ก ำเนดเอกภพหรอ ทฤษฏบกแบง

ก ำเนดเอกภพ

ทฤษฎก าเนดเอกภพ ทไดรบความเชอถอมาก ในหมนกดาราศาสตร คอ ทฤษฎระเบด

ใหญ หรอ Big Bang เปนการระเบดครงยงใหญ จากพลงงานบางอยาง สาดกระจายมวลสาร

ทงหลาย ออกไปทกทศทาง แลวเรมเยนตวลง จบกลมเปน กอนกาซ ขนาดใหญ จนยบตวลงเปน

กาแลกซ และดาวฤกษ ไดกอรปขนมาในกาแลกซเหลานน ประมาณหนงหมนลานป หลงจาก

การระเบดใหญ ทเกลยวของของ กาแลกซทางชางเผอก ดวงอาทตย โลก และดาวเคราะหดวงอน

ไดถอก าเนดขนเปนระบบสรยะ

บกแบงตนตอ

บกแบง (องกฤษ: Big Bang หรอ the Big Bang หมายถง การระเบดครงใหญ) คอ

แบบจ าลองของการก าเนดและการววฒนาการของเอกภพในวชาจกรวาลวทยาซงไดรบการ

สนบสนนจากหลกฐานทางวทยาศาสตรและจากการสงเกตการณทแตกตางกนจ านวนมาก

นกวทยาศาสตรโดยทวไปใชค านส าหรบกลาวถงแนวคดการขยายตวของเอกภพหลงจากสภาวะ

แรกเรมททงรอนและหนาแนนอยางมากในชวงเวลาจ ากดระยะหนงในอดต และยงคง

ด าเนนการขยายตวอยจนถงในปจจบน

จอรจ เลอแมตร นกวทยาศาสตรและพระโรมนคาทอลก เปนผเสนอแนวคดการก าเนด

ของเอกภพ ซงตอมารจกกนในชอ ทฤษฎบกแบง ในเบองแรกเขาเรยกทฤษฎนวา สมมตฐาน

เกยวกบอะตอมแรกเรม (hypothesis of the primeval atom) อเลกซานเดอรฟรดแมน ท าการ

ค านวณแบบจ าลองโดยมกรอบการพจารณาอยบนพนฐานของทฤษฎสมพทธภาพทวไป

ของอลเบรต ไอนสไตน

ตอมาในป ค.ศ. 1929 เอดวนฮบเบลคนพบวา ระยะหางของดาราจกรมสดสวนท

เปลยนแปลงสมพนธกบการเคลอนไปทางแดง การสงเกตการณนบงชวา ดาราจกรและกระจก

ดาวอนหางไกลก าลงเคลอนทออกจากจดสงเกต ซงหมายความวาเอกภพก าลงขยายตว ยง

ต าแหนงดาราจกรไกลยงขน ความเรวปรากฏกยงเพมมากขน หากเอกภพในปจจบนก าลงขยาย

ตว แสดงวากอนหนาน เอกภพยอมมขนาดเลกกวา หนาแนนกวา และรอนกวาทเปนอย แนวคด

นมการพจารณาอยางละเอยดยอนไปจนถงระดบความหนาแนนและอณหภมทจดสงสด และ

ผลสรปทไดกสอดคลองอยางยงกบผลจากการสงเกตการณ ทวาการเพมของอตราเรงมขอจ ากด

ในการตรวจสอบสภาวะพลงงานทสงขนาดนน หากไมมขอมลอนทชวยยนยนสภาวะเรมตน

ชวขณะกอนการระเบด ล าพงทฤษฎบกแบงกยงไมสามารถใชอธบายสภาวะเรมตนได มนเพยง

อธบายกระบวนการเปลยนแปลงของเอกภพทเกดขนหลงจากสภาวะเรมตนเทานน

เอดวนฮบเบลพมพแผนภาพทมชอเสยง แสดงดาราจกรเกอบทงหมดเคลอนทหางจาก

ดาราจกรของเรา ดวยความเรวถอยหาง เปนสดสวนกบระยะทางปจจบน หรอดาราจกรไกลกวา

กเคลอนทเรวกวาดาราจกรใกลๆ แมแตฮบเบลเองตอนแรกกปฏเสธความคดเชนน ขอมลเหลาน

บอกวา เอกภพทงหมดก าลงขยายตวจากการยดของอวกาศระหวางดาราจกร เมอเอกภพขยายตว

มนหนาแนนนอยลงและเยนตวมากขน การมองยอนกลบไปในอดตสรปไดวาเอกภพมการ

เรมตนแนนอน ตอนนนมนอยในสภาวะทถกบบอดและรอนมาก จากจดเรมตนหนาแนน มการ

บวมตวทรจกในสภาพบกแบง (Big Bang)

ค าวา “บกแบง” ทจรงเปนค าลอเลยนทเกดจากนกดาราศาสตรชอ เฟรด ฮอยล จากการ

ออกอากาศทางวทยครงหนงในป ค.ศ. 1949 ซงเขาดหมนและตงใจจะท าลายความนาเชอถอของ

ทฤษฎทเขาเหนวาไมมทางเปนจรง ในเวลาตอมา ฮอยลไดชวยศกษาผลกระทบของนวเคลยรใน

การกอเกดธาตมวลหนกทไดจากธาตซงมมวลนอยกวา อยางไรกด การคนพบรงสไมโครเวฟพน

หลงของจกรวาลในป ค.ศ. 1964 ยงท าใหนกวทยาศาสตรสวนใหญไมสามารถปฏเสธทฤษฎบ

กแบงได

เอกภพขยายตวยงไมมนยามของจดเรมตนดพอ มแตการขยายตวตลอดเวลา ความ

หนาแนนเฉลยยงคงเหมอนเดม เพราะมการสรางมวลตอเนอง เฟรด ฮอยล, เฮอรแมนนบอนด

และ ทอมสโกลด เสนอทฤษฎสภาวะคงท(steady – state theory)ในค.ศ.1948 แมมความสนทร

ในสายตานกดาราศาสตรบางคน แตทฤษฎสภาวะคงทกไมไดรบการสนบสนนอยางเดยวกบ

เอกภพบกแบง ในค.ศ. 1965 อารโน เพนเซยส และโรเบรตวลสน ลมทฤษฎสภาวะคงทจากการ

คนพบรงสฉากหลงไมโครเวฟคอสมค(CMB: cosmic microwave backgroud) ทเปนรงสเรอง

จางหลงเหลอจากอดตรอนไกล ทฤษฎสภาวะคงทไมมเหตผลอธบายรงสแบบน แตแบบจ าลอง

บกแบงอธบายได ยงกวานน ทฤษฎสภาวะคงทไมสามารถอธบายจ านวนไฮโดรเจนธรรมดา

(โปรตอน) ไฮโดรเจนหนก(ดวเธอเรยม) ฮเลยม และลเธยม ในกอนกาซระหวางดาราจกร ท

ไมไดรบผลใดๆจากขบวนการววฒนาการในดาว ภายในไมกนาทแรกหลงบกแบง ความ

หนาแนนและอณหภมของเอกภพ เปนตวท าใหเกดธาตเบาในกอนกาซเรมแรก ทสอดคลองกบ

ทวดในกอนกาซดงเดมเหลาน นกวทยาศาสตรเกอบทงหมดเชอแลววา ทฤษฎสภาวะคงทไม

ถกตอง

ทฤษฎบกแบง

หลงจากไดมการคนพบกฎการขยายตวของเอกภพโดย เอดวนฮบเบล (Edwin

Hubble) ท าใหเกดความคดวาเอกภพทก าลงขยายตวอยในปจจบนจะมลกษณะเปนเชนไรใน

อดต แนวคดทสอดคลองกบสามญส านกของเราคอ เอกภพมการขยายตวเมอทศทางของเวลา

เดนไปขางหนา ดงนนถาเรายอนทศทางของเวลากลบไปยงอดตเอกภพกควรจะหดเลกลงเรอยๆ

จนกระทงอาจเหลอเพยงแคปรมาตรทเลกมากๆ ปรมาตรหนงในความวางเปลา

ถาเราล าดบทศทางของเวลาตงแตเรมตนจนถงปจจบน ววฒนาการของเอกภพจงควรเรมมาจาก

ปรมาตรทเลกมากๆแตมสสารอยอยางอดแนน จๆ กมการระเบดออกอยางรนแรง ท าใหปรมาตร

เลกๆ นนขยายตวออกมาเปนเอกภพดงเชนในปจจบน ทฤษฎดงกลาวจงก าลงจะบอกเราวาเอก

ภพควรจะมจดเรมตนในอดตก าลงววฒนาการไปสอนาคตโดยการขยายตวจากการระเบดออก

อยางรนแรง ซงแนวคดดงกลาวตางจากทฤษฎแบบจ าลองเอกภพแบบสถานะคงตวโดยสนเชง

ทฤษฎบกแบงถกเสนอโดย จอรจส เลอแมทร (Georges Lemaitre) เมอปพ.ศ.2470 (ค.ศ.1927)

ตอมาทฤษฎดงกลาวถกพฒนาโดย จอรจ กามอฟ ( George Gamow) และนกคดอกหลายทาน

โดยกลาววาในชวงเรมตนของเอกภพ สสารทกอยางจะอยรวมตวกนอยางหนาแนนมากๆ จน

ความหนาแนนของเอกภพมคาเปนอนนต ในปรมาตรทเลกมากๆ ปรมาตรหนง เรยกวา ซงกลา

รต (singularity)

ในบรเวณซงกลารตนนมพลงงานสงมากจนมอณหภมมหาศาล กฎเกณฑตางๆทางฟสกส ทใช

อธบายปรากฏการณตางๆ ไมสามารถ อธบายเอกภพในชวงนนได รามไปถงเวลาทถกก าหนด

เปนศนย ทนททนใดนนการระเบดอยางรนแรงของซงกลารต ท าใหสสารทรวมอยในปรมาตร

เลกๆ นนเกดการกระจายตวออก และเรมตนนบเวลาตงแตการระเบดสนสดลง

ภายหลงจากการระเบดครงใหญของเอกภพ การกระจายตวออกของสสารจะท าใหความ

หนาแนน และอณหภมมคาต าลงเรอยๆ เมอเวลาผานไป ภาพของเอกภพในชวงแรกเรม (Early

universe) จงสามารถแบงไดตามเวลาทเรมนบตงแตเกดบกแบงไปเรอยๆ โดยสถานะของสสาร

ใ น ช ว ง เ ว ล า ผ า น ไ ป ป ร ะ ม า ณ 1 0 -4 3 ว น า ท ( เ ท า ก บ

0.0000000000000000000000000000000000000000001 วนาท) เอกภพรอนจดและมความ

หนาแนนสงมาก

ตอมาเอกภพไดเกดการพองตวออกอยางรวดเรว (inflation) การพองตวออกนเปนสาเหตส าคญท

ท าใหเอกภพทเราเหนในปจจบนมความใหญโตมโหฬาร และดเหมอนวา จะม ความหนาแนน

พอ ๆ กนในทก ๆ ต าแหนง (homogeneous) และทก ๆ ทศทาง (isotropic) ซงท าใหเอกภพตาม

แบบจ าลองทฤษฎบกแบงมความสอดคลองกบหลกสองขอของเอกภพ ภายหลงจากการพองตว

เอกภพยงคงรอนจดและมความหนาแนนสงอย ดงนนสถานะของสสารขณะนนจงอยในรปของ

“พลาสมา” (plasma) ซงเปนสถานะทสสารมพลงงานสงมาก มการแผรงสอยางหนาแนน จง

เรยกเอกภพลกษณะดงกลาววา ยคแหงการแผรงสของเอกภพ (Radiation Era)

ยคแหงการแผรงสจะเรมตนตงแตทเอกภพพองตวออกอยางรวดเรวไปจนกระทงเมอเวลาผานไป

ประมาณ 10-12 วนาท จงเรมตนเกดอนภาควงพลานไปทวเอกภพ โดยเอกภพในขณะนนจะม

อณหภมประมาณ 1015 เคลวน เรยกเอกภพในลกษณะดงกลาววาอยในยคแหงอนภาค (Particle

Era) หลงจากนนควากซแตละชนดจะประกอบกนกลายเปนโปรตอน นวตรอน ในชวง

ระยะเวลา 3 นาทแรกหลงจากบกแบง แตกวาทอณหภมจะลดต าลงจนพอเหมาะทจะท าให

โปรตอน นวตรอน และอเลกตรอนฟอรมตวกลายเปนอะตอม ในครงแรกจะตองใชเวลาถง

ประมาณ 300,000 ป โดยอณหภมขณะนนลดลงมาอยทประมาณ 4000 เคลวน เอกภพใน

ชวงเวลาดงกลาวจะมความโปรงมากขน

เนองจากการเกดอะตอมท าใหคลนแมเหลกไฟฟาถกดดกลนไดนอยและกวาทอะตอมทงหลาย

จะฟอรมตวเปนกาแลกซจ าเปนตองใชเวลาไปอกหนงพนลานป กาแลกซแรกทเกดขนมา

ประกอบขนมาจากกลมกาซไฮโดรเจนรวมตวกนเปนดาวฤกษขนาดมหมาหลายลานดวง

จากนนธาตทหนกกวาไฮโดรเจนจงก าเนดขนมาอกทภายหลงจากผานชวงววฒนาการของดาว

ฤกษไปแลว และกลายมาเปนเอกภพทก าลงขยายตวอยในปจจบน ซงถานบเวลาตงแตเพงเรม

เกดบกแบงจนถงตอนน พบวาใชเวลาถง 15-20 พนลานป ในขณะทมนษยชาตเพมเรมเกดเมอ

ประมาณ 50,000 ปทแลวเทานน

ยคทมนษยอาศยอยน เปนชวงเวลาแคเพยงเสยวเลกๆ แหงมหกรรมการก าเนดเอกภพ ในชวง

ชวตของมนษยชาตนนอยบนเอกภพทก าลงววฒนาการในยคแหงดวงดาว (Stelliferous Era) ซง

เปนยคทววฒนาการตอมาจากยคแหงอนภาค ดาวฤกษทงหลายถอก าเนดมาจากกลมกาซ มการ

ฟอรมตวกนเปนกาแลกซ โดยกาแลกซในชวงแรกๆ ยงคงหมนเรวและประกอบดวยดาวฤกษส

น าเงนรอนจด ปรากฏการณทนาสนใจในชวงนนคอกาแลกซท งหลายยงคงอยรวมกนเปน

กระจกกาแลกซ และมการชนกนระหวางกาแลกซเกดขนสม าเสมอ หลงจากนนกาแลกซตางกวง

หางออกจากกนเนองจากการขยายตวของเอกภพ

ดาวทเกดขนในรนแรกเมอหมดอายขยตางกววฒนาการกลายเปนซากดาวและกลมกาซ รอคอย

ใหดาวรนทสองและรนถดมาววฒนาการเรอยๆ เมอเวลาผานไป ดาวฤกษสน าเงนซงเปนดาว

ฤกษทมพลงงานสงจะคอยๆ มจ านวนลดลง จ านวนของดาวฤกษสแดงทมพลงงานต าจะยงมมาก

ขน คาดวาความหนาแนนของกลมกาซทกอก าเนดเปนดาวฤกษจะลดลงเรอยๆ เนองจากการ

ขยายตวของเอกภพจะท าใหอนภาคตางๆ ยงหางออกจากกน จนไมสามารถยบตวเปนดาวฤกษ

ไดอก ยคแหงดวงดาวจะสนสดลงเมอเอกภพมอายราว 1014 ป

อยางไรกตามภายหลงจากทยคแหงดวงดาวสนสดลงแลว ถาหากเอกภพยงจะขยายตวตอไป

เรอยๆ อก (หรอเรยกวา “เอกภพเปด” : ดรายละเอยดในเรอง “การขยายตวของเอกภพ”) นกดารา

ศาสตรคาดวาหลงจากนนเอกภพจะเขาสยคมด (Dark Era) เนองจากความหนาแนนของกลมกาซ

จะนอยมากและอณหภมก าลงเขาใกลอณหภมศนยองศาสมบรณ ซงตามทฤษฎทางฟสกสเชอวา

สสารจะไมเกดพลงงานจลนเลย กลายเปนยคทหนาวเยนและไมมจดจบ เรยกวา “บกชลล” (Big

Chill)

แตถาในกรณทเอกภพเกดหยดขยายตวและเรมหดตวลงเนองจากแรงจากการระเบดครงใหญใน

ทฤษฎบกแบงไมสามารถเอาชนะแรงโนมถวงทดงดดกาแลกซตางๆ ใหเขามารวมกนแลว เอก

ภพกจะหดตวลงเชนลกโปงทปลอยลมออก (หรอเรยกวา “เอกภพปด” : ดรายละเอยดในเรอง

“การขยายตวของเอกภพ”) นกดาราศาสตรกคาดวาเอกภพจะมแนวโนมยบตวรวมกน หรอ

เรยกวา “บกครนช” (Big Crunch)

แมเอกภพจะดเปนเรองใหญและไกลตวเราเกนไป แตความกาวหนาของวทยาศาสตรเทคโนโลย

ในปจจบน ท าใหสามารถเกบขอมลในทางดาราศาสตรไดดยงขน โดยขอมลดงกลาวมแนวโนม

จะสนบสนนแบบจ าลองของเอกภพตามทฤษฎบกแบง หนงในขอมลดงกลาวเชน การ

สงเกตการณพบคลนแมเหลกไฟฟาในชวงคลนไมโครเวฟทวทกทศทาง หรอเรยกวาคลน

ไมโครเวฟพนหลง (Cosmic-microwave background radiation : CBR) ซงเปนขอมลทยนยนวา

ทฤษฎบกแบงนาจะเปนแบบจ าลองเอกภพทถกตอง

โลกกบเอกภพ

โลกเปนดาวเคราะหดวงหนงในระบบสรยะทมดวงอาทตยเปนศนยกลาง ระบบสรยะ

เปนสมาชกสวนหนงในอาณาจกรแหงดวงดาว หรอการแลกซทางชางเผอก ซงมสมาชกดาว

ฤกษประมาณสองแสนลานดวง และกาแลกซทางชางเผอกเปนสมาชก แหงหนง ในเอกภพ ซง

ประกอบดวยกาแลกซมากมายกวามนลานแหง มนษยจงเปรยบประดจผงธลในเอกภพอนกวาง

ใหญไพศาล โลกอยทใดในเอกภพ เพอแสดงใหเหนวามนษยเปรยบดงผงธลในจกรวาล เมอ

พจารณาจากโลกสอาณาจกรกวางใหญ ของกาแลกซและของเอกภพ

Cr. http://www.tlcthai.com/education/knowledge-online/content-edu/16697.html