ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ แนะนำหนังสือ

    แนะนำหนังสือ

โดย ประสูตร เดชสุวรรณ
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


หนังสือ : ทอถักจักรวาล (The Fabric of The Cosmos)
ผู้แต่ง/บรรณาธิการ : ไบรอัน กรีน (Brian Greene)
ผู้แปล : อรรถกฤต ฉัตรภูติ
สำนักพิมพ์/สถาบัน : มติชน
จำนวนหน้า : 615 หน้า

ทอถักจักรวาลเป็นหนังสือที่จะพาท่านผู้อ่านเข้าสู่โลกของวิชาจักรวาลวิทยา (Cosmology) ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของวิชาฟิสิกส์ โดยเป็นการศึกษาการเกิดและวิวัฒนาการของทั้งจักรวาล โดยผู้เขียน ไบรอัน กรีน ได้อธิบายการเกิดของเอกภพไว้อย่างละเอียด โดยใช้การเขียนในลักษณะบอกเล่าให้ฟัง โดยอธิบายถึงวิวัฒนาการ การศึกษาทฤษฎีต่างๆ ที่ใช้ในการอธิบาย อวกาศ เวลา และจักรวาล โดยจุดมุ่งหมายของไบรอัน กรีน คือต้องการอธิบายให้เห็นว่าทฤษฎีทางฟิสิกส์ปรับภาพความเป็นจริงให้คมชัดขึ้นได้อย่างไรบ้าง โดยเฉพาะความเข้าใจของมนุษย์ในเรื่องของเวลาและอวกาศ นับจากยุคอริสโตเติลจนถึงไอน์สไตน์ โดยยุควิทยาการสมัยใหม่ของการศึกษาจักรวาล โดยเริ่มที่กาลิเลโอ กาลิเลอิ, เรอเน เดส์การตส์ และไอแซก นิวตัน ซึ่งถือว่าเป็นช่วงเวลาเริ่มต้นของวิทยาการสมัยใหม่เป็นฟิสิกส์แบบคลาสสิกที่เริ่มศึกษาเรื่องเกี่ยวกับอวกาศและเวลา

ในสาขาวิชาจักรวาลวิทยาหรือทางด้านฟิสิกส์ที่ผ่านมาจะมีทฤษฎีที่เปรียบเสมือนเป็นเสาหลักที่ใช้ในการอธิบายการเกิดขึ้นและวิวัฒนาการของจักรวาล โดยหลักๆ แล้ว 2 ทฤษฎี ได้แก่ (1) ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ (ปี ค.ศ.1905) และ (2) กลศาสตร์ควอนตัมที่นำเสนอโดย มักซ์ พลังค์ (ปี ค.ศ.1900)

หากเราได้ศึกษาวิชาจักรวาลวิทยาอย่างจริงจังแล้วจะพบว่ามนุษย์มีการศึกษาเรื่องดาราศาสตร์มาเป็นเวลาหลายพันปีแล้ว เนื่องจากในการปกครองประเทศจำเป็นต้องรู้เรื่องธรรมชาติและการหมุนเวียนของวัน เดือน ปี เพื่อที่จะกุมอำนาจการปกครองไว้ดังนั้น การมีนักดาราศาสตร์ไว้จึงขาดไม่ได้ และโดยทั่วไปแล้วในสมัยแรกๆ นั้น นักคณิตศาสตร์ก็จะมีความสามารถด้านดาราศาสตร์ควบคู่ไปด้วย โดยในยุคแรกของการศึกษาดาราศาสตร์จะเป็นการศึกษาโดยการสังเกตดวงดาวและการเคลื่อนที่ของดาว การปรากฎกลุ่มดาว และปรากฎการณ์ต่างๆ ทางดาราศาสตร์ ซึ่งบางประเด็นอาจจะไม่ได้ถูกอธิบายโดยคณิตศาตร์หรือฟิสิกส์อย่างถ่องแท้

จนกระทั่งมาถึงยุคเริ่มต้นวิทยาการสมัยใหม่แบบฟิสิกส์คลาสสิก อาจจะกล่าวได้ว่าเริ่มต้นที่กาลิเลโอ กาลิเลอิ โดยหลักสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ กล่าวไว้ว่า การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ทั้งหมดเป็นการสัมพัทธ์และไม่มีสถานะของการหยุดนิ่งสัมบูรณ์และนิยามได้ ทำให้คนที่อยู่บนดาดฟ้าเรือคิดว่าตนอยู่นิ่ง แต่คนที่สังเกตบนชายฝั่งกลับบอกว่าชายบนเรือกำลังเคลื่อนที่ จนกระทั่งมาถึงยุคของ ไอแซค นิวตัน ได้นำเสนอกฎการเคลื่อนที่ของวัตถุ สิ่งต่างๆสามารถเคลื่อนที่ได้ก็ต้องมีที่ว่างหรืออวกาศ ในหนังสือ Principia Mathematica ของนิวตันได้บรรยายแนวคิดเรื่องเวลาและอวกาศในเชิงที่ว่าพวกมันเป็นสิ่งสัมบรูณ์สามารถดำรงอยู่ได้อย่างอิสระ ซึ่งเป็นโครงสร้างที่แข็งแกร่งของเอกภพ และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ ทั้งนี้ในมุมมองของนิวตันนั้น เวลาและอวกาศทำหน้าที่เป็นโครงข่ายที่มองไม่เห็นซึ่งคอยพยุงรูปทรงและโครงร่างของเอกภพไว้

นอกจากนี้ นิวตันได้อธิบายแรงโน้มถ่วงด้วยทฤษฎีของเขา แต่ยังมีแรงอื่นๆ อีกในจักรวาลที่มากระทำกับวัถตุ ซึ่งนิวตันไม่ได้แสดงให้เห็นไว้ จนกระทั่งในปี ค.ศ.1860 เจมส์ คาร์ก แมกซ์เวลล์ ได้แสดงให้เห็นถึงแรงแม่เหล็กและแรงไฟฟ้า โดยรวมเข้าไว้ด้วยกัน ทำให้เกิดการขยายขอบเขตของวิชาฟิสิกส์ เพื่อไขความลับที่ซ่อนเร้นของจักรวาล

จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1905-1915 เมื่อ อัลเบริ์ต ไอน์สไตน์ ได้นำเสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไป (ไม่อ่าน ทฤษฎีสัมพันธภาพ) ทฤษฏีของไอน์สไตน์รวมหลักสัมพัทธภาพของกาลิเลโอเข้ากับสมมติฐานที่ว่า ผู้สังเกตทุกคนจะวัดอัตราเร็วของแสงได้เท่ากันเสมอ ไม่ว่าสภาวะการเคลื่อนที่เชิงเส้นด้วยความเร็วคงที่ของพวกเขาจะเป็นอย่างไร

ในขณะที่กำลังขบคิดปัญหาในเรื่องของไฟฟ้าแม่เหล็กและการเคลื่อนที่ของแสงนั้น ไอน์สไตน์พบว่าแนวคิดเรื่องจักรวาลของนิวตันมีข้อบกพร่อง โดยไอน์สไตน์ได้แสดงให้เห็นว่าเวลาและอวกาศไม่ได้เป็นอิสระต่อกันและยังไม่ใช่สิ่งสัมบรูณ์แบบที่นิวตันคิดไว้ จากนั้นไอน์สไตน์และนักวิทยาศาสตร์อีกหลายๆ คน ได้ประยุกต์ใช้ทฤษฎีนี้กับเอกภพทั้งหมด โดยในเวลาไม่กี่สิบปี งานวิจัยของพวกเขาก็นำไปสู่ทฤษฎีที่พอจะเชื่อถือได้ โดยรู้จักกันในชื่อของทฤษฎีบิ๊กแบง (Big Bang Theory) โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป มีความแม่นยำมากใช้การอธิบายวัตถุที่มีขนาดใหญ่ๆ และมวลมากๆ เช่น ดวงดาวและกาแล็กซี แต่ก็ไม่สามารถอธิบายถึงสิ่งต่างๆ ในจักรวาลที่มีขนาดเล็กๆ ระดับ โมเลกุล และอะตอมได้

จวบจนกระทั่งการมาถึงของกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งในทฤษฎีรากฐานทางฟิสิกส์ ที่มีความสามารถในการอธิบายผลการทดลองต่างๆ และถูกใช้แทนที่กลศาสตร์นิวตัน (หรือกลศาสตร์ดั้งเดิม) และ กลศาสตร์ไฟฟ้าของแม็กส์เวลล์ (หรือทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้า) ซึ่งกลศาสตร์ดั้งเดิมเหล่านี้ไม่สามารถใช้อธิบายปรากฏการณ์ในวัตถุที่มีขนาดเล็กเช่น โมเลกุล และอะตอม แ ต่กลศาสตร์ควอนตัมนั้นสามารถคำนวณได้แม่นยำมากกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขนาดของวัตถุที่สนใจนั้นเล็กถึงขนาดอะตอม จึงกล่าวได้ว่ากลศาสตร์ควอนตัมนั้นเป็นรากฐานเบื้องต้นของฟิสิกส์ที่มีความสำคัญมากกว่ากลศาสตร์นิวตันและกลศาสตร์ไฟฟ้าของแม็กส์เวลล์ หรือใกล้เคียงกับความจริงมากกว่านั่นเอง

ข้อแตกต่างของกลศาสตร์ดั้งเดิมและกลศาสตร์ควอนตัม กลายเป็นเรื่องประหลาด จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1926 แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก (Werner Heisenberg), แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์ (Erwin Schrodinger) และคนอื่นๆ สามารถอธิบายทฤษฎีดังกล่าวทางคณิตศาสตร์ได้

สำหรับความเกี่ยวเนื่องกับทฤษฎีทางฟิสิกส์อื่นๆ นั้น หากรวมสัมพัทธภาพพิเศษลงในกลศาสตร์ควอนตัม จะเรียกว่า พลศาสตร์ไฟฟ้าควอนตัม หรือทฤษฎีสนามควอนตัม

ในปัจจุบัน ถือได้ว่า กลศาสตร์ควอนตัม และ สัมพัทธภาพทั่วไปเป็นเสาหลักของฟิสิกส์ยุคใหม่ ซึ่งยังไม่มีผู้ใดสามารถรวมสองทฤษฎีนี้เข้าด้วยกันได้ โดยผลจากการประยุกต์ทฤษฎีทั้งสองเพื่อคำนวณโอกาสที่จะเกิดปรากฎการณ์บางชนิดที่มีแรงโน้มถ่วงมาเกี่ยวข้องนั้น ผลลัพธ์ที่ได้เป็นความน่าจะเป็นที่มีค่าเป็นอนันต์ ซึ่งไม่มีความหมายทางคณิตศาสตร์ ทำให้เห็นว่าการรวมของทั้งสองสมการจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัมนั้นทำงานผิดปกติ โดยนักฟิสิกส์พยายามหาทฤษฎีหนึ่งที่รวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัมเข้าด้วยกันได้ และสามารถอธิบายการเกิดปรากฎการณ์ของทุกอย่างในจักรวาลได้ที่เรียกว่า Theory of everything (TOE) ซึ่งยังคงต้องค้นหากันต่อไป แต่ทฤษฎีซูเปอร์สตริง (Superstring theory) อาจเป็นคำตอบสำหรับปัญหานี้

ทฤษฎีซูเปอร์สตริง(อาจจะเรียกสั้นๆว่า ทฤษฎีสตริง ก็ได้) เป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ สำหรับฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่มีบล็อกโครงสร้าง (building blocks) เป็นวัตถุขยายมิติเดียว (สตริง) แทนที่จะเป็นจุดศูนย์มิติ (อนุภาค) ซึ่งเป็นพื้นฐานของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค นักทฤษฎีสตริงนั้นพยายามที่จะปรับแบบจำลองมาตรฐาน โดยการยกเลิกสมมุติฐานในกลศาสตร์ควอนตัมที่ว่าอนุภาคนั้นเป็นเหมือนจุด โดยในการยกเลิกสมมุติฐานดังกล่าว และแทนที่อนุภาคคล้ายจุดด้วยสตริงหรือสาย ทำให้มีความหวังว่าทฤษฎีสตริงจะพัฒนาไปสู่ทฤษฎีสนามโน้มถ่วงควอนตัมที่เข้าใจได้ง่าย นอกจากนี้ทฤษฎีสตริงยังแสดงให้เห็นว่าสามารถที่จะ "รวม" แรงธรรมชาติที่รู้จักทั้งหมด (แรงโน้มถ่วง, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า, แรงอันตรกิริยาแบบอ่อน และแรงอันตรกิริยาแบบเข้ม) โดยการบรรยายด้วยชุดสมการเดียวกัน

ในการศึกษาทฤษฎีซูเปอร์สตริงนั้น แทนที่เราจะยอมรับว่าจะมีอวกาศสามมิติและเวลาเป็นอีกหนึ่งมิติเหมือนที่ใช้ในกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แต่ในทฤษฎีซูเปอร์สตริงเองกลับให้เรายอมรับอวกาศเก้ามิติ และอีกหนึ่งมิติเวลา และสำหรับทฤษฎีที่ได้จากการปรับปรุงทฤษฎีสตริงซึ่งรู้จักกันในชื่อของทฤษฎี-เอ็ม (M-theory) การรวมกันของแรงและมวลสารต้องอาศัยอวกาศสิบมิติและเวลาอีกหนึ่งมิติ รวมเป็นกาลอวกาศสิบเอ็ดมิติ โดยงานของวิตเท่น ในปี ค.ศ.1970 แสดงให้เห็นถึงเอกภพมีกาลเวลาสิบเอ็ดมิติ ก็นำไปสู่แนวทางในการทำให้ทฤษฎีสตริงทั้งหมดมีความเป็นเอกภาพ ถึงตรงนี้แล้วท่านผู้อ่านจะเห็นได้ว่า การศึกษาวิชาจักรวาลวิทยานั้นมีการพัฒนา ทฤษฎีต่างๆมาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้ทฤษฎีที่สามารถอธิบายทุกสิ่งที่เกิดและกำลังจะเป็นไปในจักรวาลได้ โดยให้ความน่าเชื่อถือได้มากที่สุด และทฤษฎีสตริง ก็เป็นหนึ่งในหลายทฤษฎีที่มีความเป็นไปได้สูง แล้วเรื่องก็เริ่มน่าสนใจขึ้นมาอีกแล้วซิ ว่าทฤษฎีสตริงที่ว่าเป็นอย่างไร ท่านผู้อ่านสามารถที่จะหาอ่านได้โดยละเอียด ต่อในหนังสือเล่มนี้ โดยข้างต้นผู้แนะนำเพียงแค่เรียบเรียงมาอย่างคร่าวๆ หากมีความสนใจในเชิงลึก คงต้องหามาอ่าน ซักเล่มแล้วละ

สรุปส่งท้ายกันซักนิด หนังสือเล่มนี้เป็นหนังสือที่ดีมากทั้งในแง่ของการอธิบาย และปูพื้นฐานจากบทแรก จนกระทั่งแยกย่อยถึงทฤษฎีต่างๆ ในบทถัดๆ มา โดยต้องยอมรับว่า ไบรอัน กรีน เป็นนักฟิสิกส์ที่เขียนหนังสืออธิบายเรื่องยากๆ ให้เป็นเรื่องที่อ่านเข้าใจได้ง่ายได้อย่างน่าอัศจรรย์ ถึงแม้ผู้อ่านเองอาจจะไม่มีความรู้พื้นฐานในทฤษฎีเหล่านั้นที่กล่าวมาข้างต้น ทั้งนี้กรีนเองได้พยามหลีกเลี่ยงการใช้สมการในการอธิบาย แต่จะอาศัยการเล่าเป็นปรากฎการณ์ และรูปภาพประกอบในการอธิบายได้อย่างดีเยี่ยม และต้องชื่นชม ดร.อรรถกฤต ผู้แปลด้วยที่สามารถแปลหนังสือได้เป็นอย่างดี เพราะการที่จะแปลหนังสือวิทยาศาตร์ หรือหนังสือเฉพาะทางใดๆก็ตาม ผู้แปลต้องมีความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับเรื่องที่จะแปลด้วย และจะต้องปรับคำพูด และเนื้อหาตัวอย่างให้เหมาะกับผู้อ่านในประเทศนั้นๆ ทั้งความหมายของคำ และการอธิบายในเชิงวิทยาศาตร์ไม่ให้คาดเคลื่อนไปจากต้นฉบับ เพื่อให้มีความเข้าใจเหมือนกับที่ผู้เขียนต้องการสื่อให้ผู้อ่านได้ทราบ

แก้ไขล่าสุด 10 เมษายน 2552

หมายเหตุ สำนักกิจการอวกาศแห่งชาติ จัดทำเว็บไซต์ www.space.mict.go.th เพื่อเผยแพร่องค์ความรู้ด้านกิจการอวกาศ
หากท่านใดจะนำข้อมูลของเว็บไซต์ไปใช้ กรุณาอ้างอิงเว็บไซต์ด้วย

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]