เอกภพ

เอกภพ (universe)คือ หว งอวกาศอันกวางใหญไ พศาลซ่ึงประกอบดว ย กาแล็กซที ่มี ีดวงดาวอยรู วมกันนับแสนลา นดวงเนบวิ ลาหลุมดาํ รวมถึงท่ี วางระหวา งดวงดาวเอกภพมคี วามหมายตรงตัววา โลกทเ่ี ป็นหน่ึงเดยี วนัน่ หมายถงึ ทุกสงิ่ ทุกอยางในธรรมชาติลว นเป็นหน่ึงเดยี วกนั หรือมีตน กาํ เนิดจากส่งิ เดยี วกนั นัน่ เองกพ็ บเกดิ ข้นึ ไดอยางไรนัน้ ยงั มไี มม ีคําตอบท่ี แนชัดแตน ักวิทยาศาสตรส ว นใหญเช่ือวา เอกภพเกดิ ข้นึ จากการขยายตวั ของจุดเล็กๆทม่ี ีความรอนและความหนาแนนสูงเม่ือประมาณ 13,100ลา นปีกอ น แนวคดิ สาํ คัญ เอกภพ คือ อวกาศอันกวา งใหญ ทปี่ ระกอบดว ย ทกุ สรรพสิ่งใน ธรรมชาติ เกิดจากการขยายตวั อยา ง รวดเรว็ ตามทฤษฎบี ิกแบง เม่อื ประมาณ 13.700 ลานปี กอ น โดยมหี ลกั ฐานที่สําคัญสนับสนนุ 2 ประการ ไดแ ก การขยาย ตัวของเอกภพและการคน พบรงั สีไมโครเวฟ พ้ืนหลงั

ทฤษฎบี กิ แบง (big bang theory) เสนอโดย ฌอรณ เลอเมตร (Georges Lemaitre) นักดาราศาสตร ชาวเบลเยยี่ ม เม่ือ พ.ศ. 2470 โดยมีแนวคดิ วา เม่อื ประมาณ 13,700 ลานปีกอ น จดุ เรมิ่ ตนของเวลาและเอกภพ กําเนิดข้ึนจากจดุ เลก็ ๆ ที่มสี ภาวะรอ นจดั และมคี วามหนาแนนสงู มากเกดิ การขยายตวั เม่อื เวลาผานไป เอกภพ มวี วิ ัฒนาการจนเกดิ สสารตาง ๆ เกิดกาแลก็ ชี ดาวฤกษ ระบบสุรยิ ะ โลก รวมถงึ สงิ่ มีชวี ิตตา ง ๆ บนโลก ฌอรณ เลอเมตร

ใน พ.ศ. 2491 ทฤษฎบี ิกแบงไตมีการพัฒนาตอโดย จอรจ กามอฟ (George Gamow) นัก ฟิสกิ สซาวอเมริกนั ไตเสนอแนวคิดเกย่ี วกบั การเกดิ ธาตแุ ละปริมาณของธาตตุ า ง ๆ ในเอกภพ โดยเสนอวา ธาตุในเอกภพเกิดข้นึ จากการ รวมกนั ของอนภุ าคมูลฐาน เชน ควารก โฟตอน อิเล็กตรอน นิวตริโน ในอตั ราสวนทเ่ี หมาะสม ทาํ ใหเ กดิ ไอโซโทป ของธาตุไฮโตรเจน หลัง จากนัน้ เม่อื เกดิ ปฏกิ ิริยาเทอรม อนิวเคลยี รฟ ิวชัน (thermonuclear fusion) จึงเกิดธาตุท่ีหนัก ข้ึน ในลําดบั ถัดไป และเม่อื ศกึ ษาเกยี่ วกับปริมาณของธตุในเอกภพ พบวา มีธาตุไฮโตรเจน ประมาณรอ ยละ 75 และ ธาตฮุ ีเลียมประมาณรอยละ 24 จะเหน็ ไดวา เอกภพประกอบดว ย ธาตเุ บาเป็นสวนใหญ คือ ไฮโตรเจนและฮเี ลียม จอรจ กามอฟ

1.เรมิ ต้นการเกิดบกิ แบง เอกภพได้ถือกําเนิดขึนและเวลาเรมิ ต้นไปข้างหน้า เมอื เวลา10 ^ - 36 วนิ าที เอกภพมอื ุณหภมู สิ ูงถึง 10^ 27 เคลวนิ และขยายตัวออก อยา่ งรวดเรว็ เรยี กวา่ อินเฟลซนั (infation ในชว่ งนีมเี ฉพาะรงั สีคอสมกิ พลังงานสูงเท่านัน ยงั ไมม่ อี นุภาคใด ๆ เกิดขึน 2.เมอื เวลาผา่ นไป10 ^12 วนิ าที เกิดอนุภาคมูลฐานต่าง ๆ ขึน ได้แก่ ควารก์ อิเล็กตรอน โฟตอน และนิวตรโิ น รวมถึงปฏิอนุภาค อนุภาคและปฏิอนุภาค จะ หักล้างกันและหายไป แต่ในขณะนันมจี ํานวนของอนุภาคมากกกวา่ ปฏิอนุภาค จึงทําให้เกิดสสารต่าง ๆ ในเอกภพได้ดังเชน่ ปจจุบนั 3.เมอื เวลาผา่ นไป 10 ^-3 วนิ าที เอกภพมอี ุณหภมู ลิ ดลงเหลือ 10 ^13 เคลวนิ ควารก์ เรมิ รวมตัวกันเปนอนุภาคโปรตอนแลนิวตรอน 4.เมอื เวลาผา่ นไป 3 นาที เอกภพมอี ุณหภมู ิ 10^8 เคลวนิ อนุภาคโปรตอนและ นิวตรอนรวมตัวกันเกิดเปนนิวเคลียสของธาตเุ บา คือนิวเคลียส ของธาตุ ไฮโดรเจนและฮีเลียม 5.เมอื เวลาผา่ นไป 300.000 ป เอกภพมอี ุณหภมู ิ 10.000 เคลวนิ อิเล็กตรอนรวมตัวกับโปรตอนและนิวตรอนทําให้เกิดอะตอมของธาตุ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ทีมเี สถียรภาพ และทําให้เกิดรงั สีไมโครเวฟพนื หลังขึน ซงึ นับเปนแสงแรกแห่งเอกภพ 6.เมอื เวลาผา่ นไป 100 ล้านป เอกภพมอื ุณหภมู ิ 70 เคลวนิ มธี าตแุ ละสสารต่าง ๆ หนาแน่นมากขึน จึงมแี รงโน้มถ่วงมากพอทีทําให้เกิดกาแล็กซแี ละเกิด ดาวฤกษ์ภายในเนบวิ ลาขึนได้ 7.ในปจจุบนั เวลาผา่ นไปประมาณ 13,700 ล้านป เอกภพมอี ุณหภมู ปิ ระมาณ 2.725 เคลวนิ มธี าตหุ นักเกิดขึน เกิดกาแล็กซตี ่างๆ หลมุ ดํา ระบบสุรยิ ะ รวมถึง โลกและสิงมชี วี ติ ต่าง ๆ

หลักฐานทีสนับสนุน ทฤษฎีบกิ แบง การอธบิ ายความเป็นมาของเอกภพดวยทฤษฎบี ิกแบงนัน้ มีความนาเช่อื ถอื มากกวา ทฤษฎี อ่นื มีหลักฐานสาํ คัญ 2 ประการ 1. การขยายตัวของเอกภพ (expansion of the universe) เอ็ดวนิ พาวเวลล ฮบั เบลิ (Edwin Powell Hubble) นักดาราศาสตรชาวอเมรกิ นั ไดศึกษาความสมั พนั ธ ระหวาง ระยะหางของกาแลก็ ซีกบั การเล่ือนทางแดงโดยใช ปรากฏการณดอปเพลอร (doppler effect) และเสนอเป็น กฏของฮับเบิล (Hubble's law) เม่ือ พ.ศ. 2473 จากหลกั การของ ดอปเพลอร ถากาแลก็ ซีเคล่อื นท่ี ออกจากผูสงั เกต ความยาวคล่นื แสงจากกาแลก็ ชีจะเพ่ิม มากข้ึน โดยเล่ือนไปทางแสงสแี ดงซ่งึ มคี วามยาวคล่ืนมาก เรียกวา การเล่อื นทางแดง (redshift) แตถากาแลก็ ซี เคล่อื นทีเ่ ขา หาผสู งั เกต ความยาวคล่ืนแสงจะลดน อยลง โดย เล่ือนไปทางแสงสีน้ําเงินซ่งึ มีความยาวคล่ืนน อย เรยี กวา การเล่อื นทางน้ําเงิน (blueshift) เอ็ดวนิ พาวเวลล ฮบั เบลิ 2.การคน พบรงั สไี มโครเวฟพ้นื หลัง(microwave cosmic background) เม่อื พ.ศ.2508 อารโน เพนเซียส (Amo Penzias) และรอเบริ ต วิลสนั (Robert Wilson) นักฟิสิกสช าว อเมริกนั ไดท ดสอบเคร่ืองรับสัญญาณทีค่ วามไวสงู ซ่ึงตงั้ อยูทห่ี อ งทดลองของบรษิ ทั เบลล เทเลโฟน พบวา เคร่ืองรบั สัญญาณไตร บั สญั ญาณวทิ ยุในยานไมโครเวฟรบกวนอยตู ลอดไม ทราบทศิ ทางและทีม่ าของแหลง กาํ เนิด ถงึ แมว าจะทดลองหนั จานรบั สัญญาณไปทิศทาง อ่ืนๆหรือทาํ ความสะอาดอุปกรณเป็นอยางดแี ลว ยังคงพบสญั ญาณไมโครเวฟท่ีมคี วาม สม่ําเสมออยูตลอดเวลา เป็นไปไดว าสญั ญาณนี้กระจายอยทู วั่ ไปในเอกภพ ภายหลงั จึง ตรวจสอบไดวาสัญญาณดงั กลา วเป็นรังสีพ้ืนหลงั ของเอกภพซ่ึงเกิดจากบิกแบง และมี อุณหภมู ิเทากับอณุ หภมู ิของเอกภพ คอื 2.725 เคลวนิ อารโ น เพนเซยี ส และรอเบริ ต วิลสนั

จั ดทําโดย นายธีรเดช รศั มีโคม เลขท่5ี ม.6/1 เสนอ อาจารยโ ยภิตา เขยี วคา โรงเรียนบางปะหัน