| ที่มา | คอลัมน์ฟิสิกส์ธรรมดาสาระมันส์ มติชนรายวัน |
|---|---|
| ผู้เขียน | อาจวรงค์ จันทมาศ |
| เผยแพร่ |
อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ตีพิมพ์ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในปี ค.ศ.1915 แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีนี้เปลี่ยนแปลงมุมมองที่นักฟิสิกส์มีต่อที่ว่างและเวลา (spacetime) รวมทั้งแรงโน้มถ่วงไปจากฟิสิกส์ฉบับดั้งเดิมของนิวตันที่เชื่อถือกันมานานอย่างสิ้นเชิง
เซอร์ไอแซค นิวตัน เชื่อว่า เวลาและที่ว่างนั้นแยกขาดจากกัน อีกทั้งมวลสารต่างๆ ในเอกภพก็แผ่แรงโน้มถ่วงออกมาโดยไม่ได้ส่งผลกระทบใดๆ ต่อที่ว่างและเวลาเลย แต่แนวคิดของไอน์สไตน์มองว่าเวลากับที่ว่างนั้นเกาะเกี่ยวและมีความสัมพันธ์กันอยู่ นอกจากนี้ มวลสารยังทำให้เวลาและที่ว่างเกิดความโค้งเช่นเดียวกับลูกเหล็กที่วางไว้บนแผ่นยางยืด ซึ่งความโค้งนี้เองคือความโน้มถ่วงที่ส่งผลต่อมวลสารรอบๆ
(ภาพประกอบ)
แม้แนวคิดทั้งสองจะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง แต่บริเวณที่ความโน้มถ่วงมีค่าอ่อนมากๆ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะให้ผลใกล้เคียงกับทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตันอย่างมาก การทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจึงเป็นสิ่งที่ท้าทายนักฟิสิกส์มาจนถึงทุกวันนี้ เนื่องจากบริเวณที่มีความโน้มถ่วงมากพอที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปจะส่งผลอย่างชัดเจนนั้นไม่ได้หากันง่ายๆ
ในปี ค.ศ.1911 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้คำนวณว่าแสงที่เดินทางเข้าใกล้มวลสารปริมาณมากๆ สามารถเดินทางเป็นเส้นโค้งได้ และในปี ค.ศ.1915 เขาได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่เสร็จสมบูรณ์ปรับแก้การคำนวณใหม่ให้เป็นค่าที่ถูกต้องยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม แนวคิดที่ว่าแสงสามารถเดินทางเป็นเส้นโค้งเนื่องจากความโน้มถ่วงนั้นไม่ใช่แนวคิดใหม่
ในปี ค.ศ.1804 Johann Georg von Soldner นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันได้ตีพิมพ์การคำนวณเรื่องความโค้งของแสงโดยใช้ทฤษฎีความโน้มถ่วงแบบนิวตันมาแล้ว จริงๆ ก่อนหน้านั้นในปี ค.ศ.1784 เฮนรี คาเวนดิช (Henry Cavendish) นักเคมีและนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเคยคำนวณด้วยทฤษฎีของนิวตันไว้แล้วแต่ไม่ได้นำไปตีพิมพ์ที่ไหน
ความน่าสนใจคือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายว่าแสงจะเดินทางเป็นเส้นโค้งมากกว่าที่ทฤษฎีความโน้มถ่วงแบบนิวตันทำนายไว้ถึงสองเท่า
นักฟิสิกส์ในยุคของไอน์สไตน์รู้ว่า แสงจากดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างไกลจะเดินทางเป็นเส้นโค้งจนสามารถสังเกตได้เมื่อมันเฉียดใกล้ดวงอาทิตย์ เหตุที่ต้องเป็นดวงอาทิตย์ก็เพราะดวงอาทิตย์นั้นมีมวลมากและอยู่ใกล้โลกมากพอจะสังเกตความโค้งของแสงที่เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อยได้
แต่ปัญหาใหญ่คือ แสงอาทิตย์นั้นสว่างจ้าเสียจนกลบแสงจากดาวฤกษ์ไปจนหมดสิ้น
มีเพียงช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้นที่นักดาราศาสตร์จะทำการสังเกตแสงจากดาวฤกษ์ที่เฉียดใกล้ดวงอาทิตย์ได้ นั่นคือ ช่วงที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ซึ่งดวงจันทร์เข้ามาบังดวงอาทิตย์อย่างสมบูรณ์จนท้องฟ้ามืดพอจะสังเกตเห็นแสงดาวฤกษ์ได้
สิ่งที่ท้าทายคือ การสังเกตการณ์จะต้องทำอย่างละเอียดรอบคอบ ภายในช่วงเวลาไม่กี่นาทีที่ดวงจันทร์บังดวงอาทิตย์อย่างสมบูรณ์นั้น
