นักฟิสิกส์อเมริกันชี้ จักรวาลจะเริ่มหดตัวภายใน 100 ล้านปี เร็วกว่าที่คาดกันไว้

หลังจากเหตุการณ์บิ๊กแบง (Big Bang) ที่เป็นจุดกำเนิดของจักรวาล เอกภพก็ขยายตัวกว้างใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ อย่างต่อเนื่องมานานถึง 13,800 ล้านปีแล้ว แต่งานวิจัยชิ้นใหม่ล่าสุดทางฟิสิกส์ทฤษฎีกลับชี้ว่า เอกภพกำลังจะหยุดการเติบโตในไม่ช้า และจะเริ่มหดตัวจนถดถอยกลับไปสู่ภาวะเริ่มต้น ซึ่งอาจทำให้เกิดบิ๊กแบงขึ้นอีกครั้ง

ผลการศึกษาดังกล่าวตีพิมพ์ลงในวารสาร PNAS หลังจากที่ทีมนักวิทยาศาสตร์ 3 คน จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและมหาวิทยาลัยนิวยอร์กของสหรัฐฯ ได้สร้างแบบจำลองของพลังงานมืด (dark energy) ซึ่งพวกเขาเชื่อว่าเป็นตัวการสำคัญที่ผลักดันให้เอกภพขยายตัวอย่างช้า ๆ ในตอนแรก และเริ่มขยายตัวด้วยอัตราเร่งที่เร็วขึ้นเมื่อ 5,000 ล้านปีที่แล้ว

ก่อนหน้านี้นักฟิสิกส์ทฤษฎีจำนวนไม่น้อย รวมทั้งอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เชื่อว่าพลังงานมืดนั้นมีคุณสมบัติเป็นค่าคงที่อย่างหนึ่งของจักรวาล โดยเป็นแรงผลักที่ทำหน้าที่ตรงข้ามกับแรงโน้มถ่วงซึ่งดึงดูดวัตถุเข้าหากัน แรงผลักของพลังงานมืดนี้สอดประสานเป็นหนึ่งเดียวกับปริภูมิ-เวลา (space-time) และจะคงอยู่ตลอดไปโดยไม่เปลี่ยนแปลง ซึ่งจะทำให้เอกภพขยายตัวอย่างไม่สิ้นสุด

อย่างไรก็ตามมีนักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มมองว่า พลังงานมืดนั้นทำให้เอกภพขยายตัวได้ โดยไม่จำเป็นจะต้องมีคุณสมบัติเป็นค่าคงที่ของจักรวาลเสมอไป แต่อาจมีลักษณะเป็นสนามพลังซึ่งมีพลวัตหมุนเวียนเปลี่ยนแปลงไปได้ตลอดเวลา

พลังงานมืดที่มีลักษณะไม่คงที่ตามแนวคิดนี้ อยู่ในรูปของสิ่งที่เป็นแก่นสารและหัวใจสำคัญ (quintessence) ของจักรวาล โดยพลังงานมืดจะทำหน้าที่เป็นแรงผลักหรือแรงดึงดูด ก็ขึ้นอยู่กับสัดส่วนระหว่างพลังงานศักย์ต่อพลังงานจลน์ในแต่ละช่วงเวลา

แม้ว่าตลอด 13,800 ล้านปีที่ผ่านมา พลังงานมืดจะทำหน้าที่เป็นแรงผลักให้เอกภพขยายตัว แต่สภาพการณ์เช่นนี้จะไม่คงอยู่เช่นเดิมตลอดไป โดยแบบจำลองพลังงานมืดที่แสดงถึงสัดส่วนพลังงานศักย์ต่อพลังงานจลน์เท่าที่เคยเป็นมาในอดีต ชี้ว่าสัดส่วนดังกล่าวทำให้พลังงานมืดออกแรงผลักมาโดยตลอด แต่แรงผลักนี้สามารถจะอ่อนลงได้เป็นครั้งคราวเมื่อพลังงานมืดเสื่อมสลาย จนกลายเป็นสิ่งที่คล้ายกับสสารธรรมดา

เมื่อนำแบบจำลองดังกล่าวไปสร้างเป็นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ และกำหนดให้ทำนายสภาพการณ์ของจักรวาลในอนาคตจากฐานข้อมูลในอดีตที่มีอยู่ ผลปรากฏว่าปัจจุบันเอกภพได้ชะลอความเร็วในการขยายตัวลงแล้ว และภายในไม่เกิน 65 ล้านปีข้างหน้าการขยายตัวจะหยุดลงโดยสิ้นเชิง และจะเริ่มหดตัวภายในเวลาไม่เกิน 100 ล้านปีนับจากนี้ เนื่องจากความเปลี่ยนแปลงของพลังงานมืดส่งผลให้มันออกแรงดึงดูดแทนแรงผลัก

ศาสตราจารย์พอล สไตน์ฮาร์ดต์ จากศูนย์ฟิสิกส์ทฤษฎีมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน หนึ่งในทีมผู้วิจัยกล่าวว่า "การหดตัวของเอกภพจะเกิดขึ้นเร็วกว่าที่เราคาดไว้มาก ระยะเวลาเพียง 65 ล้านปีนั้นถือว่าสั้นมากในระดับจักรวาล ลองคิดดูว่าไดโนเสาร์เพิ่งสูญพันธุ์ไปจากโลกเมื่อราว 65-66 ล้านปีก่อนเช่นกัน"

"การหดตัวนี้จะเกิดขึ้นอย่างเชื่องช้ามาก โดยต้องใช้เวลาราว 2,000 - 3,000 ล้านปี กว่าที่จักรวาลจะมีขนาดลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของปัจจุบัน หากยังมีมนุษยชาติอยู่ในช่วง 100 ล้านปีนับจากนี้ พวกเขาก็จะยังไม่รู้สึกถึงการหดตัวของห้วงอวกาศรอบข้างเลย" ศ. สไตน์ฮาร์ดต์กล่าวอธิบาย

เมื่อเอกภพหดตัวจนถึงที่สุด ทีมผู้วิจัยได้ทำนายความเป็นไปได้ไว้ 2 ทางว่า หากจักรวาลไม่ยุบตัวลงจนปริภูมิ-เวลาสิ้นสูญไป ก็จะกลับไปสู่สภาวะเริ่มต้นเหมือนก่อนเกิดเหตุการณ์บิ๊กแบงอีกครั้ง ซึ่งจะทำให้มีการขยายตัวครั้งใหญ่เริ่มขึ้น อันเป็นจุดกำเนิดของจักรวาลแห่งใหม่นั่นเอง

ศาสตราจารย์แกรี ฮินชอว์ นักฟิสิกส์ทฤษฎีจากมหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบียของแคนาดา แสดงความเห็นในฐานะผู้เชี่ยวชาญที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยว่า "แนวคิดนี้สมเหตุสมผลและมีความเป็นไปได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแง่ของการตอบคำถามที่ว่าพลังงานมืดคืออะไร"

"แต่น่าเสียดายที่เรายังไม่สามารถพิสูจน์มันได้ในขณะนี้ เพราะยังจะต้องรออีกนานกว่าแสงที่เป็นหลักฐานยืนยันการหดตัวของเอกภพจะเดินทางมาถึง บางครั้งแหล่งกำเนิดแสงเหล่านี้ก็อยู่ห่างจากโลกหลายล้านปีแสง หรือหลายพันล้านปีแสงเลยทีเดียว" ศ. ฮินชอว์กล่าว