รู้จัก "ทฤษฎีรูหนอน" จากหนังเรื่อง interstellar


หากให้ผมจัดลำดับหนังไซไฟ (Sci-fi)ที่ชื่นชอบมากที่สุด Interstellar(2014)คือหนึ่งในนั้น


ความดีงามของ interstellarคือส่วนผสมของเนื้อเรื่องที่ผูกโยงเหตุการณ์ต่างๆเข้าหากันได้อย่างน่าทึ่งผสมกับการแทรกข้อมูลทางฟิสิกส์อวกาศสู่ผู้ชมและถ่ายทอดออกมาเป็นภาพโดยอิงตามทฤษฎีวิทยาศาสตร์


เรื่องย่อ : เมื่อโลกต้องเผชิญกับวิกฤตการณ์ทางอากาศและมีแนวโน้มที่จะล่มสลายในไม่ช้า...ทำให้คูเปอร์  อดีตนักบินอวกาศของนาซ่าที่ผันตัวมาเป็นเกษตรกร ต้องกลับมาปฏิบัติภารกิจค้นหาดาวเคราะห์ดวงใหม่ เพื่อเตรียมการอพยพมนุษย์โลกไปยังดาวดวงใหม่ แต่ปัญหาสำคัญคือเรายังไม่มีความรู้และเทคโนโลยีเพียงพอที่จะเดินทางข้ามกาแล็คซี่



โอกาสดูเหมือนจะริบหรี่ แต่แล้วศาสตราจารย์ จอห์น แบรนด์ ผู้ดูแลสถานีวิจัยลับของนาซ่าก็มองเห็นโอกาส เมื่อเขาพบดาวเคราะห์สามดวงที่อาจจะอพยพผู้คนไปใช้ชีวิตที่นั่นได้ ซึ่งดาวทั้งสามดวงนี้โคจรอยู่ในอีกแกแล็คซี่นึง ต้องเดินทางผ่านทางรูหนอนที่เกิดขึ้นใกล้กับดาวเสาร์ โดยข้อสันนิษฐานของศาสตราจารย์จอห์น แบรนด์ คือ รูหนอนนี้อาจเกิดจากการสร้างของสิ่งมีชีวิตทรงภูมิปัญญาเพื่อต้องการช่วยชาวโลก


ซึ่งการเดินทางในครั้งนี้ทำให้คูเปอร์ต้องจากลูกๆของเขาไปนานหลายปี หรือ อาจจะไม่ได้กลับมาอีกเลย เป็นการเดินทางที่ไม่รู้ว่าจุดหมายปลายทางเป็นอย่างไร ? จะเจออะไรระหว่างทาง ?

เรื่องราวต่อจากนี้ โปรดหาคำตอบด้วยตัวท่านเองจากหนัง Interstellar


หมายเหตุผู้เขียน : สำหรับใครที่ยังไม่เคยดู...ผมขอแนะนำให้ไปหามาดูด่วน เพราะนี่คือหนังคุณภาพที่คุณห้ามพลาด หนังมีความยาว 2 ชั่วโมง 40 นาที อาจจะนานไปหน่อย แต่รับรองว่าคุ้มค่ากับเวลาที่เสียไปแน่นอน



สิ่งที่ทำให้ Interstellarได้รับการพูดถึงเป็นอย่างมากคือ การสร้างโดยอ้างอิงตามหลักการทางฟิสิกส์
โดยได้ คิป ทอร์น นักฟิสิกส์ชั้นนำของโลกมาเป็นที่ปรึกษาทางทฤษฎี

ในฐานะผู้ชม...เราสามารถดูหนังเรื่องนี้ได้สนุกโดยไม่จำเป็นต้องรู้เรื่องฟิสิกส์
แต่ถ้ารู้บ้าง(นิดหน่อย) เราจะดูหนังเรื่องนี้สนุกขึ้นแน่นอน

บทความนี้ขอขยายความคำว่า "รู้บ้างนิดหน่อย"นั้น โดยดึงเรื่อง "ทฤษฎีรูหนอน"จากในหนังมาอธิบายเพิ่มเติม


รูหนอน (Wormhole)คือ อะไร ?
รูหนอนเปรียบเสมือนทางลัดในการเดินทางไปยังสถานที่ต่างๆในกาลอวกาศ ซึ่งอาจเป็นการเดินทางข้ามอวกาศไปยังกาแล็คซี่อื่นที่อยู่ห่างไกล หรือการเดินทางข้ามมิติเวลา โดยรูหนอนจะเป็นสะพานเชื่อมระหว่างจุดเริ่มต้นกับปลายทาง บางครั้งถูกเรียกว่า " สะพานของไอน์สไตน์-โรเซน " (Einstein-Rosen Bridge) ที่เรียกอย่างนี้เพราะแนวคิดในการอธิบายเรื่องรูหนอนอ้างอิงโดยทฤษฎีและสมการของอัลเบิร์ต ไอสไตน์ กับ ลูกศิษย์ของเขาคือ นาธาน โรเซน



หากจะอธิบายรูหนอนให้เห็นภาพ ขอยกตัวอย่างในแบบเดียวกับที่หนังอธิบายเรื่องนี้ นั่นคือการอธิบายด้วยกระดาษแผ่นเดียว (โปรดดูภาพประกอบด้านบน)

จากรูป หากต้องการเดินทางจากจุด A ไปจุด B เราต้องใช้เวลานาน เพราะเดินทางตามระยะทางในแนวระนาบ (รูปที่ 1) หากเปรียบกระดาษแผ่นนี้เป็นกาลอวกาศ ซึ่งก็คือการรวมตัวกันของเวลาและอวกาศ (เราอยู่ในโลก 4 มิติ คือ มิติของความ กว้าง ยาว สูง และเวลา)และเมื่อเกิดการบิดเบี้ยวของกาลอวกาศจนเกิดรูหนอนขึ้น จุด A และ จุด B ก็จะถูกย่นระยะในกาลอวกาศผ่านทางเชื่อมนี้ (รูปที่ 2) ซึ่งปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดการบิดเบี้ยวนี้ก็คือ แรงโน้มถ่วง  แรงโน้มถ่วงหรือความโน้มถ่วงนี้มีผลทำให้เกิดการโค้งงอของพลังงานและมวลสาร รวมไปถึงความบิดเบี้ยวของเวลา


 ในหนังดาวแต่ละดวงที่ลงไปสำรวจนั้นจะมีการเดินของเวลาในอัตราที่ต่างกัน เช่น ดาวดวงแรกที่พระเอกลงไปสำรวจ เวลาบนดาวดวงนั้นเพียงหนึ่งชั่วโมงเท่ากับเจ็ดปีบนโลก ที่เป็นเช่นนั้นเพราะดาวได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงมหาศาลรอบหลุมดำ (เราจะพบประเด็นเรื่องเวลาและมิติอยู่ในหนังพอสมควร แต่กล่าวถึงมากไม่ได้เพราะจะเป็นการสปอยด์เนื้อหา)


แล้วรูหนอนเกิดขึ้นได้อย่างไร ?
รูหนอนนั้นยังเป็นเรื่องในเชิงทฤษฎีที่ยังมีข้อถกเถียงมากมาย แต่โดยสรุปแล้วรูหนอนก็คือการเชื่อมกันเป็นทางเชื่อมของหลุมดำสองแห่ง



ซึ่งหลุมดำนั้นเกิดจากดาวฤกษ์ที่มีมวลมหาศาลได้แตกดับลง และสสารที่เคยประกอบเป็นดาวดวงนั้นถูกบีบอัดจากแรงดึงดูดของตนเองจนเหลือเป็นมวลหนาแน่นที่มีขนาดเล็กมากๆ ซึ่งหลุมดำนั้นมีความโน้มถ่วงในตัวมันสูงมากจนค่าความโค้งของกาลอวกาศบริเวณนั้นมีค่าเป็นอนันต์ เราเรียกจุดนั้นว่า Gravitational-Singularity หรือ ภาวะเอกฐานเชิงความโน้มถ่วง


ปัญหาที่เกิดขึ้นในทางทฤษฎีคือ จะเป็นไปได้อย่างไรที่จะมีอะไรผ่านเข้าไปในหลุมดำได้เนื่องจากค่าความโน้มถ่วงที่สูงมากนั้นจะทำการดูดทุกสิ่งเข้าไปแม้กระทั่งแสงยังถูกดูดเข้าไปจนมืดสนิท เราจึงเรียกว่าหลุมดำ แต่เมื่อไปถึงจุดที่ค่าความโน้มถ่วงเป็นอนันต์จุดนั้นเวลาจะไม่มีเวลา (ความโน้มถ่วงเป็นอนันต์ เวลาเป็นศูนย์) ดังนั้นสิ่งทีถูกดูดเข้าไปก็จะไปต่อไม่ได้


สิ่งนี้มีข้อขัดแย้งกับหลักฟิสิกส์ที่ว่าสสารจะไม่สูญสลายไปไหน มันเพียงแต่เปลี่ยนสถานะเท่านั้น
แล้วตกลงสสารที่เข้าไปในหลุมดำมันหายหรือไม่หาย ? เป็นความขัดแย้งที่ยังคงถกเถียงกันอยู่


เหตุที่เป็นอย่างนี้เพราะความขัดแย้งในทฤษฎีสัมพัทธภาพที่อธิบายเรื่องของสสารขนาดใหญ่ได้ดีแต่กลับอธิบายสสารขนาดเล็กระดับอะตอมได้ไม่ดีนัก ส่วนฟิสิกส์ควอนตัมที่ใช้อธิบายอนภาคมูลฐานได้ดี กลับใช้อธิบายสสารขนาดใหญ่ไม่ได้ สิ่งนี้เป็นปัญหาเพราะเรายังไม่ค้นพบทฤษฎีที่สามารถอธิบายสสารขนาดใหญ่และเล็กในระดับควอนตัมให้เชื่อมโยงสอดคล้องกันได้ในทฤษฎีเดียว
เพราะเรื่องหลุมดำนี้มีทั้งสองส่วนอยู่ในตัวมันเอง

ภาพรูหนอนจากหนังเรื่อง Interstellar : เป็นรูหนอนทรงกลมซึ่งน่าจะใกล้เคียงกับลักษณะของรูหนอนในทางทฤษฎีมากที่สุด
ภาพหลุมดำจากหนังเรื่อง Interstellar : แสงที่ดูเหมือนวงแหวนนั้นเกิดจากการบิดโค้งแสงบริเวณรอบๆหลุมดำ

ตราบใดที่เรายังไม่สามารถไขความลับในเรื่องหลุมดำ รวมถึงทฤษฎีที่ครอบคลุมทั้งฟิสิกส์ของสสารขนาดใหญ่และควอนตัมฟิสิกส์ได้อย่างสมบูรณ์ เราคงยังไม่สามารถค้นหาวิธีสร้างรูหนอนได้...


หมายเหตุ : สำหรับรูหนอนในภาพยนตร์ Interstellarนั้น เชื่อว่าถูกสร้างโดยความช่วยเหลือของสิ่งมีชีวิตทรงภูมิต่างดาว พระเจ้า หรือ มนุษย์ในอีกมิติหนึ่งซึ่งเราไม่อาจทราบได้ เรื่องราวในหนังยังเชื่อมโยงไปสู่มิติที่สูงกว่ามิติที่ 4 ด้วย...แต่เราขอไม่กล่าวถึงในบทความนี้ เพราะภาพในหนังอธิบายได้ดีอยู่แล้ว
และเพื่อป้องกันการสปอยด์เนื้อหาสำคัญด้วย แต่หากมีโอกาสจะนำมาเขียนเป็นบทความใหม่ภายหลังแล้วกันครับ

(ผู้เขียนมีความสนใจเรื่องนี้มาตั้งแต่เด็ก...ชอบอ่านเรื่องแนวนี้ ถ้าอย่างไรคงได้เขียนถึงอยู่บ่อยๆหากมีที่น่าสนใจให้นำมาเขียน) หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้ทุกท่านกลับไปดูหนังเรื่องนี้ได้สนุกขึ้น


" มีแค่สองสิ่งเท่านั้นที่ไม่มีที่สิ้นสุด
   สิ่งแรกคือจักรวาล
   สิ่งหลังคือความเขลาของมนุษย์
   และผมไม่แน่ใจในสิ่งแรกเท่าไหร่ "
                           อัลเบิร์ต ไอสไตน์


เครดิตข้อมูล :
https://th.wikipedia.org
https://www.bbc.com/thai/features-48325516
https://www.khaosod.co.th/bbc-thai/news_3005901
http://www.rmutphysics.com/teaching-glossary/index.php?option=com_content&task=view&id=6173&Itemid=3
https://minimore.com/b/qPV83/6
https://www.sanook.com/news/7741034/
https://pantip.com/topic/32838551
https://spaceth.co/gravitational-problem/

ภาพประกอบจาก :
https://www.imdb.com
https://www.dub.cz/en/tomas-pfeiffer-spacetime-2-singularity
https://sciencehook.com/space/what-is-a-wormhole-133
Share:

โพสต์ความคิดเห็น

Copyright © หนังหลายมิติ. Designed by OddThemes