หรือ “จักรวาลหมุน” แก้วิกฤต “ความเครียดฮับเบิล” ได้?

วันที่ 21 มีนาคม ค.ศ. 2025 คณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัว (University of Hawaii at Manoa) ตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ผลการศึกษาใหม่เชิงทฤษฎี พบว่า จักรวาลที่มีสภาพการหมุนรอบตัวเอง อาจแก้ปัญหาใหญ่ดาราศาสตร์ “ความเครียดฮับเบิล” (Hubble Tension) ได้

“เชื่อ คิดและทำ อย่างวิทยาศาสตร์” วันนี้ขอนำท่านผู้อ่านไปดูผลงานล่าสุดของคณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัว ว่าจะช่วยแก้ปัญหาความเครียดฮับเบิลได้อย่างไร? แก้ได้จริงแค่ไหน? “ความเครียดฮับเบิล” พ้นวิกฤตแล้วใช่ไหม? หรืออย่างไร? 

ความเครียดฮับเบิล

ก่อนไปดูผลงานใหม่ของคณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัว เราไปทบทวนเรื่องราว “ความเครียดฮับเบิล” อย่างเร็วๆ กันก่อน (รายละเอียดที่เจาะลึกมากขึ้นดู “วิกฤต” ความเครียดฮับเบิล” : จักรวาลขยายตัวเร็วเกินไป)

จุดเริ่มต้นของ “ความเครียดฮับเบิล” เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1929 เมื่อ เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble) ตีพิมพ์ผลงานการใช้กล้องโทรทรรศน์ที่เขาวิลสัน ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์ทรงพลังการขยายมากที่สุดเวลานั้น ส่องศึกษาจักรวาล แล้วก็พบว่า:

• กาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา เป็นเพียงหนึ่งในจำนวนกาแล็กซีมากมาย (นับแสนล้านกาแล็กซี ตามข้อมูลต่อๆ มา) ที่ประกอบเป็นจักรวาล
• แอนโดรเมดา (Andromeda) ซึ่งเคยเข้าใจกันตลอดมาว่า เป็น “เนบิวลา” อยู่ในกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรานั้น จริงๆ แล้วเป็นกาแล็กซีของตนเองเต็มตัว แถมยังใหญ่กว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเราถึงประมาณสองเท่า
• จักรวาลกำลังขยายตัว แทนที่จะเป็นจักรวาลแบบสภาวะคงที่ (Steady State Universe) ดังความเชื่อความเข้าใจในวงการวิทยาศาสตร์ตั้งแต่เก่าแก่โบราณกาล

ที่สำคัญและเป็น “หัวใจสำคัญ” เรื่องของเราวันนี้ คือ การค้นพบของ เอ็ดวิน ฮับเบิล ว่า จักรวาลของเรากำลังขยายตัวด้วยอัตราคงที่ซึ่งต่อมาเรียกกันเป็น “Hubble Constant” หรือ “ค่านิจฮับเบิล” โดยในการตีพิมพ์ครั้งแรก เอ็ดวิน ฮับเบิล ได้ค่านิจฮับเบิลเป็น 500 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก (km/s/Mpc)

แล้ว “ความเครียดฮับเบิล” คืออะไร ?  เกิดขึ้นได้อย่างไร ?

อย่างตรงๆมี 2 ประเด็นใหญ่

หนึ่ง คือ ความหมายและความสำคัญของค่านิจฮับเบิล

สอง คือ ความถูกต้องของค่านิจฮับเบิล

สำหรับประเด็นแรกความหมายของค่านิจฮับเบิลคืออัตราการขยายตัวของจักรวาลซึ่งมีความหมายอย่างเป็นรูปธรรมไปถึง “กำเนิด” และ “ความตาย” ของจักรวาลเอง...

ซึ่งในส่วนของกำเนิดก็เพราะค่านิจฮับเบิลชี้บอกว่าจักรวาลมีจุดกำเนิดคือ “Big Bang” หรือ “บิกแบง” และก็เป็นหลักฐานสำคัญที่สุด สนับสนุนว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปของไอน์สไตน์ถูกต้อง โดยไม่ต้องมี “ค่านิจจักรวาล” (cosmological constant) และทำให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป สามารถเดินหน้า จนกระทั่งกลายเป็นหนึ่งในสองทฤษฎีเสาหลักของวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ คู่กับทฤษฎีควอนตัม

แล้วในส่วน “ความตาย” ของจักรวาลล่ะ ?

เนื่องจากเป็นเรื่องในอนาคตที่ยังไม่เกิดขึ้นแต่ “ค่านิจฮับเบิล” ก็จะมีบทบาทช่วยในการพยากรณ์อนาคตวาระสุดท้ายของจักรวาลว่า จะเป็นแบบใด เมื่อ “ผนวก” กับข้อมูลรายละเอียดสภาพและความเคลื่อนไหวขององค์ประกอบทั้งหมดของจักรวาล

สำหรับประเด็นที่สอง ความถูกต้องของค่านิจฮับเบิล เป็นประเด็นเกิดขึ้นในภายหลัง (จากที่เอ็ดวิน ฮับเบิล ได้ค้นพบว่า จักรวาลกำลังขยายตัว) และอย่างตรงๆ ก็เกิดจากความก้าวหน้า ทั้งในส่วนความรู้เกี่ยวกับจักรวาล และเครื่องมือหรือเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าขึ้นมาก สำหรับการวัด “ค่านิจฮับเบิล” นั่นเอง ซึ่งสรุปอย่างตรงๆ ได้ว่า เกิดจากวิธีการวัดค่านิจฮับเบิลโดย 2 วิธีที่แตกต่างกัน (ที่ดีที่สุดเท่าที่มีอยู่) ซึ่งควรจะได้ “ผล” คือ ค่านิจฮับเบิลที่ “ดีขึ้น” หรือ “แม่นยำ” ขึ้น เพียงค่าเดียว...

แต่กลับได้ 2 ค่าที่แตกต่างกัน

2 วิธีแบบไหน ?  แตกต่างกันแค่ไหน ?

วิธีที่หนึ่ง : วัดค่านิจฮับเบิลจากข้อมูลหลักฐานที่โยงกับกำเนิดของจักรวาลโดยตรง คือ สิ่งที่ยังหลงเหลืออยู่ถึงปัจจุบันของบิกแบง เรียก “Cosmic microwave background radiation” หรือ CMB (รังสีไมโครเวฟฉากหลังคอสมิก) ซึ่งค่าดีที่สุดถึงล่าสุด คือ ประมาณ 67 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก

วิธีที่สอง : วัดค่านิจฮับเบิลโดยอาศัยแสงจากซูเปอร์โนวา ซึ่งอยู่ห่างไกลจากโลกมาก เป็นเสมือนกับ “แสงเทียน” หรือ “แสงไฟ” ทำหน้าที่เป็นหมุดหมายบอกระยะห่างจากโลกที่ใช้เป็นบรรทัดฐานได้ และก็ได้ค่านิจฮับเบิลถึงล่าสุด คือ ประมาณ 76 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก

เพื่อความเข้าใจง่ายๆวิธีการวัดค่านิจฮับเบิลทั้งสองวิธีมักถูกเรียกให้เห็นความแตกต่างว่า :

วิธีแรก เป็นวิธีวัดจากข้อมูลเชื่อมโยงถึงกำเนิดของจักรวาล เพราะรังสีไมโครเวฟฉากหลังคอสมิก เป็นเสมือนกับเสียง (หลักฐานการ) ระเบิดของบิกแบง ที่ยังเหลือยู่ถึงปัจจุบัน

วิธีที่สอง เป็นวิธีวัดจากหลักฐานข้อมูลใหม่หรือเป็นปัจจุบัน คือ ซูเปอร์โนวา

เมื่อเปรียบเทียบค่านิจฮับเบิลล่าสุดกับที่ เอ็ดวิน ฮับเบิล ใช้ ก็จะเห็นว่า ค่านิจฮับเบิลใหม่ทั้งสองค่า ต่ำ คือน้อยกว่าค่าของ เอ็ดวิน ฮับเบิล เองมาก

แต่วงการดาราศาสตร์ไม่ติดใจในประเด็นนี้ด้วยเหตุผลที่กล่าวไปแล้วว่าค่านิจฮับเบิลใหม่เป็นค่านิจฮับเบิลที่ได้จากทั้งองค์ความรู้เกี่ยวกับจักรวาลและเทคโนโลยีนี้ใช้ในการหาค่านิจฮับเบิลซึ่งดีกว่าเมื่อปีค.ศ. 1929 ของ เอ็ดวิน ฮับเบิล เองมาก

แล้วค่านิจฮับเบิลใหม่ทั้ง 2 ค่า คือ ประมาณ 67 กับ 76 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะพาร์เซก ซึ่งก็ดูจะไม่แตกต่างกันมากนัก จะจับมารวมกัน แล้วใช้ค่าเฉลี่ยเป็นค่านิจฮับเบิลจริงไม่ได้หรือ ?

ประเด็นนี้นักดาราศาสตร์ปัจจุบันก็จะประสานเสียงตรงกันว่า ไม่ได้ !

เพราะอะไร ?

เพราะค่านิจฮับเบิลทั้ง 2 ค่า ได้มาจากวิธีการหา 2 วิธี ที่แตกต่างกัน แต่มีฐานที่หนักแน่นทางวิทยาศาสตร์เท่ากัน ยกเว้นถ้ามีการค้นพบอย่างปฏิเสธไม่ได้ว่า วิธีใดวิธีหนึ่ง หรือทั้งสองวิธี มีข้อบกพร่อง...หรือผิด !

แต่ถึงขณะนี้ทั้งสองวิธี “ยังมั่นคง” และผลการวัดตั้งสองค่า ก็ยัง “ยืนยง” ไม่ขยับเข้าใกล้กันอย่างมีนัยยะทางวิทยาศาสตร์...

จนกระทั่ง “ความเครียดฮับเบิล” กลายเป็นปัญหาใหญ่ทางดาราศาสตร์ระดับ “วิกฤต”

ประวัติย่อ “จักรวาลหมุน”

ความคิดเรื่อง “จักรวาลหมุน” จริงๆ แล้วก็มิใช่ความคิด “แปลก” หรือ “ใหม่” เพราะมนุษย์ก็ได้เห็นและทราบว่าแทบจะทุกสิ่งในจักรวาลล้วนมีการหมุนรอบตัวเอง ดังเช่น โลก ดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ของโลกและดวงจันทร์ของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ ดาวนิวตรอนส่วนใหญ่ (บรรดาพัลซาร์) กาแล็กซีทางช้างเผือกของเราเอง และบรรดากาแล็กซีมหาศาลที่ประกอบเป็นจักรวาลที่ “เห็น” และ “ศึกษา” ได้...

และเมื่อปี ค.ศ. 1949 เคิร์ต เกอเดล (Kurt Godel: ค.ศ. 1906-1978) ก็เป็นนักวิทยาศาสตร์คนแรกเสนอความคิดเรื่อง “จักรวาลหมุน” อย่างเป็นวิทยาศาสตร์ในวารสาร Reviews of Modern Physics สรุปเป็นสาระใหญ่ได้ว่า:

ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปของไอน์สไตน์ จักรวาลของเราเป็นจักรวาลที่กำลังหมุนรอบตัวเองได้...

แต่มีเงื่อนไขว่า ค่านิจจักรวาล (Cosmological Constant) ของไอน์สไตน์จะต้องมีค่าเป็นลบ เพื่อ “ต้าน” แรงหนีศูนย์กลางจากการหมุนของจักรวาล เพื่อให้จักรวาลมีเสถียรภาพ

หลังเคิร์ต เกอเดล ก็มีนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ เสนอความคิดเรื่องจักรวาลหมุนรวมทั้งสตีเฟน ฮอร์คิงด้วย ที่เขียนบทความวิชาการชื่อ “On the Rotation of the Universe” ตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ในปี ค.ศ. 1969

แต่ถึงแม้จะมีการกล่าวถึงและเสนอความคิดเกี่ยวกับ “จักรวาลหมุน” หลังเคิร์ต เกอเดลค่อนข้างมาก ทว่าโดยภาพรวมสำหรับวงการวิทยาศาสตร์ก็ไม่มีเรื่องเกี่ยวกับ “จักรวาลหมุน” ปรากฏเป็นข่าวใหญ่มากนัก ปัญหาใหญ่ก็คือ เรื่องของจักรวาลหมุนเป็นเรื่องที่ “ตรวจสอบ” หรือ “ทดสอบ” ได้ยาก...

และการสังเกตให้เห็นเป็นที่ประจักษ์อย่างตรงๆ ก็ “ยาก” อย่างที่สุด ด้วยเหตุผลที่ดูจะง่ายๆ ว่าเราจะสังเกตเห็นการหมุนของจักรวาลได้โดยตรง ก็โดยการต้องเดินทางออกไปนอกจักรวาลแล้วหันกลับมาดูจักรวาล

จากนี้ก็จึงมาถึงผลงานใหม่ของคณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัว ซึ่งถ้า “ใช่” หรือ “ถูกต้อง” ก็จะเป็นทั้ง “หลักฐาน” ว่าจักรวาลของเราเป็นจักรวาลที่กำลังหมุนและก็จะช่วยดับวิกฤต “ความเครียดฮับเบิล” ด้วย

ความคิดใหม่ “จักรวาลหมุน” ดับวิกฤตความเครียดฮับเบิล!

ในรายงานของคณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัว ซึ่งตั้งชื่อรายงานอย่างตรงประเด็นว่า “Can rotation solve the Hubble Puzzle?” (“การหมุนแก้ปัญหาชวนพิศวงฮับเบิลได้หรือไม่?”) คณะนักวิทยาศาสตร์เริ่มต้นจากการพยายามตรวจสอบผลการวัดค่านิจฮับเบิลจาก 2 วิธี ที่ได้ผลออกมาเป็น 2 ค่า โดยในขณะเดียวกันก็พยายามหาคำอธิบายว่า ถ้าค่านิจฮับเบิลทั้ง 2 ค่า “ถูกต้องพอๆ กัน” ด้วย

คณะนักวิทยาศาสตร์ใช้วิธีการทางทฤษฎี โดยเริ่มต้นจากทฤษฎีความโน้มถ่วงของนิวตัน เพื่อทดสอบ “ความคิด” ว่ามาถูกทางหรือไม่

ตามรายงานของคณะนักวิทยาศาสตร์แล้วพวกเขา “ลอง” หรือ “บังเอิญ” ทำให้ “จักรวาลหมุน” เพื่อดูว่าจะมีอะไรเกิดขึ้นหรือไม่?

แล้วก็พบ “อย่างประหลาดใจ” ว่า เมื่อจักรวาลหมุนด้วยอัตราเร็วการหมุน...ที่ช้ามาก ก็ได้ค่าการขยายตัวของจักรวาล คือ ค่านิจฮับเบิลเปลี่ยนไป

นอกเหนือไปจากรายละเอียดการคำนวณซึ่งเต็มไปด้วยสมการต่างๆ มากมาย บทสรุปที่คณะนักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบคือ จักรวาลหมุนแก้ปัญหา...หรือดับวิกฤต...ความเครียดฮับเบิลได้ โดยไม่ต้องไปแก้...หรือปรับ...กฎของฟิสิกส์สำหรับโครงสร้างของจักรวาลหรือสำหรับการคำนวณหาค่านิจฮับเบิลแต่อย่างใด

แล้วคณะนักวิทยาศาสตร์ก็คำนวณหาว่าจักรวาลจะต้องหมุนรอบตัวเร็วแค่ไหน ก็แก้ไขปัญหาความเครียดฮับเบิลได้

ผลที่ได้ออกมาคือ จักรวาลก็เพียงแต่หมุนตัวอย่างช้าๆ มาก โดยใช้เวลาถึงประมาณ 5 ล้านล้านปี จึงจะหมุนรอบตัวครบหนึ่งรอบ ซึ่งหมายความว่า จักรวาลของเรา ตั้งแต่กำเนิดมาจากบิกแบง ก็ยังหมุนรอบตัวไปได้ไม่มาก เพราะจักรวาล (เพิ่ง) เกิดเพียงเมื่อประมาณหนึ่งหมื่นสามพันแปดร้อยล้านปีเท่านั้น

วิกฤต “ความเครียดฮับเบิล” จบแล้วใช่ไหม ?

คำตอบตรงๆคือ ยังไม่จบ !

ส่วนหนึ่งก็มาจากคณะนักวิทยาศาสตร์เจ้าของผลงานใหม่เองที่ยอมรับว่าผลที่ได้เสนอออกมาเป็นเพียงผลงานแรกๆที่ดูจะให้คำตอบเพื่อแก้ไขปัญหาความเครียดฮับเบิลได้แต่ก็ยังไม่ “หมดจด” เพราะยังมี “คำถาม” ที่ยังจะต้องตอบให้ได้ต่อไปอีกมาก

แผนต่อไปของคณะนักวิทยาศาสตร์คือ ปรับปรุงแบบจำลองจักรวาลของคณะให้ถูกต้องขึ้นอีก ดังเช่น นำทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปของไอน์สไตน์เข้ามาใช้ด้วย โดยมีเป้าหมายสำคัญ คือ สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของจักรวาลหมุน ที่จะทดสอบค้นหาหลักฐานหรือสัญญาณ “การหมุน” อย่างแสนช้าของจักรวาลได้

แล้วนักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ หรือวงการวิทยาศาสตร์ทั่วไปล่ะ ?

โดยภาพรวมผลงานใหม่ของคณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัวได้รับความสนใจมาก แต่ก็ยังไม่มีเสียงตอบรับอย่างแข็งขันกับผลงานใหม่

ผู้เขียนเชื่อว่าส่วนหนึ่งคงกำลังศึกษาและรอผลการทำงานต่อเนื่องตามความตั้งใจของคณะนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยฮาวายที่มานัวอยู่...

แต่ส่วนใหญ่กำลังศึกษามองหาคำตอบสำหรับการแก้วิกฤตความเครียดฮับเบิลด้วยวิธีที่แตกต่างออกไปอีก...

ซึ่งก็รวมไปถึงสาเหตุที่เกี่ยวโยงกับ “สสารมืด”  “พลังงานมืด” หรือตัว “กฎของฮับเบิล” (Hubble Law) เองด้วย

ผู้เขียนเชื่อว่าอีกไม่นานก็จะมีผลงานใหม่เกี่ยวกับการแก้วิกฤตความเครียดฮับเบิลให้ “ขบ” และ “คิด” กัน

ส่วนการออกไปนอกจักรวาล แล้วหันกลับมาดูว่า จักรวาลหมุนจริงหรือไม่? เร็วหรือช้าแค่ไหน? ก็ต้องรอกันอีกนานมาก กว่าที่มนุษย์...ถ้าอยู่ถึง...จะเดินทางออกนอกจักรวาลได้ แม้แต่การส่งยานอวกาศหุ่นยนต์ (ไม่มีมนุษย์ไปด้วย) เดินทางออกนอกจักรวาลก็เช่นเดียวกัน...

ยกเว้น “เยี่ยงนิยายวิทยาศาสตร์” หรือ “วิทยาศาสตร์เหนือจินตนาการวันนี้” แล้วมี “ใคร” หรือ “อะไร” ส่งข่าวสารมา “บอก” เราบนโลก

แล้วท่านผู้อ่านล่ะครับ  คิดอย่างไรกันบ้าง?