3. แรงโน้มถ่วง

รูปนักโดดร่ม

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      หากทุกสิ่งทุกอย่างบนโลกนี้ล่องลอย ไม่อยู่กับพื้นดิน เราคงไม่จำเป็นต้องศึกษาในเรื่องแรงโน้มถ่วง (Gravity) แต่เพราะวัตถุทุกอย่างที่อยู่ในโลกนี้ ต้องตกลงสู่พื้นโลกเนื่องจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของโลกที่กระทำต่อวัตถุ ซึ่งมันเป็นกฏสากลที่เป็นทั้งจักรวาล ด้วยเหตุนี้เราจึงต้องศึกษาถึงรายละเอียดของแรงโน้มถ่วง

      แรงโน้มถ่วง มีหน้าที่ที่จะทำให้เท้าของคุณติดอยู่กับพื้นตลอดเวลา เพราะว่ามวลของโลกคอยดึงวัตถุด้วยแรงโน้มถ่วงของมัน กับร่างกายของคุณ

รูปแรงโน้มถ่วงทำให้เราติดกับโลก ไม่ลอยออกไป

      ในความเป็นจริง แรงโน้มถ่วงจะมีผลต่อทุกสิ่งทุกอย่าง ไม่ว่าวัตถุนั้นจะมีขนาดเล็กสุด ไปจนถึงขนาดใหญ่สุด เช่น ฝุ่นผง ไปจนถึงดวงดาว ไม่ว่าคุณจะไปที่ไหน ไม่ว่าในโลกนี้ หรือดวงดาวอื่น หรือที่ใด ๆ ในจักรวาล คุณจะต้องเจอกับแรงโน้มถ่วง ไม่ว่าวัตถุนั้นจะมีมวลมาก หรือน้อย ก็จะมีผลต่อแรงโน้มถ่วง ณ สถานที่นั้น ๆ ไม่มากก็น้อยไปด้วย

      ระดับที่มีขนาดใหญ่เช่นในจักรวาล แรงโน้มถ่วงได้จัดการให้วัตถุในจักรวาลมีการเคลื่อนที่เป็นรูปแบบวงโคจร และทำให้อนุภาคในอวกาศที่ล่องลอยอยู่ค่อย ๆ ดึงดูดเข้าหากันจนเป็นกลุ่มเป็นก้อนใหญ่ เมื่อเวลาผ่านไปนาน (อาจเป็นล้าน ๆ ปี) กลุ่มอนุภาคเหล่านั้นที่จับตัวกันในที่สุดก็กลายเป็น ดาวเคราะห์ (Planet), ดวงดาว (Stars) และกาแล็กซี่ (Galaxies)

รูปดาวเคราะห์ ดวงดาว และกาแล็กซี่

      ย้อนกลับไปในช่วงศตวรรษที่ 16 เซอร์ไอแซค นิวตัน (Sir. Isaac Newton) ได้ให้คำนิยามเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงเป็นแรงสากลที่กระทำต่อทุกวัตถุทั้งมวล ตามทฤษฏีของเขา แรงโน้มถ่วง จะมีความสัมพันธ์กันของมวลของวัตถุ และระยะทาง เช่น หากมวลวัตถุมาก ระยะทางใกล้แรงโน้มถ่วงก็จะมาก และถ้าหากมวลน้อย แถมระยะทางที่ไกล แรงโน้มถ่วงก็จะกระทำน้อยลงไปด้วย

รูปไอแซค นิวตัน

      กฏของนิวตันที่กล่าวในเรื่องแรงโน้มถ่วงสากล ที่ทำเป็นทฤษฏีออกมาโดยไม่มีใครแย้งมานานถึงสามศตวรรษ แต่แล้วในช่วงศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ที่ชื่อ อัลเบิร์ต ไอสไตน์ ได้นำทฤษฏีของเขาก็คือ สัมพัทธภาพเข้ามาอธิบาย จนเรื่องของแรงโน้มถ่วงมีความถูกต้องมากยิ่งขึ้น

      ไอนสไตน์ ได้แย้งว่า แรงโน้มถ่วงเป็นไปได้มากกว่าคำว่าแรง มันเป็นเส้นโค้งในมิติที่สี่ของกาล และอวกาศ ในอวกาศเมื่อวัตถุมีมวลเพียงพอ เช่นดวงดาวขนาดใหญ่ วัตถุนั้นจะสามารถทำให้แสงที่ปกติแล้วเคลื่อนที่เป็นแนวเส้นตรง มีการโค้งได้ ซึ่งนักดาราศาสตร์ เรียกผลนี้ว่า เลนส์โน้มถ่วง และเป็นสิ่งหนึ่งในวิธีการของการสำรวจปรากฏการณ์ของจักรวาล เช่น หลุมดำ

      ในทำนองเดียวกัน หากวัตถุมีแรงโน้มถ่วงน้อย เวลาผ่านไปเร็วขึ้น ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การยืดเวลาของแรงโน้มถ่วง ยกตัวอย่างเช่น นาฬิกาที่ถูกติดตั้งบนดาวเทียมที่โคจรรอบโลกจะมีเวลาเร็วกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับนาฬิกาที่อยู่บนพื้นโลก

รูปโลก ดาวเทียม กับสนามแรงโน้มถ่วงเวลาสามารถเปลี่ยนแปลงได้

      ในขณะที่ทฤษฏีของไอนสไตน์ อธิบายเรื่องแรงโน้มถ่วงที่เร็วขึ้นผ่านฟิสิกส์สมัยใหม่ เรายังคงไม่ทราบในทุกอย่างที่เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง นักวิทยาศาสตร์บางคนระบุที่มาของแรงโน้มถ่วงเพื่อตั้งข้อสันนิษฐานของอนุภาคสมมติ เรียกว่า แกรวิตอน (Gravitons: อนุภาคสมมติมูลฐานทำหน้าที่เป็นสื่อกลาง แรงของแรงโน้มถ่วงในกรอบของทฤษฏีสนามควอนตัม) ซึ่งในทฤษฏีบ่งบอกถึงสาเหตุที่ทำให้วัตถุมีการดึงดูด ระหว่างกัน

      จากอนุภาคสมมติ แกรวิตอน ในที่สุด ก็ทำให้มีข้อมูลที่จะอธิบายข้อมูลของ แรงโน้มถ่วงควอนตัม (Quantum gravity) ในการที่นักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะประยุกต์รวมกันของสัมพัทธภาพทั่วไป พร้อมกับทฤษฏีควอนตัม

      ทฤษฏีควอนตัมที่กล่าวถึงจักรวาล ได้อธิบายในระดับที่เป็นโมเลกุลที่เล็กที่สุด ขอบเขตที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถพัฒนาแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งมีรายละเอียดส่วนใหญ่ของการทำงานภายในจักรวาล ยกเว้นอย่างหนึ่ง คือ แบบจำลองมาตรฐานไม่ได้อธิบายในเรื่องของแรงโน้มถ่วง

      ดังนั้น ขณะที่ทฤษฏีควอนตัม และสัมพัทธภาพได้ร่วมกันอธิบายส่วนใหญ่ของจักรวาล ในบางครั้งพวกมันก็มีการขัดแย้งกัน เช่น ในเรื่องของการศึกษาหลุมดำ หรือยุคต้นกำเนิดของจักรวาล ซึ่งไม่น่าแปลกใจ นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากยังคงทำงานอย่างต่อเนื่อง เพื่อทำให้ทฤษฏีออกมาเป็นเอกภาพ

      ไม่ว่าทฤษฏีที่เราจะนำมาใช้ในทางที่สุด มันอาจจะยากที่จะกล่าวเกินจริงในความสำคัญของแรงโน้มถ่วง มันเป็นเหมือนกาวที่ยึดทั้งจักรวาลเข้าไว้ด้วยกัน ถึงแม้ว่ามันจะขยับขึ้นมาตอบคำถามเกี่ยวกับจักรวาล

รูปผลของแรงโน้มถ่วง

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ความสำเร็จ

เกิดจาก อัจฉริยะ 1 ส่วน

ที่เหลืออีก 9 ส่วน เกิดจาก

หยาดเหงื่อ แรงงาน และน้ำตาล้วน ๆ ”

<หน้าที่แล้ว                                 สารบัญ                    หน้าต่อไป>