ทฤษฎีความโน้มถ่วงควอนตัมรื้อฟื้นแนวคิดโบราณ “จักรวาลไร้จุดเริ่มต้น”

เหตุการณ์ "บิ๊กแบง" (Big Bang) หรือการขยายตัวของสรรพสิ่งครั้งใหญ่เมื่อ 14,000 ล้านปีก่อนนั้น ผู้คนจำนวนไม่น้อยเชื่อว่าเป็นจุดต้นกำเนิดของจักรวาล ซึ่งทำให้ยากจะจินตนาการได้ว่า หากไม่มีเหตุการณ์บิ๊กแบงเสียแล้วจะยังคงมีจักรวาลที่ให้กำเนิดโลกและมนุษย์อย่างเรา ๆ อยู่ได้อีกหรือไม่

ล่าสุดนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูลในสหราชอาณาจักร ได้ใช้แนวคิดล้ำสมัยอย่างทฤษฎีความโน้มถ่วงควอนตัม (Quantum Gravity - QG) พิสูจน์ถึงความเป็นไปได้ที่ว่าจักรวาลอาจดำรงอยู่อย่างที่เราเห็นมาโดยตลอด ไม่มีจุดเริ่มต้นหรือบิ๊กแบงอย่างที่เข้าใจกัน หรือถ้าหากบิ๊กแบงมีอยู่จริงก็เป็นเพียงเหตุการณ์ที่เกิดตามมาภายหลังเท่านั้น

ความคิดแหวกแนวล้ำยุคนี้ เท่ากับรื้อฟื้นความเชื่อโบราณในบางวัฒนธรรมที่มองว่า จักรวาลคือสิ่งที่คงอยู่เป็นนิรันดร์โดยไร้จุดกำเนิดและอาจไม่มีวันดับสูญ

ทฤษฎีใหม่ของความโน้มถ่วงควอนตัม

ดร. บรูโน เบนโต นักฟิสิกส์ผู้ศึกษาธรรมชาติของกาลเวลาจากมหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล เจ้าของผลงานวิจัยข้างต้นซึ่งขณะนี้เผยแพร่ในคลังเอกสารวิชาการออนไลน์ arXiv.org บอกว่า เขาได้พัฒนาทฤษฎีใหม่ขึ้นภายใต้กรอบแนวคิดเรื่องความโน้มถ่วงควอนตัม โดยให้ชื่อว่า "ทฤษฎีชุดของความเป็นมูลเหตุ" (Causal Set Theory)

ทฤษฎีใหม่นี้มองว่าปริภูมิ-เวลา (space-time) สามารถแบ่งออกได้เป็นหน่วยย่อยที่เล็กลงไปเรื่อย ๆ จนในที่สุดจะมีหน่วยของปริภูมิ-เวลาในระดับมูลฐานที่ไม่อาจแบ่งแยกได้อีก เปรียบเสมือนกับอะตอมของธาตุต่าง ๆ ซึ่งเราสามารถใช้ปริภูมิ-เวลาในระดับมูลฐานนี้ค้นหาจุดเริ่มต้นของจักรวาลหรือเอกภพได้

เหตุที่ทฤษฎีชุดของความเป็นมูลเหตุ พัฒนามาจากแนวคิดเรื่องความโน้มถ่วงควอนตัมนั้น เป็นเพราะแนวคิดเชิงควอนตัมดังกล่าวสามารถอธิบายปัญหาทางฟิสิกส์ในระดับอนุภาค ซึ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ไม่อาจใช้อธิบายได้ทั้งหมด รวมถึงปัญหาเรื่องความโน้มถ่วงใน "ภาวะเอกฐาน" (singularity) หรือจุดเล็กที่สุดซึ่งมีความหนาแน่นเป็นอนันต์ พบได้ในใจกลางของหลุมดำและจุดเริ่มต้นของสรรพสิ่งอย่างบิ๊กแบงเท่านั้น

ดร. เบนโตมองว่า หากปริภูมิ-เวลาในระดับมูลฐานนั้นสามารถแยกขาดออกจากกันเป็นก้อน ๆ ได้เหมือนอะตอม โดยไม่ถักทอเชื่อมโยงเป็นผืนเดียวอย่างต่อเนื่องแบบที่เราจินตนาการถึงจักรวาลและโลกแห่งความเป็นจริงในทุกวันนี้ โอกาสของเวลาและสถานที่ซึ่งเหตุการณ์ 2 เหตุการณ์จะเกิดติดตามกันมาได้ จะมีขอบเขตจำกัดทันที

มุมมองใหม่ของปริภูมิ-เวลาดังกล่าว คล้ายกับการเอาแว่นขยายส่องหน้าจอคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะทำให้เกิดภาพขยายที่แยกขาดจากส่วนอื่นของหน้าจอในทันที ต่างจากการมองด้วยตาเปล่าที่ภาพของหน้าจอทั้งหมดจะดูเชื่อมโยงเป็นผืนเดียวกัน

ไม่มีจุดเริ่มต้นของกาลเวลา

ดร. เบนโตยังกล่าวอธิบายว่า "ทฤษฎีชุดของความเป็นมูลเหตุมองว่า การล่วงผ่านไปของกาลเวลามีลักษณะทางกายภาพที่ขยายและแบ่งแยกได้อย่างชัดเจน มากกว่าจะเป็นแต่เพียงนามธรรมหรือสิ่งลวงตาเท่านั้น"

"ภายใต้กรอบแนวคิดนี้ จักรวาลคือการขยายตัวของปริภูมิ-เวลาระดับมูลฐานเพียง 1 หน่วยเท่านั้น เหมือนกับการที่อนุภาคมูลฐาน 1 อะตอมค่อย ๆ ขยายใหญ่ขึ้น ซึ่งในเงื่อนไขนี้จะไม่มีภาวะเอกฐานหรือจุดต้นกำเนิดเล็กที่สุดที่เป็นอนันต์ดำรงอยู่ เพราะจะไม่มีสิ่งที่เล็กไปกว่าขนาดของปริภูมิ-เวลาระดับมูลฐานอีกแล้ว"

"ในทางคณิตศาสตร์ ทฤษฎีดังกล่าวมีความเป็นไปได้ ซึ่งก็หมายความว่าจุดกำเนิดหรือบิ๊กแบงไม่ใช่สิ่งจำเป็นสำหรับการที่จะมีจักรวาลดำรงอยู่ อย่างน้อยน่าจะมีบางสิ่งที่อยู่มานานแสนนานก่อนเกิดบิ๊กแบงขึ้น"

"ผลการศึกษาของเราชี้ว่า อดีตต่างหากที่ยาวนานไม่สิ้นสุดจนมีค่าเป็นอนันต์ บิ๊กแบงไม่ใช่จุดเริ่มต้น แต่เป็นเพียงขั้นตอนหนึ่งของวิวัฒนาการแห่งจักรวาล" ดร. เบนโตกล่าวสรุป