- บทความใหม่ใน Physical Review D ตีความ Big Bang ไม่ใช่จุดเริ่มต้นของทุกสิ่ง แต่เป็นผลจาก การเด้งกลับ (bounce) ที่เกิดขึ้นภายในหลังการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงซึ่งสร้างหลุมดำขนาดมหึมา
- แบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐานอธิบายโครงสร้างและวิวัฒนาการของจักรวาลด้วย Big Bang, cosmic inflation และพลังงานมืด แต่ยังทิ้งปัญหาพื้นฐานเรื่องภาวะเอกฐานและองค์ประกอบที่ยังไม่ถูกสังเกตโดยตรง
- แบบจำลองใหม่นำ หลักการกีดกันเชิงควอนตัม มาใช้ เพื่อแสดงว่าสสารที่กำลังยุบตัวจะไม่ถูกอัดแน่นจนเป็นอนันต์ แต่หยุดที่สภาวะความหนาแน่นสูงแล้วเปลี่ยนกลับไปเป็นการขยายตัวได้
- การเด้งกลับถูกพิจารณาอยู่ภายในหลักการพื้นฐานของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและกลศาสตร์ควอนตัม และมองว่าไม่จำเป็นต้องอาศัยฟิสิกส์เชิงคาดเดาอย่างสนามแปลกใหม่หรือมิติเพิ่มเติม
- หากการสังเกตยืนยันได้ว่าจักรวาลไม่ได้แบนราบโดยสมบูรณ์ แต่มี ความโค้งของอวกาศเป็นบวก เล็กน้อย ก็อาจเป็นหลักฐานสำคัญของแบบจำลองจักรวาลที่มีต้นกำเนิดจากการเด้งกลับ
แบบจำลองที่มอง Big Bang เป็นการเด้งกลับ ไม่ใช่จุดเริ่มต้น
- บทความใหม่ที่ตีพิมพ์ใน Physical Review D เสนอว่า Big Bang อาจไม่ใช่จุดเริ่มต้นของทุกสิ่ง แต่เป็นผลจากการเด้งกลับที่เกิดขึ้นภายในหลุมดำขนาดมหึมาซึ่งเกิดจาก การยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วง
- แบบจำลองนี้เรียกว่า black hole universe โดยมองว่ามันอธิบายต้นกำเนิดของจักรวาลในแบบที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง แต่ยังตั้งอยู่บนพื้นฐานของฟิสิกส์และการสังเกตที่เป็นที่รู้จัก
- ลำดับเหตุการณ์คือกลุ่มสสารที่หนาแน่นเกินยุบตัวลงด้วยแรงโน้มถ่วง เมื่อไปถึงความหนาแน่นสูงมากแล้วก็เด้งกลับแทนที่จะเกิดภาวะเอกฐาน และนำไปสู่ระยะการขยายตัวใหม่
ช่องว่างที่แบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐานทิ้งไว้
- แบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐานอธิบายโครงสร้างและวิวัฒนาการของจักรวาลได้สำเร็จ โดยอาศัย Big Bang และ cosmic inflation หรือการขยายตัวอย่างรวดเร็วของเอกภพยุคแรก
- แต่แบบจำลอง Big Bang เริ่มต้นจาก ภาวะเอกฐาน ที่มีความหนาแน่นเป็นอนันต์ ซึ่งเป็นจุดที่กฎฟิสิกส์ใช้การไม่ได้
- เพื่ออธิบายโครงสร้างขนาดใหญ่ของจักรวาล นักฟิสิกส์จึงนำระยะ inflation ที่ขับเคลื่อนด้วยสนามที่ไม่รู้จักและมีคุณสมบัติแปลกประหลาดเข้ามา
- การขยายตัวแบบเร่งที่สังเกตเห็นในปัจจุบันยังต้องอาศัยองค์ประกอบปริศนาอีกอย่างคือ พลังงานมืด
- แบบจำลองมาตรฐานทำงานได้ดี แต่พึ่งพาองค์ประกอบใหม่ที่ยังไม่ถูกสังเกตโดยตรง และยังทิ้งคำถามอย่าง “ทุกสิ่งมาจากไหน”, “ทำไมจึงเริ่มต้นในลักษณะนี้” และ “ทำไมจักรวาลจึงแบน เรียบ และใหญ่เช่นนี้”
การเกิดการเด้งกลับแทนภาวะเอกฐานภายในหลุมดำ
- แบบจำลองใหม่นี้ไม่ได้ไล่ย้อนจักรวาลที่กำลังขยายตัวกลับไป แต่พิจารณาว่าเกิดอะไรขึ้นภายในเมื่อ สสารที่หนาแน่นเกิน ยุบตัวลงด้วยแรงโน้มถ่วง
- กระบวนการที่ดาวยุบตัวเป็นหลุมดำเป็นเรื่องคุ้นเคย แต่ภายใน ขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นบริเวณที่ไม่มีสิ่งใดหลุดออกมาได้ ยังคงเป็นปริศนา
- Roger Penrose พิสูจน์ในปี 1965 ว่าภายใต้เงื่อนไขทั่วไป การยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงควรนำไปสู่ภาวะเอกฐาน และ Stephen Hawking กับคนอื่น ๆ ได้ขยายแนวคิดนี้ต่อ
- ทฤษฎีบทภาวะเอกฐานเหล่านี้สนับสนุนแนวคิดว่าภาวะเอกฐานอย่าง Big Bang นั้นหลีกเลี่ยงไม่ได้
- Penrose ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมในปี 2020 จากผลงานนี้
- อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีบทเหล่านี้พึ่งพา ฟิสิกส์คลาสสิก ซึ่งใช้กับวัตถุขนาดมหภาค
- ที่ความหนาแน่นสุดขั้ว จำเป็นต้องรวมผลของกลศาสตร์ควอนตัมซึ่งควบคุมโลกจุลภาคของอะตอมและอนุภาคเข้าไปด้วย และนั่นอาจทำให้ข้อสรุปเปลี่ยนไป
ผลลัพธ์ทางคณิตศาสตร์และเงื่อนไขทางฟิสิกส์ของบทความใหม่
- บทความแสดงให้เห็นว่าการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงไม่จำเป็นต้องจบลงที่ภาวะเอกฐานเสมอไป และนำเสนอ คำตอบเชิงวิเคราะห์ที่แม่นตรง โดยไม่ใช้การประมาณ
- ในทางคณิตศาสตร์ คำนวณได้ว่าเมื่อเข้าใกล้ภาวะเอกฐานที่อาจเกิดขึ้น ขนาดของจักรวาลจะเปลี่ยนแปลงตาม ฟังก์ชันไฮเพอร์โบลิก ของเวลาเชิงจักรวาล
- คำตอบนี้อธิบายกระบวนการที่เมฆสสารซึ่งกำลังยุบตัวไปถึงสภาวะความหนาแน่นสูง แล้วเด้งออกด้านนอกเข้าสู่ระยะการขยายตัวใหม่
- แก่นสำคัญที่ทำให้การเด้งกลับเป็นไปได้คือ หลักการกีดกันเชิงควอนตัม
- เฟอร์มิออนสองตัวที่เหมือนกันไม่สามารถอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกัน เช่น สปินเดียวกัน ได้
- กฎนี้ทำให้อานุภาคในสสารที่กำลังยุบตัวไม่สามารถถูกอัดแน่นอย่างไร้ขีดจำกัด
- ผลคือการยุบตัวหยุดและย้อนกลับ และภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม การเด้งกลับอาจไม่เพียงเป็นไปได้ แต่หลีกเลี่ยงไม่ได้
- การเด้งกลับนี้เกิดขึ้นภายในกรอบที่ผสาน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งใช้กับสเกลใหญ่ เช่น ดาวและกาแล็กซี เข้ากับหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัม
- แบบจำลองมองว่าไม่จำเป็นต้องใช้สนามแปลกใหม่ มิติเพิ่มเติม หรือฟิสิกส์เชิงคาดเดา
คำอธิบายทางเลือกต่อ inflation และพลังงานมืด
- จักรวาลที่ปรากฏหลังการเด้งกลับอาจมีหน้าตาคล้ายจักรวาลปัจจุบันมาก
- ยิ่งไปกว่านั้น การเด้งกลับยังอธิบายว่าสร้างระยะการขยายตัวแบบเร่งสองช่วงที่แตกต่างกัน คือ inflation และ พลังงานมืด ได้อย่างเป็นธรรมชาติ
- การตีความนี้มองว่าสองช่วงดังกล่าวไม่ได้มาจากสนามสมมุติ แต่เกิดจาก ฟิสิกส์ของการเด้งกลับเอง
คำทำนายที่ตรวจสอบได้และเบาะแสจากการสังเกต
- จุดแข็งอย่างหนึ่งของแบบจำลองคือการให้ คำทำนายที่ตรวจสอบได้
- แบบจำลองนี้ทำนายว่าจักรวาลไม่ได้แบนราบอย่างแม่นยำ แต่ต้องมี ความโค้งของอวกาศเป็นบวก เล็กน้อยแต่ไม่เป็นศูนย์
- สิ่งนี้ตีความได้ว่าเป็นร่องรอยของภาวะหนาแน่นเกินเล็กน้อยในยุคแรกที่กระตุ้นให้เกิดการยุบตัว
- หมายความว่าจักรวาลมีความโค้งเล็กน้อย คล้ายพื้นผิวโลก
- หากการสังเกตในอนาคต เช่น ภารกิจ Euclid ที่กำลังดำเนินอยู่ ยืนยันความโค้งเป็นบวกขนาดเล็กได้ ก็อาจเป็นเบาะแสสำคัญว่าจักรวาลเกิดจากการเด้งกลับลักษณะนี้
- แบบจำลองนี้ยังทำนายอัตราการขยายตัวของจักรวาลปัจจุบันด้วย และมองว่าคำทำนายนั้นได้รับการตรวจสอบแล้ว
คำถามต่อเนื่องสู่การวิจัยจักรวาลยุคแรกและสสารมืด
- แบบจำลอง black hole universe ไม่ได้หยุดอยู่แค่การแก้ปัญหาเชิงเทคนิคของจักรวาลวิทยามาตรฐาน แต่อาจให้เบาะแสใหม่ต่อปริศนาอื่น ๆ เกี่ยวกับจักรวาลยุคแรกด้วย
- คำถามที่อาจเชื่อมโยงกันได้ ได้แก่ ต้นกำเนิดของหลุมดำมวลยิ่งยวด ธรรมชาติของสสารมืด และการก่อตัวกับวิวัฒนาการของกาแล็กซีแบบลำดับชั้น
- ภารกิจอวกาศในอนาคตอย่าง Arrakhis มีแผนศึกษ่าโครงสร้างกระจายตัวที่ตรวจจับได้ยากด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินแบบดั้งเดิม
- เป้าหมายรวมถึง stellar halo ซึ่งเป็นโครงสร้างทรงกลมของดาวและกระจุกดาวทรงกลมที่ล้อมรอบกาแล็กซี
- รวมถึง กาแล็กซีบริวาร ซึ่งเป็นกาแล็กซีขนาดเล็กที่โคจรรอบกาแล็กซีที่ใหญ่กว่า
- การสังเกตเหล่านี้อาจช่วยให้เข้าใจสสารมืดและวิวัฒนาการของกาแล็กซี
- วัตถุทึบหนาแน่นที่เหลืออยู่ เช่น หลุมดำที่ก่อตัวในระยะยุบตัวและรอดผ่านการเด้งกลับมาได้ อาจเชื่อมโยงกับปรากฏการณ์เหล่านี้
มุมมองต่อสถานะของเราในจักรวาล
- ในกรอบ black hole universe จักรวาลที่สังเกตได้ทั้งหมดอยู่ภายในหลุมดำที่ก่อตัวขึ้นใน จักรวาลแม่ ที่ใหญ่กว่า
- จากมุมมองนี้ ตำแหน่งของมนุษย์ไม่ได้พิเศษ และต่างจากแนวคิดโลกเป็นศูนย์กลางที่มองว่าโลกอยู่ใจกลางจักรวาล
- แบบจำลองนี้มองจักรวาลไม่ใช่ฉากที่ทุกสิ่งถือกำเนิดจากความว่างเปล่า แต่เป็นความต่อเนื่องของ วัฏจักรระดับจักรวาล ที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง กลศาสตร์ควอนตัม และความเชื่อมโยงลึกซึ้งระหว่างทั้งสอง
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
เป็นบทสรุปที่ผู้เขียนบทความวิทยาศาสตร์เขียนเอง จึงอ่านได้เรียบร้อยดี แม้จะมีความเสี่ยงจากการทำให้เรียบง่ายเกินไป แต่อย่างน้อยก็หมดความเป็นไปได้ที่ผู้เขียน ไม่เข้าใจวิทยาศาสตร์พื้นฐาน
อย่างไรก็ดี ผมกังวลกับโลกที่นักวิจัยถูกประเมินจากความไวรัลของบล็อกโพสต์ มากกว่าจากผลกระทบของงานวิจัย
https://www.amazon.com/World-Physics-Library-Literature-Anti...
บทความนี้ไม่ได้ตั้งอยู่บนทฤษฎีการบริหารจัดการหรืออุปมาเชิงสถาบัน แต่ตั้งอยู่บนบทความฟิสิกส์ (arXiv:2505.23877)
สิ่งที่บทความวิชาการเสนอจริง ๆ คือ บิกแบงอาจเป็น การดีดกลับของแรงโน้มถ่วง ภายในหลุมดำที่ก่อตัวขึ้นในจักรวาลแม่ที่ใหญ่กว่า แรงดันดีเจนเนอเรซีเชิงควอนตัมหยุดการยุบตัวก่อนที่จะเกิดภาวะเอกฐาน จากภายนอกมันดูเหมือนหลุมดำ แต่จากภายในมันคลี่ออกเป็นการขยายตัว 13.8 พันล้านปี พูดสั้น ๆ คือเป็นโมเดลการยุบตัวเชิงสัมพัทธภาพที่มีการแก้ไขเชิงควอนตัม ซึ่งหลีกเลี่ยงภาวะเอกฐาน รวมความโค้งลบเล็กน้อยและช่วงที่คล้าย inflation ตามธรรมชาติ และให้คำทำนายที่ตรวจสอบได้
ข้อเสนอนี้คือให้พิจารณากรณีในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่เมฆสสารทรงกลมขนาดใหญ่และเบาบางยุบตัวลง ในกระบวนการนั้นจะเกิดขอบฟ้าเหตุการณ์ขึ้น หลังจากนั้นจากภายนอกมันจะดูเหมือนหลุมดำธรรมดา และเราไม่สามารถเห็นวิวัฒนาการภายในได้อีก ภายในมีเมฆสสาร เปลือกสุญญากาศขนาดใหญ่ และขอบฟ้าเหตุการณ์
กลศาสตร์ควอนตัมชี้ว่า เนื่องจากแรงดันดีเจนเนอเรซี สมการสถานะในตอนแรกดูเหมือน “ฝุ่นเบาบาง” แต่เมื่อถึงจุดหนึ่งจะเข้าใกล้ “อัดไม่ได้” ภายใต้สมมติฐานและการประมาณหลายอย่าง ได้คำตอบที่ภายในดีดกลับออกมาเพราะแรงดันดีเจนเนอเรซี และจากมุมมองภายใน ดูเหมือนจะเกิดค่าคงที่จักรวาลปรากฏขึ้น โดยขอบฟ้าเชิงจักรวาลวิทยาสอดคล้องกับขอบฟ้าหลุมดำที่มองจากภายนอก
ตลอดทั้งบทความ ผู้เขียนใส่ค่าตัวเลขคร่าว ๆ แล้วอ้างว่าขนาด มวล อายุ และค่าคงที่จักรวาลที่ปรากฏของเอกภพที่เราสังเกตได้สอดคล้องกับกลไกนี้ และจัดการกับ perturbation กับ anisotropy ของรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลด้วยการอธิบายแบบกว้าง ๆ หากมันทำงานได้จริงก็คงยอดเยี่ยมมาก แต่ผมยังไม่แน่ใจว่าโมเดลนี้ตั้งอยู่ได้อย่างถูกต้องภายในตัวเองหรือไม่ และดูเหมือนมีการอธิบายแบบกว้าง ๆ อยู่มาก การปรับให้เข้ากับเอกภพที่สังเกตได้จริงก็ยังไม่น่าเชื่อถือพอ
ผมห่างจากจักรวาลวิทยามาหลายปีแล้ว และไม่ใช่นักฟิสิกส์แต่เป็นนักคณิตศาสตร์ ดังนั้นควรรับการประเมินนี้อย่างระมัดระวังมาก ๆ เป็นการอ่านจาก preprint บน arXiv และผมไม่ได้ไล่ตามการคำนวณกับเอกสารอ้างอิงทั้งหมด
เพิ่มเติมคือดูเหมือนจะไม่ได้กล่าวถึงเสถียรภาพบริเวณใกล้การดีดกลับด้วย ผมคิดว่าบริเวณนั้นมี ความไม่เสถียรแบบ anisotropic ชนิด BKL ที่เป็นที่รู้จักอยู่แล้ว สำหรับพารามิเตอร์ที่เหมาะสม การดีดกลับอาจเกิดขึ้นก่อนที่ความไม่เสถียรนั้นจะโตขึ้น หรือบทความ/เอกสารอ้างอิงอาจอ้างว่าเมื่อใส่ตัวเลขให้ตรงกับเอกภพที่สังเกตได้แล้วเป็นเช่นนั้น แต่ผมอาจพลาดไปก็ได้ ถึงอย่างนั้น หากทุกอย่างลงตัวจริง แม้จะไม่เสถียร โมเดลนี้เองก็น่าทึ่ง
ยากจะจินตนาการว่า จักรวาล 4 มิติ ต้องใหญ่แค่ไหนถึงจะบรรจุจักรวาลของเราได้ และถ้ามีชั้นมากกว่านั้นก็จะยิ่งใหญ่จนไม่สมเหตุสมผลยิ่งขึ้น ในทางกลับกัน ภายในจักรวาลของเราอาจมีจักรวาลระนาบจำนวนมากนับไม่ถ้วนอยู่ได้อย่างง่ายดาย
หากแก่นของบทความคือ fermion bounce เมื่อพิจารณาปริมาณสสารและพลังงานที่เรารู้จัก มันต้องเป็นหลุมดำที่มหึมามาก และทำให้อยากรู้ว่ามันอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบใดกว่าจะโตได้ถึงขนาดนั้น
อย่างไรก็ดี ทฤษฎีและการคาดเดาเรื่องจักรวาลหลุมดำมีมานานแล้ว และเป็นความคิดที่น่าจะผุดขึ้นมาได้ตามธรรมชาติเมื่อเรียนรู้แนวคิดขอบฟ้าเหตุการณ์ จึงอยากให้ยอมรับประเด็นนี้มากกว่าการเรียกเพียงว่าเป็น “ทางเลือกที่ถอนรากถอนโคนและน่าทึ่ง” จุดต่างอยู่ที่ คำตอบเชิงวิเคราะห์
ทฤษฎีนี้มีปัญหาหรือคำถามอยู่สองอย่าง
อย่างแรก ต้องมี เอกภพแม่ ที่ไม่ได้ก่อตัวขึ้นภายในหลุมดำ ถ้าอย่างนั้นก็ต้องมีกลไก “การกำเนิดเอกภพ” แบบที่สอง ซึ่งเราอาจไม่มีทางรู้ได้จากภายในเอกภพลูก สุดท้ายก็เหมือนเปลี่ยนจากสนามนิรนามที่มีคุณสมบัติประหลาด มาเป็นเอกภพแม่นิรนามที่มีคุณสมบัติประหลาดแทน จึงดูไม่ค่อยได้ตอบคำถามจริง ๆ ว่า “เอกภพของเราเริ่มต้นได้อย่างไร”
อย่างที่สอง หลุมดำในเอกภพแม่ต้องบรรจุสสารทั้งหมดที่เราเห็นไว้ ดังนั้นจึงต้องใหญ่กว่าหลุมดำใด ๆ ที่รู้จักในเอกภพของเรามาก จึงน่าสงสัยว่าหลุมดำที่ใหญ่กว่าหลุมดำที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักถึง 750,000 ล้านเท่าจะก่อตัวได้อย่างไร
ในแบบจำลองหลุมดำอย่างคำตอบของ Schwarzschild มีบริเวณ ปริภูมิ-เวลาแบบราบเชิงเส้นกำกับ ซึ่งจากมุมมองของเอกภพเราแล้วเป็นส่วนหนึ่งของหลุมดำ เรื่องเล่าว่ามีบางสิ่งเกิดขึ้นใกล้ภาวะเอกฐานแล้วเกิดเอกภพใหม่ขึ้น จึงไม่ได้ฟังดูบ้าบอขนาดนั้น
หากเอกภพของเราเป็นลูกของเอกภพอื่น และเอกภพนั้นก็เป็นลูกของเอกภพอื่นอีกที ก็เข้ากันได้กับแบบจำลองพหุเอกภพที่พยายามตอบปัญหาอย่าง “ทำไมพารามิเตอร์ของเอกภพจึงเป็นแบบนี้” เราอาจแค่โชคดีที่อยู่ในเอกภพที่เราอาศัยอยู่ได้ หรืออาจมีการคัดเลือกโดยธรรมชาติในทำนองว่าเอกภพที่สร้างหลุมดำได้มากกว่าจะมีลูกมากกว่า
ส่วนขนาดสัมพัทธ์ของหลุมดำแม่นั้น เอกภพไม่จำเป็นต้องอยู่ภายใต้การอนุรักษ์พลังงานในความหมายทั่วไปเสมอไป แนวคิดหนึ่งคือพลังงานยึดเหนี่ยวโน้มถ่วงของเอกภพมีค่าเท่ากับค่าตรงข้ามของมวลรวมทั้งเอกภพ ทำให้ผลรวมเป็นศูนย์ ดังนั้นการมีปริมาณมากหรือน้อยกว่านี้ก็ไม่ได้ละเมิดอะไร
กระบวนการนั้นจะวนซ้ำตลอดกาลหรือไม่ สูญเสียพลังงานในการเด้งกลับหรือไม่ และถ้าสูญเสียแล้วพลังงานไปที่ไหนและอย่างไร เป็นอีกคำถามหนึ่ง
เรื่องที่หลุมดำของเอกภพแม่ต้องใหญ่กว่ามากนั้น ทั้งถูกและไม่ถูก เพราะไม่ได้พิจารณา การหดตัว ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ สถานการณ์อย่างการเอาบันไดยาว 100 ฟุตใส่เข้าไปในโรงนาขนาด 10 ฟุตก็เป็นไปได้
เหนืออื่นใด การจะตีพิมพ์ไม่จำเป็นต้องรู้ทุกอย่างทั้งหมดในคราวเดียว ถ้าเป็นอย่างนั้นคงไม่มีใครออกบทความวิจัยได้เลย การมีคำวิจารณ์เป็นเรื่องดี และคำวิจารณ์นั้นก็นำไปสู่งานถัดไป
เราก็ไม่รู้ด้วยว่าเอกภพของเราใหญ่หรือเล็กเมื่อเทียบกับเอกภพอื่น การเปรียบเทียบขนาดระหว่างเอกภพมีความหมายหรือไม่ และถ้ามีควรทำอย่างไรก็ยังไม่รู้ บิ๊กแบงเองอาจเป็นการคาดเดาครั้งใหญ่ที่สุดในวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ก็ได้
เคยอ่านที่ไหนสักแห่งว่า เอกภพ 3 มิติ ของเราอาจอยู่ภายในหลุมดำ 4 มิติ คำอธิบายคือเมื่อข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำเข้าไป พิกัดรัศมีจะกลายเป็นเหมือนเวลา จึงสูญเสียองศาอิสระเชิงพื้นที่ไปหนึ่งมิติ ขณะที่การเคลื่อนที่ในแนวสัมผัสยังทำได้อยู่ จึงกลายเป็นเอกภพ N-1 มิติ
ดังนั้นเอกภพ 3 มิติของเราอาจเป็นสสารที่ตกลงไปในหลุมดำ 4 มิติ และหลุมดำ 3 มิติของเราอาจบรรจุเอกภพ Flatland 2 มิติไว้ก็ได้ เอกภพ 4 มิติภายนอกก็อาจอยู่ในหลุมดำ 5 มิติอีกที และดำเนินต่อไปเช่นนี้
เคยเดาว่าเป็น c เพราะน่าจะเป็นค่าคงที่ บางทีค่าคงที่ทั้งหมดอาจเป็นเศษซากที่ถูกทำให้เป็นสปาเกตตีจากเอกภพระดับสูงกว่าก็ได้
ยิ่งไปกว่านั้น หลังจากเข้าไปในหลุมดำแล้ว ภาวะเอกฐานไม่ใช่สถานที่ที่เอาไม้ไปจิ้มดูได้ ภาวะเอกฐานอยู่ในอนาคตของคุณ ในลักษณะเดียวกับที่ความตายอยู่ในอนาคต
เป็นบทความที่น่าสนใจ แต่ต่อให้ผู้เขียนถูก และเอกภพก่อตัวขึ้นจากหลุมดำของเอกภพที่ใหญ่กว่า คำถามก็ยังเหลืออยู่ แล้ว เอกภพที่ใหญ่กว่านั้น ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร? บางทีอาจเป็นปัญหาที่เราไม่มีทางรู้ก็ได้
เมื่อหลายร้อยปีก่อน เราอาจถามว่า “ถ้าเดินทางไปจนสุดขอบโลกแบน ๆ แล้วจะเกิดอะไรขึ้น” หรืออาจถามว่า “ทางเหนือของขั้วโลกเหนือมีอะไรอยู่” ก็ได้
เพียงแต่ดูเหมือนจะไม่มีสมมติฐานเรื่องจุดกำเนิด
ในความหมายนี้ หลุมดำอาจเป็นบริเวณที่เอกภพของเราย้อนกลับจากสถานะเอนโทรปีต่ำไปสู่ สถานะเอนโทรปีเริ่มต้น ที่แทบจะไม่มีขอบเขต
มีคำถามเกี่ยวกับหัวข้อนี้เยอะมาก
แม้จะไม่ได้เรียนฟิสิกส์ตามระบบ แต่หลังจากรู้ว่ามวลของหลุมดำแปรผันเชิงเส้นกับรัศมี Schwarzschild ก็รู้สึกว่าแนวคิดนี้ฟังดูมีเหตุผลพอสมควร ยิ่งหลุมดำมีขนาดใหญ่ขึ้น ความหนาแน่นรวมก็ยิ่งต้องลดลง เมื่อนำมารวมกับข้อสังเกตว่าจักรวาลของเรามีความหนาแน่นสม่ำเสมอในสเกลใหญ่ ก็ดูเหมือนน่าจะมีค่าขีดแบ่งที่ความหนาแน่นที่ลดลงของหลุมดำขนาดใหญ่มากมาบรรจบกับความหนาแน่นคงที่ของเอกภพที่สังเกตได้
เคยคุยคำถามนี้บ่อย ๆ กับเพื่อนร่วมงานสายเทคที่ชอบเรื่องฟิสิกส์ แต่ก็ไม่ได้คำตอบที่ชัดเจน
อีกด้านหนึ่ง ผมเห็นบ่อยว่า พลังงานมืด ถูกอธิบายเหมือนเป็นตัวแทนของพลังงานจริง ๆ คือเป็นพลังงานพื้นฐานบางอย่างที่เร่งให้สิ่งต่าง ๆ ถอยห่างจากกัน ซึ่งคำอธิบายนี้ทำให้รู้สึกไม่สบายใจเสมอ กลับรู้สึกว่าการมองเป็นพลังงานลบ หรือการสูญเสียพลังงานรวม ดูสมเหตุสมผลกว่า
ในสนามแบบคลาสสิก เมื่อวัตถุสองชิ้นถอยห่างกัน จะมีพลังงานศักย์ที่สามารถดึงกลับมาใช้ได้ในภายหลังถูกเก็บไว้ แต่พลังงานมืดไม่ได้ทำงานแบบนั้น ยิ่งวัตถุอยู่ไกลกัน ก็ยิ่งถอยห่างจากกันเร็วขึ้น ในมุมมองระดับสากล มันดูเหมือนการสูญเสียพลังงาน การสูญเสียนี้แทรกซึมไปถึงโลกควอนตัมด้วย โดยโฟตอนที่เริ่มต้นด้วยความถี่สูงเดินทางมาถึงด้วยความถี่ต่ำ
ดังนั้นจึงรู้สึกว่าเหมาะกว่าที่จะคิดว่าพลังงานมืดคือการที่พลังงานในจักรวาลถูกดึงออกไปในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งและไม่ย้อนกลับมา อาจเป็นสิ่งคล้าย การระเหยของหลุมดำ เมื่อสังเกตจากภายในก็ได้ เมื่อถามคนที่รู้จริง ก็มักได้คำตอบว่าส่วนที่เป็น “พลังงาน” ของพลังงานมืดถูกทำให้เป็นมาตรฐานในรูป “แรงตึง” ของอวกาศ แต่แม้ในฐานะคนที่ไม่ได้เรียนฟิสิกส์อย่างจริงจัง คำตอบนั้นก็ยังไม่น่าพอใจ
กล่าวคือในความว่างเปล่าระหว่างกาแล็กซี เวลาไหลเร็วกว่าในตัวกาแล็กซี และในสเกลทั้งจักรวาล ความแตกต่างนี้สะสมจนมีผลมาก ความเข้าใจของผมในสาขานี้มีจำกัดมาก แต่ผมค่อนข้างชอบทฤษฎีนั้นและรู้สึกว่ามันมีเหตุผลอยู่บ้าง
ขนาดและความหนาแน่นของปริมาตร Schwarzschild ถูกกำหนดด้วยมวลเท่านั้น และเมื่ออยู่นิ่งและไม่หมุน ความหนาแน่นจะแปรผกผันกับกำลังสองของมวล ความหนาแน่น = 3c⁶/32πG³M²
หลุมดำมวลยิ่งยวดมีความหนาแน่นประมาณ 0.5 kg/m³ อยู่ระดับระหว่างอากาศเบาบางกับน้ำ ส่วนหลุมดำมวลดาวฤกษ์มีความหนาแน่นประมาณ 1e19 kg/m³ สูงกว่าดาวนิวตรอนอยู่หลายอันดับขนาด
สื่อมักอธิบายบิกแบงว่าเป็น “การกำเนิดจักรวาลแบบระเบิด ที่อวกาศ เวลา และสสารผุดขึ้นมามีอยู่” แต่สิ่งนั้นไม่ใช่ทฤษฎีที่ยอมรับกันในปัจจุบัน “ถ้าก่อนบิกแบงไม่มีอวกาศและเวลา?” ใกล้เคียงกับ ทฤษฎีส่วนตัวของ Stephen Hawking มากกว่า
ไม่มีวิธีเชิงหลักการที่สมเหตุสมผลในการอ้างอะไรเกี่ยวกับช่วงก่อนจุดที่ทฤษฎีของเราพังลง และข้ออ้างว่า “ก่อนหน้านั้นไม่มีอวกาศหรือเวลาเลย” ก็รวมอยู่ในนั้นด้วย
ดังนั้นทุกอย่างที่เคยได้ยินเกี่ยวกับ “ก่อนบิกแบง” จึงเป็นการคาดเดาเสมอ เมื่อสื่อวิทยาศาสตร์รายงานการคาดเดาเหล่านี้ต่อเนื่อง ผู้คนบางส่วนจึงอ่านตัวรายงานว่าเป็นวิทยาศาสตร์ที่เปลี่ยนจุดยืนอยู่เรื่อย ๆ แต่ในหัวข้อนี้ วิทยาศาสตร์ไม่เคยมีจุดยืนที่ให้เหตุผลรองรับได้อย่างสม่ำเสมอ การอ้างความแน่นอนไม่ใช่คำกล่าวอ้างของวิทยาศาสตร์ แต่เป็นปัญหาของสื่อที่ไม่ทำให้ชัดเจนและเขียนราวกับว่า “วิทยาศาสตร์ค้นพบแล้ว”
ครั้งหนึ่งเคยคิดว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาล ต่อมาก็คิดว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของจักรวาล ขั้นต่อไปที่เป็นธรรมชาติน่าจะเป็นว่า จักรวาลของเราไม่ได้เป็น ศูนย์กลางของบรรดาจักรวาล
หากทั้งจักรวาลที่เราสังเกตได้อยู่ภายในหลุมดำที่เกิดขึ้นในจักรวาล “แม่” ที่ใหญ่กว่า นั่นจะไม่ทำให้สรุปตามมาหรือว่าหลุมดำในจักรวาลของเราก็มีจักรวาลอยู่ภายในหลังข้ามขอบฟ้าเหตุการณ์ไป? ดูเหมือนว่าต้องเป็นแบบนั้น และชวนให้มึนหัวจริง ๆ
https://en.wikipedia.org/wiki/White_hole#Big_Bang/Supermassi...
แนะนำฮาร์ด SF เบา ๆ: Cosm (1999) ของ Gregory Benford เรื่องราวคือมีจักรวาลขนาดเท่าลูกโบว์ลิ่งถูกสร้างขึ้นในห้องทดลอง และนักวิทยาศาสตร์ผู้สร้างมันต้องพยายามรักษามันให้ปลอดภัยขณะถูกเจ้าหน้าที่รัฐไล่ล่า พวกเขาพยายามปกป้องจักรวาลนั้นให้นานที่สุดเท่าที่ทำได้ แต่เวลาก็เป็นสัมพัทธ์พอ ๆ กับขนาด จึงไม่จำเป็นต้องรอนาน