บทที่สองของประวัติย่อของกาลเวลา

เริ่มเลยแล้วกัน ไม่เกริ่นแล้ว

บทที่สองของหนังสือประวัติย่อของกาลเวลาได้กล่าวถึง เวลา และอวกาศ โดยได้อ้างทฤษฎีจากนักวิทยาศาสตร์หลายคน แต่ที่จำเป็นต้องทำความเข้าใจอย่างแท้จริงนั้นมีอยู่สองคนที่ถูกยกให้มาเป็นหลักของงานชิ้นนี้ สองคนนั้นคือ นิวตัน กับ ไอน์สไตน์

ทฤษฎีของนิวตันนั้นกล่าวเอาไว้ว่า โลกมีแรงโน้มถ่วง และเมื่อใช้งานทดลองของกาลิเลโอมาเป็นฐานก็ทำให้เขาคิดทฤษฎีที่ชื่อว่า กฏการเคลื่อนที่(Law of motion) ซึ่งเป็นกฏความสัมพันธ์ระหว่าง แรงโน้มถ่วง มวลวัตถุ และแรงที่มากระทำต่อวัตถุขณะเคลื่อนที่อย่างแรงเสียดทานเข้ามาอธิบายปรากฏการณ์ในโลกและจักรวาล แต่กฏของนิวตันนั้น จะสมมุติให้สิ่งใดสิ่งหนึ่งคงที่เสมอทั้งที่จริงแล้วมันไม่มีอะไรที่หยุดนิ่งหรือคงที่เลยบนโลก ตัวอย่างเช่น รถไปเคลื่อนจากสถานีที่หนึ่งไปสถานีที่สอง ก็วัดเอาเฉพาะเวลาที่รถไฟเคลื่อนที่ และระยะทางมาช่วยคำนวนโดยไม่ยกเอาเรื่องโลกหมุนรอบตัวเองมาคำนวนด้วย เช่นเดียวกันกับการเล่นปิงปองบนรถไฟ ก็ใช้แต่การเคลื่อนที่ของลูกปิงปองมาคิดค่าอัตราเร็ว แต่ไม่รวมการเคลื่อนที่ของรถไฟมาคิดด้วย อย่างนี้เป็นต้น

และเมื่อศึกษามาได้ในระดับหนึ่งแล้ว นิวตันก็ได้ใช้ทฤษฎีที่เขาคิดขึ้นมา อธิบายเหตุการณ์ในจักรวาลว่า ในจักรวาลนั้นไม่มีความสัมบูรณ์ คือ จักรวาลไม่เคยหยุดนิ่ง มีแต่จะขยายตัวออกไป หรือจะหดตัวเข้ามาเท่านั้น อย่างเช่นระบบสุริยะจักรวาลนี้ โลกของเราเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ก็ไม่ได้เคลื่อนที่แต่ในแนวเส้นรอบวงโคจรเดิม แต่จะเคลื่อนเข้าหาดวงอาทิตย์หรือเคลื่อนออกจากดวงอาทิตย์แทน ทั้งนี้ทั้งนั้นเป็นเพราะว่า ดาวแต่ละดวงมีแรงดึงดูดต่อกันและกัน ยิ่งใกล้ก็ยิ่งดึงเข้าหากันมาก แต่ถ้าไกล แรงที่ว่านี้ก็จะน้อยลง (หากใครนึกแรงนี้ไม่ออก ก็ให้นึกถึงว่ามันเป็นแรงที่ทำให้เรายืนบนพื้นโลกได้ ไม่ทำให้เราลอยขึ้นไปบนฟ้า)

และหลังจากนั้น ไอน์สไตน์ก็คิดทฤษฎีหนึ่งขึ้นมาชื่อทฤษฎีสัมพันธภาพ หรือที่เราจะได้ยินกันบ่อยๆว่า E=mc^2 เป็นความสัมพันธ์ระหว่างพลังงาน มวล และความเร็วแสง อธิบายได้ว่า หากวัตถุเคลื่อนที่ใกล้ความเร็วแสงมากขึ้นเท่าไหร่ น้ำหนักของวัตถุก็จะมีมากขึ้นเท่านั้น

และด้วยทฤษฎีต่างๆเหล่านี้ กรวยแสงก็เกิดขึ้น

กรวยแสงคืออะไร กรวยแสงก็คืออดีต ปัจจุบัน และอนาคตของกาล-เวลา

เดียวต่อนะครับ ขอไปกินข้าวรอบดึกก่อน

((เอาล่ะครับ ทำไงดีล่ะ แสดงรูปให้ดูไม่ได้ด้วยสิ ไม่เป็นไร จินตนาการภาพตามไปก็แล้วกันครับ))

อธิบายลักษณะของกรวยแสงก่อน ลองนึกถึงรูปกรวยนะครับ แล้วปลายกรวยที่แหลมๆสองอันมาต่อกัน ได้วาดรูปได้ตามนี้แล้วก็จะเห็นลักษณะกรวยแสงที่ว่า โดยเหตุการณ์ปัจจุบันจะอยู่ตรงจุดเชื่อมของกรวย อดีตจะอยู่ที่กรวยอันล่าง และอนาคตจะอยู่ที่กรวยอันบน

เอาล่ะสิ ยิ่งอธิบายยิ่งงงใช่ไหม ไม่เป็นไรครับ เดี๋ยวผมอธิบายในแบบของผมก็แล้วกัน

เราสมมุติให้ตัวเราไปอยู่ที่ริมทะเลสาบน้ำใสนิ่งๆ ไร้คลื่นลม ในมือเรามีหินก้อนหนึ่ง พร้อมๆกันนั้น เราก็ทอดสายตาไปยังท้องน้ำที่กว้างแสนกว้าง จากนั้นเราก็ขว้างหินในมือลงน้ำไป น้ำก็จะจะกระเพ่อมเป็นวงคลื่น เริ่มจากหนึ่งวงก่อน แล้วค่อยตามมาเป็นสองวง สามวง สี่วง และต่อไปอีกเรื่อยๆ

ทีนี้เราลองเอาปัจจุบันมาไว้ตอนที่หินยังไม่กระทบน้ำนะครับ

ปัจจุบัน......น้ำนิ่งเรียบมาก

อนาคตที่หนึ่ง....วงกลมที่หนึ่งเกิดขึ้น เป็นวงกลมเล็กมากๆ

อนาคตที่สอง....วงกลมที่สองเกิดขึ้น โดยซ้อนอยู่ด้านในวงกลมที่หนึ่งซึ่งขยายตัวออกไปข้างนอก

อนาคตที่สาม....วงกลมที่สามเกิดขึ้น โดยซ้อนอยู่ในวงกลมที่สองซึ่งขยายตัวออก และทั้งสองวงกลมนี้ก็ซ้อนอยู่ในวงกลมที่หนึ่งซึ่งขยายตัวออกไปใหญ่ขึ้นอีก

อนาคตที่สี่....วงกลมที่สี่เกิดและทุกอย่างก็ขยายกว้างออกไป

เมื่อได้ภาพตามนี้แล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็เลยทำชั้นเวลาขึ้น โดยจับเอาเวลามาเขียนเป็นช่วงชั้นๆ คือ ปัจจุบันก็อยู่บรรทัดที่หนึ่ง อนาคตหนึ่งก็อยู่บรรทัดที่สอง และอนาตต่อๆมาก็จับเรียงไปที่บรรทัดต่างๆ

เมื่อได้ชั้นเวลาแล้ว ก็ขีดเส้นตรงๆซึ่งได้มากจากเส้นผ่าศูนย์กลางของวงกระเพื่อมหรือวาดเป็นปากกรวยไว้ข้างๆ โดยให้แกนกลางของแต่ละเส้นในแต่ละชั้นอยู่ตรงกัน เช่น

ปัจจุบัน - เส้นผ่าศูนย์กลาง 0 ซม.

อนาคต 1- เส้นผ่าศูนย์กลาง 2 ซม.

อนาคต 2 - เส้นผ่าศูนย์กลาง 4 ซม.

อนาคต 3 - เส้นผ่าศูนย์กลาง 6 ซม.

อนาคต... - เส้นผ่าศูนย์กลาง >6 ซม.

พอทำเสร็จแล้วก็ลากเส้นจากจุดเริ่มต้นโยง แตกออกไปเป็นสองเส้น โดยแต่ละเส้นก็จะไปกันคนละด้าน เพื่อจะบรรจบกับปลายเส้นหรือขอบปากกรวยที่แต่ละชั้นเวลา ในที่สุดเราก็จะได้รวยหนึ่งออกมา ซึ่งกรวยนี้เองที่เขานำไปเทียบกัการเคลื่อนที่ของแสง

อ่านไปแล้วอย่าเพิ่งท้อนะครับ ตอนนี้อธบายจนตัวเองงงแล้ว ขอแว่บไปดื่มน้ำก่อน เดี๋ยวมาใหม่
มาจากคลื่นน้ำแล้วเทียบกับแสงได้อย่างไร

ได้ เพราะแสงนั้นก็มีคลื่นแสง ซึ่งเคลื่อนทีได้เหมือนน้ำ

ถ้าเราลองเปรียบจุดเริ่มต้นของวงกระเพื่อมน้ำเมื่อครู่เป็นพระอาทิตย์ดู จากนั้นก็เปลี่ยนวงกระเพื่อมน้ำเมื่อครู่เป็นแสงอาทิตย์ เราก็จะเห็นได้ว่า แสงไม่ได้เปิดปุ๊บติดปั๊บ สว่างวาบไปหมด แต่มันค่อยๆเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางทีละน้อย ทีละน้อย แต่ว่าแสงนั้นเคลื่อนที่เร็ว ไม่อาจวัดเป็นนาที หรือชั่วโมงได้ ดังนั้น จึงต้องใช้วิธีการวัดเป็นหน่วยปี ซึ่งเป็นชื่อของ "ปีแสง" นั่นเอง และตัวแสงนี่แหละที่จะนับเป็นเวลา...

ดังนั้น การที่เขาบอกกันต่อๆมาว่า ดาวที่เราเห็นบนฟ้าในขณะนี้ อาจแตกไปแล้วนั้น จึงเป็นคำที่ถูกต้อง ดาวดวงนั้นอาจเปล่งแสงเมื่อล้านปีที่แล้ว แต่เพิ่งมาถึงเราเมื่อปีนี้ ดังนั้น ถ้าเราวัดเวลาจากแสง เราจึงบอกได้ว่า เราเห็นแสงอนาคตของดาวดวงนั้นนั่นเอง หากไม่เข้าใจลองอ่านตัวอย่าง แต่หากเข้าใจแล้วจะข้ามไปก็ได้

ตัวอย่าง...

ในปี พ.ศ. 0 ดาว ก. ให้กำเนิดแสง(ปัจจุบัน ณ ดาว ก.) และหมดในปี พ.ศ. 2000

ในปี พ.ศ. 1000 ชาวโลกได้ยลแสงแรกจากดาว ก. (ปัจจุบัย ณ โลก, อนาคตจากดาว ก.) และไม่เห็นดาว ก. อีกในปี พ.ศ. 3000

อย่างนี้เป็นต้น

กรวยแสง จึงมีลักษณะเช่นนี้เอง


ต่อๆๆ

หลังจากได้ทราบกันแล้วว่าแสงนั้นต้องเดินทางเหมือนกันเพราะแสงนั้นมีอนุภาค และมีมวล ดังนั้น แสงจึงถึงแรงดึงดูดกระทำได้เหมือนกัน ด้วยเหตุนี้เอง แสงจึงเกิดการหักเหได้ เช่น ดาวลูกไก่ อยู่เยื้องไปทางซ้ายของโลก แต่ระหว่างทางที่แสงเดินทางมายังโลก กลับเจอพระอาทิตย์เป็นอุปสรรค พระอาทิตย์มีแรงดึงดูดมาก จึงดูดแสงนั้นให้เข้าหา เมื่อแสงโดนขื่นให้ขมใจเช่นนั้นแล้วก็จำยอมเลี้ยวตัวเข้าหา และมาถึงโลกในอีกเส้นทางหนึ่ง ดังนั้น คนบนโลกจึงไม่เห็นว่าดาวลูกไก่อยู่เยื้องไปทางซ้าย แต่กลับเห็นว่า ดาวลูกไก่อยู่ตรงหน้า นี่นเพราะดวงอาทิตย์ล่อลวงไปแล้วนั่นเอง(ยิ่งอธิบายยิ่งติดเรทอ่ะ เหอ เหอ)

ประเด็นสุดท้ายของบทนี้คือ ไม่มีเวลาที่สมบูรณ์ กล่าวคือ เวลาในแต่ละที่ช้าเร็วไม่เท่ากัน เพราะแสงเดินทางด้วยความไวไม่เท่ากัน ทั้งนี้ทั้งนั้นเพราะแรงดึงดูดที่กระทำต่อแสง เช่นการทดลองที่ให้ฝาแฝดสองคนไปอยู่ในที่ต่างกัน คนหนึ่งอยู่ที่ยอดเขาและอีกคนอยู่ที่ทะเล เวลาผ่านไป จึงนำคนทั้งสองมาเทียบกัน พบว่า คนที่อยู่บนยอดเขาแก่กว่าคนที่อยู่ทะเล ทั้งนี้เป็นเพราะเวลาของทั้งสองที่ไม่เท่ากัน

ทำไมถึงไม่เท่ากัน

ลองนึกถึงก้อนหินนะครับ จากนั้นเราก็ปาก้อนหินขึ้นไปบนฟ้า แรกๆก้อนหินก็พุ่งแรง แต่แล้วแรงก็ถอย ก้อนหินก็พุ่งช้าลง ช้าลง จนหมดแรงในที่สุด แสงก็เป็นเช่นนั้น เพราะเมื่อแรกที่เคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางก็มีแรงถีบมาก ความถี่สูง แต่พอขึ้นไปเรื่อยๆก็สูญเสียพลังงานระหว่างทาง ทำให้เดินทางได้ช้าลง คลื่นความถี่จึงลดลง

นี่คือเรื่องของกาล และเวลาในบทที่สอง เหนื่อยจริงๆครับใครเหนื่อยมั่ง

ส่วนบทที่สามรอไปก่อนเน้อ วันอื่นจะเอามาลงใหม่ ...ถ้ายังไม่เข็ด

:ไนติงเกล:

ก่อนหน้า                  ต่อไป