ห้วงจักรวาลขยายตัวอาจเป็นเพียงปรากฏการณ์ “มิราจ”

เหล่านักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกจะทำอย่างไร หากได้ทราบว่าความรู้ที่ยึดถือและวิจัยพัฒนากันมาอย่างต่อเนื่องยาวนานอาจไม่เป็นความจริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับแนวคิดพื้นฐานทางจักรวาลวิทยาที่ว่า “เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่ง” ซึ่งอาจเป็นเพียงภาพลวงตาเท่านั้น

ล่าสุดศาสตราจารย์ลูคัส ลอมไบรเซอร์ นักฟิสิกส์ทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยเจนีวาของสวิตเซอร์แลนด์ ตีพิมพ์รายงานวิจัยว่าด้วยมุมมองใหม่ต่อประเด็นดังกล่าว ลงในวารสาร Classical and Quantum Gravity ฉบับวันที่ 2 มิ.ย. ที่ผ่านมา โดยชี้ว่าการที่มนุษย์สังเกตเห็นห้วงจักรวาลแผ่ขยายตัวออกไปเรื่อย ๆ นั้น เป็นเหมือนกับการเฝ้ามองปรากฏการณ์ “มิราจ” (mirage) หรือภาพลวงตาที่ไม่มีอยู่จริง

ในอดีตนักวิทยาศาสตร์ทราบได้ว่าห้วงจักรวาลมีการขยายตัวกว้างใหญ่ขึ้นกว่าเดิม เนื่องจากสังเกตพบว่าความยาวคลื่นแสงที่มาจากดวงดาวและกาแล็กซีที่ห่างไกล มีภาวะ “เรดชิฟต์” (redshift) หรือการเลื่อนของสเปกตรัมไปทางแสงสีแดงที่มีความยาวคลื่นมากขึ้นเรื่อย ๆ

ยิ่งแสงจากดาราจักรเลื่อนเข้าใกล้ย่านสีแดงมากขึ้นเท่าไหร่ ก็เท่ากับว่ายิ่งอยู่ห่างไกลออกไปจากเรามากขึ้นเท่านั้น ซึ่งแสดงถึงการที่ห้วงจักรวาลกำลังขยายตัวอย่างไม่หยุดยั้ง

อย่างไรก็ตาม การระบุถึงอัตราการขยายตัวของห้วงจักรวาลที่แน่ชัดยังคงเป็นปัญหาอยู่ โดยล่าสุดนักวิทยาศาสตร์พบการขยายตัวเพิ่มในอัตราที่เร็วขึ้นทุกขณะ หรือที่เรามักได้ยินคำกล่าวว่า “เอกภพขยายตัวด้วยอัตราเร่ง” นั่นเอง ซึ่งตัวเลขสำคัญนี้นักวิทยาศาสตร์ถือว่าเป็นค่าคงที่ของจักรวาล (cosmological constant) โดยใช้ตัวอักษรกรีก “แลมบ์ดา” (Λ) เป็นสัญลักษณ์แทนค่าดังกล่าว

ทว่าค่าคงที่ของจักรวาลที่ทฤษฎีฟิสิกส์อนุภาคได้ทำนายไว้ กับค่าที่ได้จากการสังเกตห้วงอวกาศของจริงนั้น มีความแตกต่างกันอย่างมหาศาลถึง 120 อันดับขนาดหรือแมกนิจูด ทำให้เกิดปัญหาที่สร้างความตึงเครียดขัดแย้งในแวดวงผู้ศึกษาจักรวาลวิทยาว่า ควรจะยึดถือค่าคงที่ของจักรวาลตามแนวทางใดกันแน่

ด้วยเหตุนี้ ศ. ลอมไบรเซอร์ จึงได้เสนอมุมมองใหม่และทางออกต่อปัญหาดังกล่าว โดยทดลองเปลี่ยนรูปแบบการคำนวณทางคณิตศาสตร์ ซึ่งอยู่เบื้องหลังกฎฟิสิกส์ที่กำหนดควบคุมค่าคงที่ของจักรวาล

การตีความทางคณิตศาสตร์แนวใหม่ของ ศ. ลอมไบรเซอร์ แสดงให้เห็นว่าห้วงจักรวาลนั้นแบนราบและคงตัวอยู่นิ่ง เหมือนกับที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เคยทำนายไว้ โดยจักรวาลไม่ได้ขยายตัวกว้างใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ อย่างที่นักฟิสิกส์ส่วนใหญ่เข้าใจกันมาแต่อย่างใด

ส่วนสาเหตุที่ทำให้เรามองเห็นภาพลวงตาว่าจักรวาลขยายตัวนั้น ศ. ลอมไบรเซอร์อธิบายว่า เป็นเพราะความผันผวนที่เกิดขึ้นในสนามอนุภาคท่ามกลางห้วงปริภูมิ-เวลา (space-time) โดยจักรวาลนั้นจะมีความเปลี่ยนแปลงของอนุภาคต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นและสลายตัวไปอยู่เรื่อย ๆ ซึ่งมวลของอนุภาคที่ผันผวนไปมาในสนามแห่งนี้เอง เป็นตัวการทำให้ภาวะเรดชิฟต์และค่าคงที่ของจักรวาลดูเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

แนวคิดใหม่ดังกล่าวยังอาจจะช่วยไขปริศนาเรื่องสสารและพลังงานมืดด้วย เพราะความผันผวนในสนามอนุภาคของห้วงจักรวาลนี้เองที่ทำให้ดูเหมือนกับว่า มีพลังงานมืดซึ่งคอยผลักดันให้จักรวาลขยายตัวด้วยอัตราเร่ง ทั้งที่จริงแล้วปรากฏการณ์ดังกล่าวเป็นผลมาจากความเปลี่ยนแปลงของมวลอนุภาค ในช่วงเวลายุคหลังของจักรวาล

“พลังงานมืดไม่จำเป็นจะต้องมีอยู่ในหลักการทางฟิสิกส์เลย” ศ. ลอมไบรเซอร์กล่าวสรุป