Home Exclusive Sense Special ตอนที่ 1 : รูหนอนอวกาศ

[บทความพิเศษ Interstellar] ตอนที่ 1 : รูหนอนอวกาศ

3 8208

สวัสดีครับทุกท่านที่เข้ามาอ่านข่าวสารต่างๆในเว็บ Sense on Films แห่งนี้…

วันนี้ผมจะขอพูดถึงเรื่องราวที่เกี่ยวข้องกับภาพยนตร์เรื่อง Interstellar…ผลงานกำกับเรื่องล่าสุดของผู้กำกับ Christopher Nolan ที่จะเข้าฉายในอเมริกา 7 พฤศจิกายนนี้…

และด้วยความที่ภาพยนตร์เรื่องนี้ มีเรื่องราวหลายอย่างที่ค่อนข้างน่าสนใจ…Sense on Films ก็เลยขอนำเสนอเรื่องราวเหล่านี้ เพื่อประกอบความน่าสนใจของภาพยนตร์เรื่อง Interstellar นี้นะครับ…

ทุกการเดินทาง ย่อมมีจุดเริ่มต้น…และนี่ก็คือจุดเริ่มต้นของเรื่องนี้ครับ…


 

เรื่องแรกที่จะนำเสนอนั้น…เป็นเรื่องราวหลักของภาพยนตร์เรื่องนี้นะครับ…ซึ่งพล็อตเรื่องของ Interstellar นั้นมีดังนี้…

 

“เมื่อโลกเข้าสู่ห้วงสุดท้ายในยุคเรา ทีมนักสำรวจต้องรับภารกิจที่สำคัญสุดในประ­วัติศาสตร์มนุษยชาติ โดยการเดินทางสู่กาแล็คซี่อันไกลโพ้น เพื่อค้นหาความเป็นไปได้ว่า ในอนาคตมนุษยชา­ติอยู่ท่ามกลางดวงดาวได้หรือเปล่า…”

 

ซึ่งการเดินทางของทีมนักสำรวจกลุ่มนี้ จะต้องเดินทางผ่านเข้าไปยัง รูหนอนอวกาศ นะครับ…ฉะนั้นแล้ว เราจะเริ่มที่เรื่องราวของ รูหนอนอวกาศกัน…

และด้วยความที่ตัวผมนั้นไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญด้านวิทยาศาสตร์…จึงขออธิบายข้อมูลต่างๆแบบง่ายๆแล้วกันนะครับ…

 


 

 

รูหนอน (Wormhole) ในความหมายของ wikipedia นั้นได้อธิบายเอาไว้ดังนี้…

 

“รูหนอน เป็นที่รู้จักกันว่า ทางเชื่อมต่อ หรือ สะพานไอน์สไตน์-โรเซน (Einstein-Rosen bridge) เป็นคุณลักษณะที่มีสมมุติฐานของ ทอพอโลยี (Topology…เป็นสาขาหลักทางคณิตศาสตร์ ที่สนใจเกี่ยวกับ คุณสมบัติทางรูปร่างที่ไม่แปรเปลี่ยนภายใต้การดึง ยืด หด บีบ (โดยไม่มีการฉีก การเจาะ หรือ การเชื่อมติดใหม่) โดยเรียกคุณสมบัติเหล่านี้ว่าความไม่แปรผันทางทอพอโลยี) ของ ปริภูมิ-เวลา (space time…เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ใด ๆ ที่รวมปริภูมิและเวลาเข้าด้วยกันเป็นความต่อเนื่องประสานเดียว) ที่จะเป็นพื้นฐานในการเป็น “ทางลัด” ตัดผ่านไปมาระหว่างปริภูมิ-เวลา…”

 

งงไหมครับ…แค่นี้ผมก็งงแล้ว…- -”

ซึ่งชื่อ Einstein-Rosen bridge นั้นมาจากชื่อของ Albert Einstein และ Nathan Rosen นักฟิสิกส์ชื่อดัง…ซึ่งรายหลังนั้นเป็นคนคิดทฤษฎี รูหนอน ขึ้นมานั่นเองครับ…

ยังมีอธิบายของ รูหนอน ต่ออีกนะครับว่า…

 

“ไม่มีหลักฐานการสังเกตการณ์สำหรับรูหนอน, แต่ในระดับเชิงทฤษฎีมีวิธีการแก้ปัญหาที่ถูกต้องในสมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปซึ่งรวมถึงรูหนอนด้วย เพราะความแข็งแรงเชิงทฤษฎีที่แข็งแกร่งของมัน…

รูหนอนเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นหนึ่งในคำเปรียบเปรยทางฟิสิกส์ที่ดีเยี่ยมสำหรับการเรียนการสอนวิชาสัมพัทธภาพทั่วไป ชนิดแรกของการแก้ปัญหารูหนอนที่ถูกค้นพบคือรูหนอนชว๊อสเชลด์, ซึ่งจะมีอยู่ในเมตริกชว๊อสเชลด์ (Schwarzschild metric) ที่อธิบายถึงหลุมดำนิรันดร์ (eternal black hole) แต่ก็พบว่ารูหนอนประเภทนี้จะยุบตัวลงอย่างรวดเร็วเกินไปสำหรับสิ่งที่จะข้ามจากปลายด้านหนึ่งไปยังอีกปลายด้านหนึ่ง

รูหนอนซึ่งสามารถจะทำให้เป็นจริงที่สามารถเดินทางผ่านข้ามไปได้ในทั้งสองทิศทางได้นั้นเรียกว่า รูหนอนทะลุได้, ซึ่งรูหนอนชนิดนี้เท่านั้นที่จะมีความเป็นไปได้ถ้าใช้สสารประหลาด (exotic matter) ที่มีความหนาแน่นพลังงาน (energy density) ที่มีค่าเชิงลบที่อาจนำมาใช้เพื่อรักษาเสถียรภาพของรูหนอนให้คงอยู่ได้…

ปรากฏการณ์แคสสิเมียร์ (Casimir effect) แสดงให้เห็นว่าทฤษฎีสนามควอนตัมช่วยให้ความหนาแน่นของพลังงานในบางส่วนของปริภูมินั้นมีความสัมพัทธ์ในทางลบต่อพลังงานสุญญากาศสามัญ (ordinary vacuum energy) และมันได้รับการแสดงให้เห็นได้ในทางทฤษฎีซึ่งทฤษฎีสนามควอนตัมอนุญาตให้สถานะของพลังงานสามารถมีสถานะเป็นเชิงลบได้ตามใจชอบ ณ จุดที่กำหนดให้…”

 

งงหนักกว่าเดิมอีก…ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป คืออะไร? พลังงานสุญญากาศสามัญ คืออะไร? ทฤษฎีสนามควอนตัม อะไรวะ? T-T

ขอพูดถึงแค่ ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แล้วกันนะครับ…

 

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (General Theory of Relativity) คือ ทฤษฎีเชิงเรขาคณิตของความโน้มถ่วงและเอกภพวิทยา อันโด่งดังที่ค้นพบโดย Albert Einstein นะครับ…

ซึ่งในทฤษฎีนี้ มีใจความสำคัญว่า

1. ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปใช้อธิบายกับการเคลื่อนที่ทุกรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นการเร่งความเร็ว หักโค้ง หรือหมุนไปรอบๆ

2. แรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่สสารทำให้เกิดขึ้นกับระยะทางและเวลา

3. ถ้าคุณตกตึก แรงเฉื่อยที่ชะลอการตกของคุณจะไปหักล้างแรงโน้มถ่วง ทำให้คุณไม่รู้สึกว่ามีแรงโน้มถ่วงอีกต่อไป

4. แสงและวัตถุเคลื่อนที่ตามรูปร่างของกาลอวกาศ (ถ้ามันโค้ง แสงหรือวัตถุก็จะเคลื่อนที่โค้ง)

5. ไม่มีใครพิสูจน์ได้ว่าคุณเคลื่อนที่อย่างราบรื่น หรือแม้แต่จะพิสูจน์ว่าคุณกำลังเร่งอัตราเร็วอยู่หรือไม่ คุณนึกเอาเองจากสิ่งที่คุณเห็น

6. ไม่ว่าแรงโน้มถ่วงจะทำอะไรได้ ความเร่งก็ทำสิ่งนั้นได้เช่นกัน (ทางกลับกันก็ทำได้)

  1. ความเร่งทำให้แสงโค้งได้ฉันใด แรงโน้มถ่วงก็ทำให้แสงโค้งได้ฉันนั้น
  2. เมื่อแรงโน้มถ่วงทำให้แสงโค้ง แสงจะเดินทางช้าลง
  3. เมื่อแสงเดินทางช้าลง เวลาก็ช้าลง

7. จึงสรุปได้ว่า แรงโน้มถ่วงทำให้เวลาช้าลง และทำให้ระยะทางโค้ง

 

ยังงงอยู่ไหม…ผมเองยังคงงงอยู่ครับ T-T

และก่อนที่มันจะกลายเป็นเว็บวิชาการไปมากกว่านี้…ผมขอสรุปสั้นๆเกี่ยวกับ รูหนอน ดังนี้นะครับ…

 

““รูหนอน” คือสิ่งที่เชื่อกันว่าจะเป็นประตูพาข้ามเวลาไปยังอดีตหรืออนาคตรวมถึงเอกภพอันห่างไกลได้ โดยภาพง่ายๆ ของทางลัดนี้สามารถแสดงได้โดยการเจาะรูตรงปลายแผ่นกระดาษ 2 รูด้านตรงข้ามกันซึ่งแสดงถึงจุดที่ห่างไกลกันในเอกภพ แล้วม้วนด้านใดด้านหนึ่งให้มาซ้อนทับกันและหากบิดเบี้ยวเวลาด้วยวิธีนี้ได้ คนเราอาจจะกระโดดลงรูหนอนแล้วไปโผล่ยังกาลเวลาที่ห่างออกไปหรือสถานที่อัน ไกลโพ้น โดยต้องผ่านบริเวณ “คอคอด” (throat) ของรูหนอนที่มีลักษณะคล้ายท่อและปลายทั้ง 2 ด้านที่บานออก…”

 

article-1269288-095FBC16000005DC-551_634x447

(ภาพประกอบจาก allmysteryworld.blogspot.com)

 

แล้วเหตุใด รูหนอน ถึงถูกเชื่อว่าจะเป็นหนทางในการข้ามเวลา หรือ ข้ามจักรวาลได้?

 

การเดินทางข้ามเวลา (Time Travel) เป็นแนวคิดเรื่องเคลื่อนไหวระหว่างห้วงเวลาหนึ่งไปยังอีกห้วงเวลาหนึ่ง ในลักษณะย้อนสู่อดีตหรือมุ่งสู่อนาคต โดยไม่จำต้องประเชิญห้วงเวลาที่คั่นระหว่างจุดเริ่มต้นกับจุดหมายปลายทาง ซึ่งอาจอาศัยเครื่องมือทางเทคโนโลยีที่เรียกกันว่า “จักรกลข้ามเวลา” (time machine) ไม่ว่าจะเป็นแนวคิดในนิยายหรือสมมุติฐานก็ตาม…

ซึ่ง รูหนอน เป็นสมมติฐานของ กาล-อวกาศ ที่โค้งงอ ซึ่งจะได้รับอนุญาตโดย สมการสนามของไอน์สไตน์ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป…แม้ว่ามันจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเดินทางผ่านรูหนอนเว้นเสียแต่ว่ามันจะเป็นสิ่งที่เรียกว่า รูหนอนทะลุได้ (traversable wormhole) เท่านั้น เครื่องมือสำหรับการเดินทางย้อนเวลาที่นำเสนอโดยใช้รูหนอนทะลุได้ (ตามสมมุติฐาน) จะทำงานในลักษณะดังต่อไปนี้…

ปลายด้านหนึ่งของรูหนอนจะถูกทำให้เคลื่อนที่จนมีความเร่งอย่างมีนัยสำคัญบางอย่างเป็นสัดส่วนของอัตราเร็วของแสง, ซึ่งอาจจะใช้ระบบขับเคลื่อนขั้นสูงบางอย่าง, และสามารถที่จะนำปลายด้านนี้กลับไปที่จุดเริ่มต้นได้ หรืออีกวิธีหนึ่งคือการใช้ช่วงระยะเวลาหนึ่ง ณ บริเวณปากทางเข้าของรูหนอนและเคลื่อนย้ายมันไปให้อยู่ภายในสนามแรงโน้มถ่วงจากวัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงสูงกว่าบริเวณปากทางเข้าอีกทางหนึ่ง , แล้วจากนั้นก็ย้ายมันกลับไปยังตำแหน่งเดิม สำหรับทั้งสองวิธีการดังกล่าวนี้ ทำให้เกิดการยืดออกของเวลาของส่วนทางด้านปลายของรูหนอนด้านที่ถูกทำให้เคลื่อนที่ไปทำให้ได้อายุเวลาที่มีค่าน้อยกว่าด้านส่วนปลายที่อยู่นิ่ง ๆ กับที่…

 

อ่านมาถึงตรงนี้…ทุกท่านสามารถจับใจความสำคัญของ รูหนอน ได้หรือยังครับ?

ใช่แล้วครับ!! ณ ตอนนี้ รูหนอน ยังคงเป็นเพียงแค่ ทฤษฎี และ สมมติฐาน ที่ตั้งขึ้นมาเท่านั้น!! โดยที่เหล่านักวิทยาศาสตร์, นักฟิสิกส์ และ นักดาราศาสตร์ ต่างก็ยังคงค้นคว้าทดลองถึงความเป็นไปได้ของเรื่องนี้อยู่นะครับ…โดยที่ตอนนี้ก็มีทั้งกลุ่มที่สนับสนุนแนวคิดของการข้ามเวลา และ กลุ่มที่ยืนยันหนักแน่นว่า มันไม่มีทางเป็นไปได้…

 

1 ในนักฟิสิกส์ที่ศึกษาและค้นคว้าในเรื่องนี้อย่างจริงจังอย่าง ศาสตราจารย์ Kip Thorne ที่ตั้งข้อสงสัยว่า รูหนอนอาจนำมาใช้เป็นประตูเดินทางข้ามเวลาได้นั้น เคยเสนอไอเดียของ การเดินทางข้ามเวลาผ่านรูหนอน ให้กับเพื่อนนักดาราศาสตร์ของเขาอย่าง Carl Sagan เพื่อใช้ในการแต่งนิยาย sci-fi อย่างเรื่อง Contact ที่วางแผงในปี 1985…ก่อนที่ภายหลังนั้น นิยายเรื่องนี้จะถูกนำไปสร้างเป็นภาพยนตร์ในปี 1997 ซึ่งกำกับโดย Robert Zemeckis และนำแสดงโดย Jodie Foster และ Matthew McConaughey นั่นเองครับ…

และตัวของ Kip Thorne นั้น…ก็เป็น 1 ในทีม executive producer ของภาพยนตร์เรื่อง Interstellar นี้ด้วยครับ!!