปในอวกาศ) ความหนาแน่นของพลังงานมืดมีค่าประมาณ 6×10-30 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และความดันของพลังงานมืดมีค่าเป็นลบ จึงจะเกิดแรงผลักเชิงความโน้มถ่วงเพื่อให้เอกภพที่สังเกตการณ์ได้ขยายตัวแบบมีความเร่ง (กาแล็กซีที่อยู่ไกลออกไปมากจะสังเกตการณ์ไม่ได้ เพราะแสงจากกาแล็กซีที่ถอยห่างออกไปเหล่านั้น วิ่งมาไม่ถึงทางช้างเผือกของเรา)

เรารู้ว่าเอกภพขยายตัวจากการวัดสเปกตรัมของกาแล็กซี และพบว่าเส้นสเปกตรัมของกาแล็กซีแต่ละดวงในบรรดากว่า 1011 กาแล็กซีจะเลื่อนไปทางแสงสีแดง (ปรากฏการณ์เรดชีฟต์) เพราะยอดของคลื่นแสงจะยืดออกโดยการเคลื่อนที่ ยิ่งเลื่อนไปทางสีแดงมากเท่าไร แสดงว่าเลื่อนออกไปเร็วขึ้นเท่านั้น แต่ก็มีข้อยกเว้น เช่น กาแล็กซีแอนดรอเมดา ที่อยู่ “ใกล้” ทางช้างเผือก (ห่างออกไปประมาณ 2.5 ล้านปีแสง) ที่เส้นสเปกตรัมเลื่อนไปทางแสงสีน้ำเงิน แสดงว่าแอนโดรเมดากำลังเคลื่อนตัวเข้ามาหาเรา ถูกดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วง และคาดว่ากาแล็กซีทั้งสองจะมาตัดผ่านกันโดยไม่ชนกันในอีกประมาณ 4.5 ล้านปี

เอดวิน ฮับเบิลทำการวิจัยที่หอสังเกตการณ์ยอดเขาวิลสันเหนือลุ่มน้ำลอสแอนเจลิส โดยใช้กล้องโทรทรรศน์เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 เมตร (กว้างที่สุดในสมัยนั้น) เขาใช้วิธีการต่าง ๆ นานาเพื่อวัดระยะห่างระหว่างกาแล็กซีต่าง ๆ กับทางช้างเผือก และพบว่า ยิ่งกาแล็กซีอยู่ไกล อัตราเร็วของการถอยห่างก็ยิ่งมาก ถ้าให้ v เป็นอัตราเร็ว และ d เป็นระยะห่าง ฮับเบิลพบความสัมพันธ์ง่าย ๆ แบบเชิงเส้นระหว่างปริมาณทั้งสอง นั่นคือสมการของฮับเบิล

v = Hod

โดยที่ Ho เป็นค่าคงตัวเท่ากับประมาณ 67 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก (หนึ่งเมกะพาร์เซกมีค่า 3.28 ล้านปีแสง) และHo เรียกว่าค่าคงตัวฮับเบิล เพื่อเป็นเกียรติแก่เขา

แบบจำลองเบื้องต้นของเอกภพที่ขยายตัวเป็นเหมือนลูกโป่งที่พองตัวโดยมีกาแล็กซีต่าง ๆ เหมือนเป็นเหรียญบาทที่ติดอยู่กับผิวลูกโป่ง เราอาจหลงคิดไปว่าทางช้างเผือกน่าจะมีตำแหน่งที่พิเศษในเอกภพ เหมือนกับที่เคยคิดว่าโลกที่เราอยู่มีตำแหน่งพิเศษในระบบสุริยะ แต่ทางช้างเผือกหามีความพิเศษใด ๆ ในเอกภพไม่ ลูกโป่งของเอกภพกำลังโป่งออก แต่ถ้าเราลองใช้สมการของฮับเบิล เพื่อย้อนเวลาหาอดีต โดย จินตนาการว่าลูกโป่งกำลังแฟบลงมา ในที่สุดบรรดากาแล็กซีก็จะมาเจอกัน ณ จุดเริ่มต้น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ชื่อ เฟรด ฮอยล์ เรียกชื่อว่า บิ๊กแบง หรือการระเบิดครั้งใหญ่ ซึ่งคำนวณได้ว่าเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 13.8 พันล้านปีที่แล้ว

ในปี ค.ศ. 1948 จอร์จ กามอฟ กับราล์ฟ อัลเฟอร์ ครุ่นคิดว่าเอกภพจะเป็นอย่างไร ณ จุดเริ่มต้นนั้น พวกเขาเสนอว่า จุดเริ่มต้นน่าจะคลายกับภาวะเอกฐาน หรือ singularity ซึ่งปริมาณต่าง ๆ อาจสมมุติเป็นอนันต์ และมีปรากฏการณ์ที่ในทางทฤษฎีเรียกว่าการเฟ้อ หรือ inflation โดยที่การขยายตัวอาจรวดเร็วกว่าความเร็วแสง เช่น เพิ่มขึ้นสองเท่าทุก ๆ 10-37 วินาที ลูกโป่งที่กล่าวถึงอาจมีลักษณะคล้ายฟองของน้ำขณะที่น้ำเดือดพล่าน มีรายละเอียดอื่น ๆ อีกที่มาจากภาคทฤษฎี เช่น การเฉลยสมการสนามของไอน์สไตน์ โดยเพิ่มค่าคงตัวของจักรวาล ที่ไอน์สไตน์เองเคยยอมรับว่าเป็นการผิดพลาด แต่บางคนยังคิดว่าไม่ผิดพลาดแถมยังสะท้อนถึงอัจฉริยภาพของเขา เพราะค่าคงตัวดังกล่าว สามารถตอบโจทย์ยาก ๆ และทำให้การวัดปริมาณในปัจจุบันสอดคล้องกับทฤษฎีนี้ได้ รายละเอียดนั้นยากแก่การเข้าใจของผมเอง จึงขอข้ามไป

ถึงเวลา 1 วินาทีหลังบิ๊กแบง เอกภพจะร้อนอย่างยิ่งโดยมีอุณหภูมิประมาณ 1010 เคลวิน (เคลวินเป็นหน่วยวัดอุณหภูมิสัมบูรณ์ โดยที่ 1 เคลวินเท่ากับ 1 องศาเซลเซียสบวก 273 องศา) เอกภพ ณ เวลานี้ประกอบด้วยสสารสามัญได้แก่ อิเล็กตรอน โพซิตรอน โปรตอน นิวตรอน นิวตริโน รังสีความร้อน (โฟตอน) และเชื่อว่ามีอนุภาคมูลฐานของสสารมืดที่เรายังไม่รู้จักรวมอยู่ด้วย

สองนาทีครึ่งถัดมา โปรตรอนและนิวตรอนจะยึดเหนี่ยวเข้าด้วยกัน คำนวณได้ว่าจะเกิดนิวเคลียสของฮีเลียม 1 ตัว ต่อโปรตรอนหรือนิวเคลียสของไฮโดนเจน 12 ตัว และเกิดนิวเคลียสธาตุเบา เช่น ดิวเทอรอน ลิเทียม และเบริลเลียม ในสัดส่วนหนึ่ง ซึ่งตรงกับส่วนประกอบของดาวฤกษ์ ซึ่งมีไฮโดรเจนประมาณ 90% และฮีเลียม 8% ส่วนธาตุที่หนักกว่า เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน ไปจนถึงธาตุเหล็ก จะประกอบขึ้นภายหลังโดยกระบวนการนิวเคลียร์ภายในแก่นของดาวฤกษ์ ส่วนธาตุที่หนักกว่าเหล็ก จะประกอบขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ใช้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนจนหมด และดาวจะระเบิด พ่นธาตุต่าง ๆ ออกมาสู่เมฆอวกาศที่เมื่อเย็นลงจะประกอบเป็นดาวฤกษ์และดาวเคราะห์รุ่นใหม่ ซึ่งมีลักษณะเหมือนระบบสุริยะของเราที่มีทั้งธาตุเบาและหนัก ส่วนแกนกลางของดาวฤกษ์ที่แตกสลายจะยุบลงเป็นดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นสูงมาก พร้อมจะดึงดูดสสารรอบตัวเข้ามาสมทบ ถ้ามีมวลมากพอ ก็จะกลายเป็นหลุมดำ ที่มีแรงโน้มถ่วงมหาศาลจนแสงหรือโฟตอนจะถูกกักไว้ ไม่สามารถเปล่งออกมาได้ เทหวัตถุนี้จึงได้รับชื่อว่าหลุมดำ

ประมาณ 380,000 ปีหลังบิ๊กแบง อุณหภูมิจะลดลงต่ำกว่า 3,000 เคลวิน โฟตอนไม่มีพลังงานพอที่จะกันไม่ให้โปรตอนและอิเล็กตรอนรวมตัวกันเป็นอะตอมที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ซึ่งไม่กระเจิงแสง (scatter) มากเท่าอิเล็กตรอนอิสระ เอกภพจึงกลายสภาพเป็นโปร่งแสงในทันใด ตอนนี้โฟตอนสามารถเคลื่อนที่ข้ามผ่านเอกภพ โฟตอนที่ปล่อยจากก๊าซที่อุณหภูมิ 3,000 เคลวิน ควรมียอดความเข้มของสเปกตรัมที่ความยาวคลื่นประมาณหนึ่งไมครอน (10-6 เมตร) แต่เวลาผ่านไป 13.8 พันล้านปี เอกภพได้ขยายตัวประมาณ 1,000 เท่า ยอดความเข้มของสเปกตรัมก็จะยืดออกไป 1,000 เท่าเช่นกัน ความยาวคลื่นจะยาวออกไป 1,000 เท่า เป็น 1 มิลลิเมตร ซึ่งตรงกับย่านไมโครเวฟ ปัจจุบัน เราควรเห็นโฟตอนที่ตรงกับรังสีความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 3 เคลวิน ที่แผ่มาหาเราจากทุกทิศทาง รังสีนี้มีชื่อว่ารังสีไมโครเวฟพื้นหลังเอกภพ (รังสีซีบีเอ็ม) ปัจจุบันมีการวัดรังสีนี้และพบว่าเป็นรังสีความร้อนที่อุณหภูมิ 2.725 เคลวิน ซึ่งผลการวัดนี้ยืนยันความถูกต้องของ ทฤษฎีบิ๊กแบง

นอกจากนี้ ทฤษฎียังทำนายว่ารังสีซีบีเอ็มไม่ควรราบเรียบ หากควรกระเพื่อมในขนาด 1 ต่อ 100,000 ซึ่งสอดคล้องด้วยดีกับการวัดเช่นกัน เมื่อทำการจำลองแบบทางคอมพิวเตอร์ เพื่อทำนายว่าการกระเพื่อมนี้จะมีผลต่อโครงสร้างหรือการกระจายตัวของกาแล็กซีในเอกภพอย่างไร พบว่ากาแล็กซีควรเรียงรายตามเส้นสายใยที่ยาวหลายร้อยล้านปีแสง ซึ่งก็ตรงกับแผนที่การสำรวจท้องฟ้าที่วัดได้นั่นเอง สรุปก็คือแบบจำลอง บิ๊กแบงผ่านการทดสอบทางปฏิบัติได้สบาย แม้จะมีปริศนาเรื่องสสารมืดและพลังงานมืด และเรื่องอื่น ๆ อีกมาก ให้ศึกษาค้นคว้าต่อไป

หัวข้อหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบคือ สิ่งมีชีวิตมีโอกาสที่จะอยู่ที่ใดบ้างในเอกภพ นักวิทยาศาสตร์ชื่อ แฟรงค์ เดรก ได้คิดสมการขึ้นมาสมการหนึ่งเพื่อตอบคำถามนี้ เขาเสนอว่า จำนวนอารยธรรมที่สามารถติดต่อสื่อสารกันได้ในกาแล็กซีในปัจจุบัน เท่ากับ จำนวนดวงดาวในกาแล็กซี คูณด้วยสัดส่วนของดาวฤกษ์ซึ่งมีดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในโซนที่อาศัยอยู่ได้ คูณด้วยสัดส่วนของดาวเคราะห์เหล่านี้ที่มีสิ่งมีชีวิต คูณด้วยสัดส่วนของสิ่งมีชีวิตที่ทรงภูมิปัญญา คูณด้วยสัดส่วนของสิ่งมีชีวิตที่มีภูมิปัญญาที่สามารถสื่อสารระหว่างดวงดาวได้ คูณด้วยช่วงชีวิตเฉลี่ยของอารยธรรมที่สื่อสารกันได้

เขาประมาณการสัดส่วนต่าง ๆ ข้างต้นสำหรับเสี้ยวหนึ่งของกาแล็กซีทางช้างเผือกที่อยู่ในรัศมี 40 ปีแสงจากดวงอาทิตย์ และพบว่าอารยธรรมในเสี้ยวนี้ของกาแล็กซีที่สามารถติดต่อสื่อสารกันทางวิทยุในตอนนี้ได้ มีไม่เกิน 100 อารยธรรม แต่ขณะนี้ดูยังยากที่จะพบสักหนึ่งอารยธรรม เพียงแต่มีความเป็นไปได้และมีความพยายามอยู่นั่นเอง

อีกคำถามหนึ่งพอมีคำตอบ คือระบบสุริยะของเราจะมีชีวิตยืนยาวเพียงใด นักวิทยาศาสตร์ให้คำตอบว่า ไฮโดรเจนที่เป็นแหล่งพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันในดวงอาทิตย์ของเราจะหมดไปในเวลาประมาณ 5,000 พันล้านปี เมื่อนั้นดวงอาทิตย์ก็จะเปลี่ยนเป็นดาวยักษ์แดง ต่อมาเป็นดาวแคระขาว และจะระเบิดเปลือกนอกออก และพ่นธาตุต่าง ๆ ไปในอวกาศ เหลือเพียงแกนกลางที่เป็นดาวนิวตรอน แต่โลกพิภพคงดับไปรวมกับดาวยักษ์แดงก่อนหน้านั้นแล้ว

อีกคำถามหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์กำลังขบคิดคือเอกภพจะจบอย่างไรหรือไม่ แบบจำลองแบบหนึ่งคือการเปลี่ยนจากเอกภพพองตัวเป็นเอกภพหดตัว เมื่อถึงเวลาหนึ่ง กาแล็กซีต่าง ๆ ก็จะมุ่งเข้าหากัน ภาพเมื่อมาพบกันมีชื่อเรียกว่าบิ๊กครันช์ หรือการบีบอัดครั้งใหญ่ ซึ่งอาจทำให้เกิดปรากฏการณ์บิ๊กแบงอีกครั้งก็เป็นได้ อย่างไรก็ดี จากการสังเกตและการคำนวณในปัจจุบัน โอกาสที่เอกภพจะขยายตัวไปเรื่อย ๆ ดูจะมีมากกว่า

แล้วจะจบอย่างไรถ้าขยายตัวไปเรื่อย ๆ เราอาจนึกภาพกาแล็กซีที่ดับไปทีละดวง เอกภพมืดลง สุดท้ายเหลือเพียงหลุมดำ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงโด่งดังสองคนคือ แกรี กิบบอนส์ และสตีเฟน ฮอกิง ทำนายว่า หลุมดำสามารถเปล่งรังสีออกมาด้วยปรากฏการณ์ควอนตัม แต่เป็นรังสีที่มีความยาวคลื่นยาวมาก และใช้วลานานมากกว่าหลุมดำจะระเหยจนหมดไป และนั่นจะเป็นเอกภพที่มีอุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ คือประมาณ 7×10-31 องศาเคลวิน ซึ่งเป็นเรื่องทฤษฎีที่คงไม่มีสิ่งมีชีวิตที่มีสติปัญญาที่ยืนยาวมากจนยืนยันได้

ที่ขอยืนยัน ณ ปัจจุบันคือ มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่เล็กกระจิริด ในเอกภพอันกว้างใหญ่ไพศาล เราไม่ใช่ศูนย์กลางของระบบสุริยะ ไม่ใช่ศูนย์กลางของทางช้างเผือก และยิ่งไม่ใช่ศูนย์กลางของเอกภพ เราไม่มีชีวิตเป็นนิรันดร์ ระบบสุริยะก็ดี ทางช้างเผือกก็ดี หรือแม้แต่เอกภพ ก็มีเวลาดับสูญ ที่อาจเป็นแบบบิ๊กครันช์เพื่อที่จะระเบิดใหม่อีกครั้ง หรือแบบดับสูญ “ช้า ๆ” ก็เป็นได้ สิ่งมีชีวิตในโลกใบนี้ ช้าที่สุดจะต้องดับสูญไปกับระบบสุริยะในอีก 5,000 ล้านปีข้างหน้า หรืออาจดับสูญเร็วกว่านั้น ด้วยน้ำมือมนุษย์ ด้วยมนุษย์ต่างดาว หรือด้วยมนุษย์ไซเบอร์ก็ไม่รู้ หวังว่าบทความนี้ จะช่วยให้ไตร่ตรอง และปล่อยวางจาก “ตัวกู ของกู” ได้บ้าง

โคทม อารียา