การประกาศค้นพบที่ว่ากันว่ายิ่งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ของวงการวิทยาศาสตร์โลก แต่ทำให้คนธรรมดาเดินดินอย่างเราๆ ท่านๆ เกิดความพิศวง งงงวย พร้อมเกิดการตั้งคำถามในใจพร้อมๆ กันว่า “มันคืออะไร?” และที่สำคัญ “ค้นพบแล้ว เราได้อะไร?”
เกริ่นมาถึงบรรทัดนี้ แฟนๆ ไทยรัฐ คงพอจะเดาทางได้แล้วว่า นายฮกหลง แห่งทีมข่าวเฉพาะกิจไทยรัฐออนไลน์ กำลังจะพาทุกท่าน ไปรู้จักกับ วรรคทองแห่งปี ของ วงการวิทยาศาสตร์ในปีนี้ นั่นก็คือ สิ่งที่เรียกกันว่า
“Gravitational waves” หรือ “คลื่นความโน้มถ่วง”
และแน่นอนจะมีใครสามารถย่อยสลายเรื่องยากๆ แบบนี้ ให้แฟนๆ ไทยรัฐออนไลน์ สามารถเข้าใจได้เพียงแค่อ่านจบหนึ่งบทความได้เท่ากับ คอลัมนิสต์ขาประจำเรื่องวงการวิทยาศาสตร์ อย่าง รองศาสตราจารย์ ดร.ชัยวัฒน์ คุประตกุล นักวิทยาศาสตร์ชื่อดังของประเทศไทย ได้อีกเล่า
...
นับจากบรรทัดนี้ไป นายฮกหลง ขอเชิญแฟนๆ ไทยรัฐออนไลน์ กลับสู่ห้องเรียนวิทยาศาตร์นั่งล้อมวงฟัง ผู้เป็นเอกด้านวิทยาศาสตร์คนหนึ่งของสยามประเทศ ได้เลกเชอร์เรื่องนี้ให้ฟังกันแบบง่ายๆ
เอาล่ะ... เมื่อพร้อมกันแล้ว ก็เข้าห้องทดลองเพื่อรับฟังอาจารย์กันเถอะ....
“เป็นการค้นพบที่สำคัญสำหรับวงการวิทยาศาสตร์มาก บอกตรงๆ เลยนะ หลังการประกาศเรื่องนี้ ผมเอง ยังอยากกลับไปทำงานวิจัย อีกครั้งหนึ่งเลย!” นี่คือประโยคแรก ของ อ.ชัยวัฒน์ ที่กล่าวด้วยน้ำเสียงตื่นเต้นอย่างแจ่มชัด ก่อนที่จะเริ่มต้นการเลกเชอร์ให้ นายฮกหลง ฟัง!
เมื่อได้ฟังน้ำเสียงที่ดูกระชุ่มกระชวย ระคนตื่นเต้นสุดประมาณ ไม่ต่างจากวัยรุ่นที่คุโชนไปด้วยไฟแห่งพลังของการทำงานแบบนี้ นายฮกหลง จึงเชื่ออย่างสนิทใจว่า ไอ้เจ้าสิ่งที่เรียกกันว่า “คลื่นความโน้มถ่วง” นี้ ต้องไม่ใช่เรื่องธรรมดาๆ อย่างแน่นอน
เอาล่ะ งั้นเราเริ่มกันด้วยคำถามแรกที่ใครๆ ก็อยากรู้กันก่อนเลยดีกว่า
ขอคำนิยามให้ชาวบ้านเข้าใจแบบง่ายๆ คลื่นความโน้มถ่วง คืออะไร?
เอาง่ายๆ เลยนะ! ผู้คร่ำหวอดวงการวิทยาศาสตร์ไทย เริ่มต้นการเลกเชอร์ที่ทุกคนรอคอยแล้ว!
คลื่นความโน้มถ่วง คืออะไร ? มีตัวอย่างง่ายๆ ที่ทุกคนน่าจะเห็นภาพได้ชัดๆ ก็คือ เวลาที่เราโยนก้อนหินลงไปในน้ำ เราจะเห็นแรงกระเพื่อมเป็นคลื่นวิ่งเป็นวงกลมออกไปจากก้อนหินที่หล่นลงไปในน้ำ ไอ้ตัวคลื่นน้ำนั้น จริงๆแล้ว น้ำไม่ได้เคลื่อนตามไปหมดหรอก แต่เป็นสภาพที่ยอดน้ำหรือผิวน้ำถูกรบกวน โดยคลื่นแรงที่ก้อนหินถูกโยนลงไปในน้ำ แต่ในทางฟิสิกส์ จริงๆ แล้ว คลื่นความโน้มถ่วงเกิดขึ้นได้กับสสารหรือทุกสิ่งที่มีมวล
...
โดยเรื่องนี้ต้องท้าวความถึง ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ภาคทั่วไป ของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ นักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ของโลก ที่ถูกคิดค้นมาตั้งแต่ปี ค.ศ.1915 หรือกว่า 100 ปีที่ผ่านมา ซึ่งระบุว่า คลื่นความโน้มถ่วง จะมีผลต่อสภาพแวดล้อม คือ ทำให้สภาพแวดล้อมรอบๆ ตัวของวัตถุนั้น มีสภาพของผิวอวกาศและเวลา รวมเรียกอวกาศ-เวลา (space-time) บิดงอเป็นผิวโค้ง ส่วนจะโค้งมากน้อยแค่ไหนนั้น ก็จะขึ้นอยู่กับสภาพรูปร่างของวัตถุ
เว้นแต่...จะเกิดแรงเฉพาะ เมื่อมีวัตถุที่มีมวลขนาดใหญ่ และเคลื่อนที่อย่างไม่ธรรมดา รวมถึงมีความเร่งในระดับสูง เช่น Black Hole หรือ หลุมดำ ซึ่งหากเกิดปรากฏการณ์แบบนั้น ก็จะทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงที่แรงและไปไกล จนอาจจะสามารถตรวจจับได้จากโลกของเรา!
อย่างไรก็ดี ด้วยความที่มันตรวจจับได้ยากยิ่งนี่เอง จึงทำให้ คำทำนาย ตามทฤษฎีดังกล่าว จึงยังรอการพิสูจน์ตรวจสอบเรื่อยมา......
ปริศนา 100 ปี ไอน์สไตน์ ไขได้เพราะ...?
อ.ชัยวัฒน์ เล่าให้ฟังอย่างออกรสออกชาติต่อไปว่า หลักฐานสุดท้ายที่สำคัญมากของ ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ที่รอคอยการพิสูจน์มาเป็นเวลากว่า 100 ปี ก็สิ้นสุดลง เอาในวันที่ 11 ก.พ. ค.ศ.2016 เมื่อ นักวิทยาศาสตร์จากหอสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงด้วยเลเซอร์อินเตอร์เฟอรอมีเตอร์ หรือ LIGO (ไลโก) (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ได้แถลงการค้นพบ "คลื่นความโน้มถ่วง" (Gravitational waves) ว่ามันมีอยู่จริง ตามที่ ไอน์สไตน์ ได้ทำนายไว้!
...
โดยรายงาน ของ LIGO ระบุว่า คลื่นความโน้มถ่วงที่ถูกค้นพบนี้ เกิดจากการรวมตัวกันของหลุมดำ 2 หลุมดำ ที่วิ่งวนเข้าหากัน และรวมตัวกันเป็นหลุมดำอันเดียว ซึ่งจากการคำนวณ พบว่าหลุมดำหนึ่ง มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 29 เท่า ส่วนอีกหลุมดำหนึ่งมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 36 เท่า แต่เมื่อรวมเป็นหลุมดำใหญ่เดียวกันพบว่า มีมวล 62 เท่าของดวงอาทิตย์ เท่ากับหายไป 3 เท่าของดวงอาทิตย์ โดยมวลที่หายไปนี่เอง ได้รับคำอธิบายว่า แปรเปลี่ยนไปเป็นพลังงานที่ทำให้เกิดคลื่นความโน้มถ่วงที่แรงมาก จนถูกจับได้จากโลก
ทั้งนี้ สิ่งที่เกิดขึ้นนี้อยู่ห่างไกลจากโลกของเราถึง 1,300 ล้านปีแสง ซึ่งถือว่าไกลมาก พูดง่ายๆ ก็คือ มันเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอดีต ซึ่งผ่านมานานถึง 1,300 ล้านปีมาแล้ว แต่พึ่งเดินทางมาถึงโลกเรา
ประโยชน์ที่เราจะได้จาก คลื่นความโน้มถ่วง คืออะไร?
จอมนักวิทยาศาสตร์ไทย กล่าวด้วยความมาดมั่นว่า วงการวิทยาศาสตร์ จะได้เครื่องมือใหม่ในการศึกษาจักรวาล รวมถึงการศึกษาทุกสิ่งทุกอย่างรอบตัวเรา เปรียบเทียบให้เห็นภาพชัดๆ ก็คงเหมือนตอนที่มนุษย์ค้นพบคลื่นวิทยุได้เป็นครั้งแรก โดยในอดีตก่อนค้นพบคลื่นวิทยุนั้น เราศึกษาธรรมชาติ โดยอาศัยแสงเป็นหลัก การศึกษาดวงดาวหรือจักรวาล ก็ศึกษาโดยใช้กล้องโทรทรรศน์แบบแสงเป็นหลักเท่านั้น แต่เมื่อค้นพบคลื่นวิทยุ ซึ่งก็คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เราก็สามารถใช้คลื่นนี้ไปศึกษาจักรวาลได้ ในส่วนที่แสงปกติมองไม่เห็น สำรวจไม่ได้ จนทำให้เกิดกล้องโทรทรรศน์วิทยุ กล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์ เหล่านี้ขึ้นมา จนทำให้เกิดการสรรหาความรู้ พัฒนาชนิดก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในอดีต ซึ่งการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงนี้ ก็คงทำให้วงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบันก้าวกระโดดไปได้คล้ายๆกัน
...
พยากรณ์ไว้ 100 ปี เหตุไฉน จึงเพิ่งพิสูจน์ได้
เพราะอะไรน่ะหรือ?... อ.ชัยวัฒน์ หัวเราะอย่างอารมณ์ดี ก่อนเลกเชอร์ให้นายฮกหลง ฟังต่อไปว่า... ก็เพราะมันตรวจจับได้ยากมากๆ น่ะสิ ลองคิดตามดูนะ ว่า ตรวจจับได้ยากแค่ไหน? การแถลงการค้นพบ เมื่อวันที่ 11 ก.พ.ที่ผ่านมา บอกว่า สัญญาณที่เค้ามั่นใจว่า คือ คลื่นความโน้มถ่วงที่ตรวจจับได้ เป็นผลจากคลื่นความโน้มถ่วง ทำให้อวกาศ-เวลา ที่หอสังเกตการณ์ไลโก ยืด-หด จากปกติในระดับมากที่สุดเพียง 1.0 คูณ 10 ยกกำลัง -21 หรือ หนึ่งในหนึ่งพันล้านล้านล้านส่วนเท่านั้น
ตรวจจับได้น้อยขนาดนี้ แล้วมั่นใจได้อย่างไรว่าถูกต้อง?
เอกวิทยาศาตร์แห่งสยามประเทศ กล่าวว่า... จริงๆ แล้ว สัญญาณนี้ถูกพบตั้งแต่ เมื่อ 14 ก.ย.ปีที่แล้ว และผ่านการตรวจสอบจนแน่ใจว่า มันไม่ได้เกิดขึ้นจากเหตุอื่นๆ เช่น แผ่นดินไหวหรือเหตุอื่นๆ ที่เป็นไปได้ทั้งหมด โดยที่การตรวจจับครั้งนี้ ถูกตรวจจับได้โดย หอสังเกตการณ์ไลโก สองแห่ง อยู่ที่ LIVING STON รัฐหลุยส์เซียน่า และที่ HANFORD รัฐวอชิงตัน ซึ่งอยู่ห่างกันถึง 4,000 กิโลเมตร! และสัญญาณตรวจจับได้ในเวลาต่างกัน เพียง 7 มิลลิวินาที ที่เป็นเวลาที่คลื่นความโน้มถ่วงเดินทางระหว่างหอสังเกตการณ์ไลโกสองแห่ง และทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณแหล่งกำเนิดของคลื่นความโน้มถ่วง ว่า เกิดจากสองหลุมดำที่อยู่ห่างจากโลก 1300 ล้านปีแสง
หากยังงงๆ ดูหนัง Interstellar อีกสักรอบ อาจได้ความกระจ่าง!
อ.ชัยวัฒน์ กล่าวปิดท้ายกับ นายฮกหลง ว่า สำหรับแฟนนักดูหนังวิทยาศาสตร์ ข่าวการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง ทำให้แฟนหนังวิทยาศาสตร์คึกคักขึ้นมาด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับหนังเรื่อง Interstellar ที่สร้างและออกฉายก่อนการค้นพบ คลื่นความโน้มถ่วง เพราะในหนังมีนักฟิสิกส์ชื่อดังอย่าง นายคิป ทอร์น (Kip Thorne) หนึ่งในผู้ร่วมการแถลงการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง มารับบทเป็นที่ปรึกษาในภาพยนตร์เรื่องนี้ด้วย โดยในเรื่องมีการอ้างอิงถึงการที่ พระเอกใช้คลื่นความโน้มถ่วง ส่งข่าวสารเป็นรหัสมอร์สย้อนเวลาถึงลูกสาว ให้ค้นพบวิธีช่วยมนุษยชาติส่วนหนึ่งรอดพ้นจากภัยพิบัติใหญ่คุกคามมนุษย์โลกได้ด้วย.
นายฮกหลง ทีมข่าวเฉพาะกิจไทยรัฐออนไลน์ รายงาน