ทีมนักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งได้เสนอวิธีการที่ทรงพลังในการทดสอบการขยายตัวของเอกภพ ซึ่งนอกจากจะใช้ในการอธิบายการขยายตัวอย่างรวดเร็วหลังการระเบิดแล้ว ยังเคลมต่อไปอีกมันอาจจะนำมาซึ่งคำตอบที่หลายคนสงสัยว่า “มีอะไรอยู่ก่อนหน้าบิกแบง (Big Bang)”
ก่อนหน้ามีทฤษฎีหนึ่งที่เรียกว่า ทฤษฎีการขยายตัวเชิงคอสมิค (Cosmic Inflation) ได้ให้แนวทางในการอธิบายการขยายตัวรวมถึงพัฒนาการของเอกภพไว้อย่างดี (และก็ยังมีทฤษฎีอีกหลายทฤษฎีพยายามจะอธิบายการขยายตัวเช่นกัน) ท่ามกลางทฤษฎีมากมายนั้น Primordial Universe ก็เป็นหนึ่งในทฤษฎีที่พยายามจะอธิบายว่านอกจากเอกภพมีช่วงเวลาในการขยายตัวแล้ว บางช่วงก็มีการหดตัวกลับครั้งยิ่งใหญ่ หรือเรียกว่า Big Bounce
เพื่อพิสูจน์หลักการดังกล่าวในการอธิบายระหว่าง ขยายตัวของเอกภพ รวมถึงแนวคิดอื่น จำเป็นต้องใช้หลัก Falsifiability – เป็นหลักการพิสูจน์ว่าเป็นเท็จได้ ซึ่งมักใช้กับแนวคิดที่พิสูจน์ความจริงได้ยาก จึงอาศัยการพิสูจน์ให้เท็จ ถ้าสามารถพิสูจน์ให้เท็จไม่ได้ แสดงว่าแนวคิดนั้น ๆ ถือว่าใช้งานได้ หรืออธิบายปรากฏการณ์บางอย่างได้
Avi Loeb นักวิจัยจากฮาร์วาร์ดจากศูนย์ Center for Astrophysics กำลังให้ความสนใจในประเด็นเกี่ยวกับการขยายตัวของเอกภพ โดยให้ความเห็นว่า
หลักการพิสูจน์เป็นเท็จ หรือ Falsifiability ถือว่าเป็นหลักการที่สำคัญทางวิทยาศาสตร์ อย่างเช่นสถานการณ์ที่ว่าเอกภพมีการขยายตัว ถือว่าเป็นแนวคิดที่ยากแก่การพิสูจน์ผ่านการทดลอง เพราะไม่มีใครจะใช้เครื่องมือวัดขยายตัวของเอกภพได้เลย เพราะสเกลมันใหญ่
จึงทำให้ทีมนักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งจากภาควิชาฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด พยายามจะเสนอไอเดียเกี่ยวกับ Primordial Standard Clock หรือแปลว่า นาฬิกามาตรฐานดั้งเดิม
อะไรคือ นาฬิกามาตรฐานดั้งเดิม
ทฤษฎีส่วนใหญ่ในท้องตลาด ที่พยายามจะอธิบายการขยายตัวของเอกภพ บ้างก็พยายามจะอธิบายเกี่ยวกับการหดตัวของเอกภพ ไม่ได้กล่าวถึงทิศทางการขยายตัวหดตัว รวมทั้งความเร็วในการขยายหรือหดอีกด้วย ทำให้กลุ่มนักฟิสิกส์ฮาร์วาร์ด เชื่อว่าหากเราหาเวลาตั้งต้นขึ้นมาได้ หรือกำหนดให้มันมีแต่แรกไว้ก่อน เหมือนการหาจุด 0.00.00 น. ของคลิปวิดิโอได้ แล้วมันสอดคล้องกับทฤษฎีในท้องตลาด ก็ถือว่าทฤษฎีเหล่านั้นโอเค แต่ถ้าไม่สอดคล้อง (พูดง่าย ๆ กลุ่มนักฟิสิกส์กำลังใช้หลัก Falsifiability) ทฤษฎีที่พวกเขานิยามขึ้นมานี้ หรือ Primordial Standard Clock ก็จะเป็นทฤษฎีใหม่และใช้อธิบายแทนทฤษฎีสภาวะของเอกภพเกือบทั้งหมด
จะรู้ได้อย่างไรว่า หรือใช้อะไรเป็นจุดสังเกตเกี่ยวกับ นาฬิกามาตรฐานดั้งเดิม
แนวคิดหนึ่งที่ใช้ในการหาสัญญาณว่ามีการก่อกำเนิดของ นาฬิกามาตรฐานดั้งเดิมว่ามีอยู่จริง ก็คือ การค้นหาธาตุหนักถึงหนักมากกกที่อยู่ในช่วงเอกภพสมัยแรกเริ่ม (Primordial Universe) โดยอาจเป็นอนุภาคที่ค้นพบอยู่แล้วในทฤษฎีอื่น ๆ ซึ่งอนุภาคเหล่านี้จะมีการสั่นด้วยความถี่เฉพาะค่า (Oscillate at some frequency) เหมือนกับความถี่ในการแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกา
ดังนั้นการค้นพบธาตุหนักแล้วเข้าใจสภาวะของมันได้ จะนำไปสู่การอนุมานเอกภพในอดีตที่อาจให้โครงสร้างหรือรูปแบบที่แตกต่างออกไปจากทฤษฎีอื่น ๆ
ทีมวิจัยได้อธิบายสภาวะเอกภพก่อนหน้าโดยเทียบเคียงกับสถานการณ์ดังต่อไปนี้ว่า
จินตนาการว่าข้อมูลทั้งหมดที่เราได้เรียนรู้นั้นถูกหลอมรวมไว้ก่อนหน้าการระเบิดบิกแบง เหมือนกับม้วนฟิล์มสมัยก่อน โมเดล Primordial Standard Clock ของเรา จะบอกเราได้ว่าแต่ละเฟรมที่หนังฉายออกมา (เหมือนภาพเอกภพในแต่ละช่วงเวลา) นั้นควรจะเล่นต่อไปในทิศทางใด เพราะถ้าไม่มีม้วนฟิล์ม เป็นจุดตั้งต้น เราก็ไม่สามารถรู้ได้ว่าหนังกำลังเล่นไปข้างหน้า (Forward) หรือย้อนกลับ (Backward) ทำให้มองไม่ชัดว่าเอกภพกำลังขยายตัว (Inflating) หรือหดตัวกันแน่ (Contracting) และความเร็วเท่าไหร่ด้วย
ทีมวิจัยจึงพยายามคำนวณ พร้อมกับอาศัยการสำรวจทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ เพื่อประกอบการค้นหา Primordial Standard Clock เพราะถ้ารูปแบบของสัญญาณนั้นกลายเป็น เอกภพกำลังหดตัว (Contracting) มันก็จะลบล้างทฤษฎีดั้งเดิมที่เชื่อว่า เอกภาพกำลังขยายตัวไปโดยปริยาย (ใช้หลัก Falsifiability)
หนึ่งในการสังเกตทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มักพูดถึงก็คือ การแผ่รังสีคอสมิคไมโครเวฟพื้นหลัง (Cosmic Microwave Background Radiation) ที่สามารถใช้ได้เฉพาะกาแล็กซีของเรา (เพราะเราสังเกตที่กาแล็กซีทางช้างเผือกของเราเอง) แต่ใช่ว่าจะใช้อธิบายในกาแล็กซีอื่นได้ ดังนั้นทีมวิจัยจึงพยายามตรวจวัดสัญญาณเหล่านี้จากสถานที่อื่น ๆ
สรุปแล้วนี่เป็นเพียงแนวคิดที่จะใช้หลัก Falsifiability เพื่อตรวจสอบ(มากกว่าล้มล้าง) ทฤษฎีเอกภพกำลังขยายตัว เพื่อเพิ่มความชัดเจนและอธิบายสภาวะเอกภพของเราให้ใกล้เคียงกับธรรมชาติมากยิ่งขึ้น เพราะมนุษย์ตัวเล็กครับ จึงไม่สามารถวัดปริมาณของสิ่งที่มีขนาดใหญ่อย่างเอกภพได้ แต่ความรู้ของมนุษย์นี่แหละครับ มันใหญ่และทรงพลังมากพอที่จะอธิบายธรรมชาติ มนุษย์อยากรู้อยากเห็นอยู่เสมอ
เขียนโดย Einstein@min
Resource: Unique Fingerprints of Alternatives to Inflation in the Primordial Power Spectrum, arXiv:1809.02603 [astro-ph.CO] arxiv.org/abs/1809.02603
Read more at: https://phys.org/news/2019-03-big.html#jCp
