จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร

บรรพบุรุษของเราจ้องมองท้องฟ้าด้วยความสับสนเป็นเวลาหลายพันปี จากวิธีที่พืชผลเติบโตถึงเหตุผลที่เรามีชีวิตอยู่ในโลกนี้และจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเราจากไป หนึ่งในคำถามเชิงอภิปรัชญาที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือ ใครหรืออะไรที่เป็นจุดเริ่มต้นทั้งหมด นั่นคือ ว่าจักรวาลถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร- เมื่อเวลาผ่านไป วิธีการทางวิทยาศาสตร์ช่วยให้เราสามารถตอบคำถามเหล่านี้ได้ พืชเจริญเติบโตเพราะได้รับแสงแดดและสารอาหารจากดินและน้ำเพียงพอ ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเพราะคลื่นเดินทางผ่านชั้นบรรยากาศ และเราเจ็บป่วยเพราะถูกจุลินทรีย์โจมตี แต่จักรวาลถูกสร้างขึ้นมาได้อย่างไร?

ในบทความนี้เราจะบอกคุณว่าจักรวาลถูกสร้างขึ้นมาอย่างไรและอะไรเป็นต้นกำเนิดของทุกสิ่ง

จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร: ทฤษฎีบิ๊กแบง

ทฤษฎีทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมและเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางที่สุดคือทฤษฎีบิ๊กแบง ตามที่ท่านเคยอ่านหรือได้ยินมา บิ๊กแบงเป็นชื่อที่มอบให้กับปรากฏการณ์ที่เริ่มต้นทุกสิ่งที่มีอยู่ ตามทฤษฎีนี้ เอกภพขยายตัวอย่างรวดเร็วจากสถานะเริ่มต้นที่เล็กมากและถูกบีบอัด แต่ไม่มีการระเบิดที่แท้จริงอย่างที่คำว่า "ระเบิด" จะแนะนำ

สมองของคุณจะระเบิดเมื่อคุณอ่าน: จักรวาลไม่มีศูนย์กลาง เพราะไม่มีที่ว่างและเวลาก่อนบิกแบง ดังนั้นแหล่งกำเนิดไม่สามารถอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่งได้ สิ่งที่เรารู้ก็คือจักรวาลยังคงขยายตัวและเย็นลงอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ เราทราบดีว่าดาราจักรต่าง ๆ กำลังเคลื่อนตัวออกจากกัน และพวกมันกำลังเคลื่อนที่เร็วขึ้นและเร็วขึ้น (เราเพิ่งค้นพบดาราจักรที่ไกลที่สุดที่รู้จักจนถึงปัจจุบัน) ซึ่งหมายความว่ามีบางสิ่ง (ที่มองไม่เห็นและตรวจไม่พบ) "ผลัก" พวกเขา ซึ่งเป็นสิ่งที่เรารู้ว่าเป็นสสารมืด อันที่จริง มีเพียง 5% ของจักรวาลเท่านั้นที่เป็นเรื่องธรรมดา (สิ่งที่ประกอบเป็นคุณ โลก และโครงสร้างที่มองเห็นได้ทั้งหมดในจักรวาล) แต่ 85% เป็นสสารมืดและ 10% ที่เหลือเป็นพลังงานมืด นั่นคือ จักรวาลส่วนใหญ่ประกอบด้วยสิ่งที่เรามองไม่เห็นหรือไม่เข้าใจ

รังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลเป็นหลักฐานของการดำรงอยู่ของบิ๊กแบง ถูกค้นพบในปีพ.ศ. 1965 โดยย้อนกลับไปในจักรวาล "เพียง 380.000 ปีก่อน" จากการวัดลายเซ็นของการแผ่รังสีนี้ ซึ่งเป็นเศษซากของบิ๊กแบง เราสามารถคำนวณอายุโดยประมาณของจักรวาลได้ (13.800 ล้านปี) นอกจากนี้ คุณยังสามารถเจาะลึกเข้าไปใน ทฤษฎีเงินเฟ้อ ซึ่งพยายามอธิบายว่าจักรวาลพัฒนามาอย่างไรในช่วงเริ่มแรก ก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะพิจารณาเช่นกัน จักรวาลคืออะไร และมันเกี่ยวข้องกับการสร้างสรรค์ของมันอย่างไร

จักรวาลถูกสร้างขึ้นอย่างไร: ทฤษฎีการตีกลับครั้งใหญ่

จักรวาลนั้นแบนราบและสม่ำเสมออย่างน่าประหลาดใจ นั่นคือแทนที่จะเป็นการกระจายตัวของสสารและพลังงานที่วุ่นวาย ทุกสิ่งทุกอย่างดูเหมือนจะแผ่ออกและกระจายตัวมันเองอย่างต่อเนื่อง ซึ่งหมายความว่าจะต้องมีปรากฏการณ์บางอย่างที่ก่อให้เกิดมัน นี่คือสิ่งที่นักฟิสิกส์เรียกว่ายุคเงินเฟ้อเข้ามามีบทบาท ช่วงเวลาที่สสารและพลังงานสามารถเกิดขึ้นได้ ทำให้ทั้งจักรวาลเป็นเนื้อเดียวกัน

ทฤษฎีเงินเฟ้อถูกเสนอโดย Alan Guth ในปีพ.ศ. 1981 เพื่อพยายามอธิบายปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดบิ๊กแบงและการกระจายตัวของสสารในเวลาต่อมา แต่ภาวะเงินเฟ้อก็มีจุดอ่อนเช่นกัน และนักวิทยาศาสตร์บางคนไม่เชื่อว่าภาวะนี้เพียงพอที่จะอธิบายความสม่ำเสมอของจักรวาลได้ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของจักรวาลของเรา คุณสามารถอ่านได้ที่ กาแล็กซี่ และการดำเนินงานของมัน เมื่อเจาะลึกลงไปใน Big Bounce สิ่งที่สำคัญคือต้องพิจารณาการศึกษา สัญญาณลึกลับจากจักรวาล ที่ท้าทายความเข้าใจของเราในปัจจุบัน

อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับอัตราเงินเฟ้อที่เสนอโดยนักฟิสิกส์และศาสตราจารย์ Paul Steinhardt จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันคือ "การเด้งครั้งใหญ่" ซึ่งคล้ายกับ "การเด้งครั้งใหญ่" ในการให้สัมภาษณ์กับสถาบันฟิสิกส์ทฤษฎีของ UAM/CSIC สไตน์ฮาร์ดอธิบายว่าก่อนบิ๊กแบงจะมีช่วงซิสโตลิกก่อนหน้านี้ จักรวาลพับกลับตัวเองและขยายตัวอีกครั้ง โดยอธิบายคุณสมบัติได้อย่างสมบูรณ์แบบซึ่งก่อนหน้านี้อธิบายได้ด้วยการพองตัวเท่านั้น

ทฤษฏีจักรวาลหมุนเวียนหรือสั่นคลอน

ชื่อของ Roger Penrose อาจคุ้นเคยกับคุณเมื่อเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 2020 ปัจจุบันเพนโรสเป็นหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่มีการวิจัยมากที่สุดเกี่ยวกับทฤษฎีการกำเนิดของจักรวาล เขาเสนอทฤษฎีที่ว่าจักรวาลจะดำเนินไปตามช่วงเวลาของการขยายตัวและหดตัวแบบเป็นวัฏจักร ตอนนี้เราจะมาดูเรื่องการขยายตัว ตามที่อธิบายไว้ในบทความจาก The Conversation นี้ การหดตัวอย่างรุนแรงจะเรียกว่า การหดตัวครั้งใหญ่ และจะ "เหมือนกันทางคณิตศาสตร์กับบิ๊กแบง" ซึ่งจะเกิดขึ้นก่อนการขยายตัวใหม่ ข้อเสนอนี้สนใจในวัฏจักรนิรันดร์ของจักรวาลซึ่งคุณสามารถเชื่อมโยงกับทฤษฎีอื่นๆ เกี่ยวกับ จักรวาลที่นิ่งอยู่กับที่- ยิ่งไปกว่านั้น เป็นเรื่องน่าสนใจที่จะสำรวจว่าแนวคิดเช่น นักบินอวกาศและนักบินอวกาศ เกี่ยวกับการค้นหาความรู้ทางจักรวาลของเรา

ทฤษฎีลิขสิทธิ์

ปัญหาหลักอย่างหนึ่งที่นักฟิสิกส์มีในการอธิบายที่มาของจักรวาลคือ เราไม่มีทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของควอนตัม นั่นคือ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" กล่าวโดยสรุป สสารมีพฤติกรรมแตกต่างกันในสเกลควอนตัม (อะตอม อนุภาคมูลฐาน) มากกว่าสสารในระดับที่สูงกว่า และเรายังอธิบายไม่ได้ว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น ในระดับควอนตัม ระบบทางกายภาพมีอยู่ในการซ้อนทับของสถานะต่างๆ หลายสถานะพร้อมกัน โดยจะแสดงเพียงสถานะใดสถานะหนึ่งแบบสุ่มเมื่อเราวัด ภาวะที่กลืนไม่เข้าคายไม่ออกของแมวที่มีชื่อเสียงของชโรดิงเงอร์อธิบายได้ดีมาก

ทฤษฎีมัลติเวิร์สอาจอธิบายปัญหาอื่น ๆ ที่นักจักรวาลวิทยาค้นพบในการอธิบายต้นกำเนิดของจักรวาล ตามทฤษฎีนี้ จะมีจักรวาลที่แตกต่างกันออกไป และจักรวาลของเราเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของมัลติเวิร์สเท่านั้น หากต้องการให้ทฤษฎีมัลติเวิร์สทำงานได้ เราจะต้องถือว่ามีอย่างน้อยหกมิติ (เราสัมผัสได้เพียงสามมิติเท่านั้น) แต่ทฤษฎีทางฟิสิกส์บางอย่าง เช่น ทฤษฎีสตริงซึ่งเป็นผู้สมัครของ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" แสดงให้เห็นว่าจะมีมิติอย่างน้อย 10 มิติในเวลาเดียวกัน

อยู่ในสถานการณ์จำลอง

ท้ายที่สุด มีทฤษฎีหนึ่งที่ยังไม่ได้ตัดออกโดยสมบูรณ์โดยชุมชนวิทยาศาสตร์ ว่าเขาสามารถอยู่ในเมทริกซ์ชนิดหนึ่งได้

ตัวอย่างเช่น Max Tegmark นักจักรวาลวิทยาของ MIT อ้างว่าในการบรรยายในปี 2016 เพื่อเป็นเกียรติแก่ Isaac Asimov ว่ากฎทางคณิตศาสตร์ที่ควบคุมจักรวาลอาจถูกกำหนดโดยเราจริง ๆ ผลของอัลกอริทึมที่สร้างขึ้นโดยตัวแทนอื่น ๆ หรือแม้กระทั่งเพื่อทำให้สมองของคุณประหลาดใจ เป็นมนุษย์เองที่สร้างแบบจำลองขึ้นในอนาคตเพื่อสร้างอดีตขึ้นมาใหม่

นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่อารยธรรมอัจฉริยะอื่นๆ ได้สร้างจักรวาลจำลองนี้ขึ้นเพื่อเป็นวัตถุในการวิจัย หรือเพียงเพื่อความสนุกสนาน ทฤษฎีสุดท้ายนี้น่าจะเป็นข้อขัดแย้งกันมากที่สุด และเราไม่มีข้อพิสูจน์ว่าทฤษฎีนี้สามารถเป็นจริงได้ แม้ว่าจะไม่สามารถตัดออกทั้งหมดได้

ฉันหวังว่าด้วยข้อมูลนี้ คุณจะได้เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการสร้างจักรวาลและทฤษฎีต่างๆ ของจักรวาลด้วยข้อมูลนี้

บทความที่เกี่ยวข้อง:

เกมดาราศาสตร์เพื่อการเรียนรู้อย่างสนุกสนาน