BIGBAN

G

กำ�เนดเอกภพ

By : นางสาวปารชาต พนธธรรม นกศกษาภาค กศ.พบ. 29 รหสนกศกษา 5530123315049

“ ” ทฤษฎ บกแบง (Big Bang Theory) เปนทฤษฎทางดาราศาสตรท กลาวถงประวตศาสตรความเปนมาของจกรวาล ปจจบนเปนทฤษฎทเปนทเชอ

ถอและยอมรบมากทสดทฤษฎบกแบงเกดขนจากการสงเกตของนก ดาราศาสตรทวา ขณะนจกรวาลกำาลงขยายตว ดวงดาวตาง ๆ บนทองฟากำาลง

วงหางออกจากกนทกท เมอยอนกลบไปสอดต ดวงดาวตางๆ จะอยใกลกน มากกวาน และเมอนกดาราศาสตรคำานวณอตราความเรวของการขยายตวทำาให

ทราบถงอายของจกรวาลและการคลคลายตวของจกรวาล รวมทงสรางทฤษฎ การกำาเนดจกรวาลขนอกดวย ตามทฤษฎน จกรวาลกำาเนดขนเมอประมาณ

๑๕, ๐๐๐ ลานปทแลว กอนการเกดของจกรวาล ไมมมวลสาร ชองวาง หรอกาล เวลา จกรวาลเปนเพยงจดทเลกยงกวาอะตอมเทานน และดวยเหตใดยงไม

ปรากฏแนชด จกรวาลทเลกทสดนไดระเบดออกอยางรนแรงและรวดเรวในเวลา เพยงเศษเสยววนาท (Inflationary period) แรงระเบดกอใหเกดหมอกธาตซง

แสงไมสามารถทะลผานได (Plasma period) ตอมาจกรวาลทกำาลงขยายตวเรม เยนลง หมอกธาตเรมรวมตวกนเปนอะตอม จกรวาลเรมโปรงแสง ในทางทฤษฎ

แลวพนทบางแหงจะมมวลหนาแนนกวา รอนกวา และเปลงแสงออกมามากกวา ซงตอมาพนทเหลานไดกอตวเปนกลมหมอกควนอนใหญโตมโหฬาร และภายใต

กฎของแรงโนมถวง กลมหมอกควนอนมหมานไดคอยๆ แตกออก จนเปน “ ” โครงสรางของ กาแลกซ (Galaxy) ดวงดาวตาง ๆ ไดกอตวขนในกาแลกซ

และจกรวาลขยายตวออกอยางตอเนองจนถงปจจบน นกดาราศาสตรคำานวณวาจกรวาลวาประกอบไปดวยกาแลกซประมาณ

๑ ลานลานกาแลกซ และแตละกาแลกซมดาวฤกษอยางเชนดวงอาทตยอย ประมาณ ๑ ลานลานดวง และสรยจกรวาลของเราอยปลายขอบของกาแลกซท

“ ” เรยกวา ทางชางเผอก (Milky Galaxy) และกาแลกซทางชางเผอกกอยปลายข อบของจกรวาลใหญทงหมด เราจงมไดเปนศนยกลางของจกรวาลเลย ไมวาจะ

ในความหมายใด

ในป พ.ศ. “ ” ๒๕๓๕ ดาวเทยม โคบ (COBE) ขององคการนาซาแหงสหรฐอเมรกา ซงถกสงขนไปเพอ ศกษาประวตศาสตรของจกรวาลโดยเฉพาะ ไดคนพบรงสโบราณ ซงบงบอกถงโครงสรางของจกรวาลขณะเมอ

จกรวาลมอายเพยง ๓๐๐, ๐๐๐ ป นบเปนการคนพบครงสำาคญทยนยนวา จกรวาลกำาเนดขนมาจากจดเรมตนของ “ ” การระเบด และคลคลายตวตามคำาอธบายในทฤษฎ บกแบง จรง เมอไดทฤษฎการกำาเนดจกรวาลแลว นก

ดาราศาสตรกสนใจวาจกรวาลจะสนสดลงอยางไร มทฤษฎทอธบายเรองนอย ๓ ทฤษฎ ทฤษฎแรก กลาววา เมอ แรงระเบดสนสดลง มวลอนมหมาของกาแลกซตางๆ จะดงดดซงกนและกน ทำาใหจกรวาลหดตวกลบจนกระทง

“ ”ถงกาลอวสาน ทฤษฎทสอง อธบายวา จกรวาลจะขยายตวในอตราชา ๆ จงเชอวานาจะม มวลดำา (dark matter) ทเรายงไมรจกปรมาณมหมาคอยยดโยงจกรวาลไว จกรวาลจะขยายตวไปเรอยๆ จนยากแกการสบคน สวนสต

เฟน ฮอวกกง (Stephen Hawking) ไดเสนอทฤษฎทสามวา จกรวาลจะขยายตวในอตราความเรวทเพมขนอยาง ไมมทสนสด ทฤษฎบกแบงนนไดรบการเชอมตอดวยทฤษฎววฒนาการ (Evolution Theory) ของชารล ดารวน

(Charles Darwin) เมอโลกเยนตวลงนน ปฏกรยาเคมจากมวลสารในโลกในทสดแลวกอใหเกดไอนำา และไอนำากอ “ใหเกดเมฆ และเมฆตกลงมาเปนฝน ทำาใหเกดแมนำา ลำาธาร ทะเล และมหาสมทร ววฒนาการนมลกษณะแบบ กา

” วกระโดด (Emergent Evolution) เมอมสารอนนทรยและนำาปรมาณมหาศาลเปนเวลาทยาวนาน ในทสดคณภาพ “ ” ใหมคอ ชวต กเกดขน คำาวา บกแบง ทจรงเปนคำาลอเลยนทเกดจาก นกดาราศาสตร ชอ เฟรดฮอยล ซงเขาด

หมนและตงใจจะทำาลายความนาเชอถอของทฤษฎทเขาเหนวาไมมทางเปนจรงอยางไรกด การคนพบ ไมโครเวฟ พนหลง ในป ค.ศ. 1964 ยงทำาใหไมสามารถปฏเสธทฤษฎบกแบงได มหลกฐานสำาคญพสจนความถกตองของ

ทฤษฎการเกดของเอกภพตาม ทฤษฎการระเบดครงใหญประการหนง คอ ในป ค.ศ. 1965 นกวทยาศาสตรท บรษท เบลล แลบอรอทอร

สหรฐ ไดยนเสยบรบกวนของคลนวทยดงมากจาก รอบทศบนทองฟา นกวทยาศาสตรไดคำานวณไดแลววา ถา หากเอกภพมจดกำาเนด จากปฐมดวงไฟในจกรวาลเมอประมาณ 1.1 x 1010-1.8x1010 ปมาแลว ตาม ทฤษฎการ

ระเบดครงใหญของจกรวาลพลงงานทยงหลงเหลออยในการระเบด ครงใหญจะตองคนหาพบไดในปจจบน และจะ มอณหภมประมาณ 3 องศาเหนอ ศนยองศาสมบรณ เนองจากพลงงานจะแผออกมาเปนไมโครเวฟ ม

ความยาวคลน นอยกวา 1 ม.ม. ผลจากการไดยนเสยงคลนไมโครเวฟดงมากจากรอบทศทางบน ทองฟาดงกลาว เมอนกวทยาศาสตรทำาการวดอยางระมดระวงทำาใหนกวทยาศาสตร แนใจวา การแพรของคลนไมโครเวฟ บน

ทองฟาทวทศทาง คอ สวนทหลงเหลอ จากการระเบดครงใหญของจกรวาล

ววฒน�ก�รตอเนองของก�รเกดBIG BANG

BIGBANG และววฒน�ก�รของเอกภพ

ขณะเกดบกแบง มเนอสารเกดขนในรปของอนภาคพน

ฐานชอ ควารก (Quark) อเลกตรอน (Electron) นว

ทรโน (Neutrino) และโฟ ตอน (Photon) ซงเปน

พลงงานดวย เมอเกดอนภาคกจะเกด ปฏอนภาค(Anti-particle) ทม

ประจไฟฟาตรงขาม ยกเวน นวทรโนและแอนตนวทรโน

ไมมประจไฟฟา เมอปฏอนภาคพบกบอนภาคชนด

เดยวกนจะหลอมรวมกนเนอสารเปลยนไปเปนพลงงานจนหมดสน

ปร�กฏก�รณทสนบสนนทฤษฎ BIG BANG1. ก�รขย�ยตวของเอกภพ

ฮบเบล เปนนกดาราศาสตรชาว อเมรกน ทคนพบวา กาแลกซจะ

เคลอนทไกลออกไปดวยความเรวท เพมขนตามระยะหาง กาแลกซทอย

ไกล ยงเคลอนทหางออกไปเรวกวา กาแลกซทอยใกล นนคอเอกภพขยาย

ตว จากความเขาใจในเรองนทำาใหนกดาราศาสตรสามารถคำานวณอายของเอกภพได

ปร�กฏก�รณทสนบสนนทฤษฎ BIG BANG2. อณหภมพนหลงของเอกภพปจจบนลดลง

เหลอ 2.73 เคลวน การคนพบอณหภมของเอกภพในปจจบนหรออณหภมพน

หลง เปนการคนพบโดยบงเอญของนกวทยาศาสตรชาวอเมรกน2 คน คอ อารโน เพนเซยส และ โรเบรต วลสน แหงหองปฏบตการเบลเทเลโฟน

เมอป พ.ศ.2508 ขณะนน อารโน เพนเซยส และ โรเบรต วลสน กำาลงทดสอบระบบเครองรบสญญาณของกลองโทรทรรศนวทย

ปรากฏวามสญญาณรบกวนตลอดเวลา ไมวาจะเปนกลางวนหรอ กลางคน หรอฤดตาง ๆ แมเปลยนทศทางและทำาความสะอาดสาย

อากาศแลวกยงมสญญาณรบกวนอยเชนเดม ตอมาทราบภาย หลงวาเปนสญญาณทเหลออยในอวกาศ เทยบไดกบพลงงานของ

การแผรงสของวตถดำาทมอณหภมประมาณ 3 เคลวน หรอประมาณ -270 องศาเซลเซยส

อารโน เพนเซยส

โรเบรต วลสน

กลองโทรทศนวทยประวตศ�สตรทเพนเซยสและวลสนคนพบอณหภมพนหลง

ดงนนการพบพลงงานจากทกทศทกทางในปรมาณทเทยบไดกบพลงงานทเกดจากการแผรงสของวตถดำาทมอณหภม

ประมาณ 3 เคลวน จงเปนอกขอหนงทสนบสนนทฤษฎบกแบงไดเปนอยางด

ทฤษฎก�รกอกำ�เนดเอกภพ ควอซ�ร

(Quasars)

ซปเปอรโนว�(Supernova)

ด�วนวตรอน(Neutron

star)

เนบวล� (Nebula)

หลมดำ� (Black Hole)

ภ�ยหลงก�รเกด BIG BANG

ขณะทเอกภพขยายตวภายหลงเกดบกแบงสสารกเคลอนทไปทกทศทาง แรง โนมถวงเรมทำางาน แรงโนมถวง คอ สงทควบคมเอกภพ เปนแรงดงวตถ

เขาหากน เราเรยกแรงดงดด เชนนวา แรงโนมถวง วตถทมมวลสารมากจะม แรงโนมถวงสง แรงโนมถวงทำาใหวตถอยางอยดวยกน ดงนนเมอเอกภพ

มอายเพยง 1 ลานป สสารในรปของไฮโดรเจนและฮเลยมกเรมยดเหนยวกน เปนกอน เรยกวา กาแลกซทยงไมคลอด(protogalaxy) นคอจดเรมตนของการ

เกดกาแลกซตอไป กอนกาซขนาดเลกทอยภายในกลายเปนดาวฤกษ กาแลกซ ทยงไมคลอดกเหมอนกระจดดาวฤกษขนาดมหมาหรอกาแลกซแคระ อยกน

เปนกลมและเปนโครงสรางหลกของกาแลกซ กาแลกซทยงไมคลอดทงหลาย ถกยดเหนยวเขาดวยกน ดวยแรงโนมถวงจงเกดการรวมกนเปนกาแลกซใน

ชวงแรกจะมขนาดเลกและมรปรางแปลก ในทสดกาแลกซทยงไมคลอดหลาย แหงกรวมกนกลายเปนกาแลกซแบบสไปรสหรอรปไขอยางทเปนอยในปจจบน

แตมนยงไมสนสดแคน ภายในกาแลกซตาง ๆ ยงมดาวฤกษเกดขนอยเรอย ๆ ตวกาแลกซเองกอาจชนกนหรอรวมกน ทกวนนภายในกาแลกซทางชางแผอก

ยงมดาวฤกษจำานวนมากกำาลงเกดใหมและกำาลงดงกาแลกซเลกๆขางเคยงเขามา

ทำ�ไมกำ�เนดของเอกภพจงเปน BIG BANG (ก�รระเบดขน�ดใหญ)

ถาเอกภพกำาลงขยายตวกแสดงวาถาเรา ยอนเวลากลบไปในอดต เอกภพกตองม

ขนาดเลกลงเรอยๆ ยงยอนเวลามากกยง เลกลง แลวเมอเลก ลงอยางทสดจะเกด อะไรขน เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรอหวง

วาจะมจดหนงทเอกภพกำาเนด ไมวาจะเปน กรณใดจะเหนวาเราจะตองเกยวของกบ การ

เรมของเอกภพทงนน ผแรกทเรมศกษาปญหาเหลานอยางจรงจงคอนกฟสกสซง

เกดทรสเซยชอ กามอฟ แตภายหลงอพยพ ไปอยอเมรกาในชวง ป 1948 ทจรงกามอฟ

ไมไดตงใจทจะคดคนเกยวกบการเรมของ เอกภพตงแตตอนแรก แตระหวางทเขา

กำาลงคดคนเกยวกบการเกดของธาต เขา กได บรรลถงขอสรปวา เอกภพจะตองเกด

ขนดวย BIG BANG

อ�งอง

http://www.soulfly.th.gs/ http://www.geocities.com/Athens/Thebes/1183/universe.html

http://www.rmutphysics.com/CHARUD/naturemystery/sci3/universe/universe1.htm

คำ�ถ�ม ทฤษฎ BIG BANG 10 ขอ1. ทฤษฎบกแบง คออะไรตอบ เปนทฤษฎทางดาราศาสตรทกลาวถงประวตศาสตรความเปนมาของจกรวาลปจจบนเปนทฤษฎทเปนทเชอถอและยอมรบมากทสด2. จกรว�ลกำ�เนดขนเมอประม�ณกปตอบ ๑๕, ๐๐๐ ลานปทแลว3. จกรว�ลกำ�เนดขนไดอย�งไรตอบ จกรวาลกำาเนดมาจากจดเรมตนของการระเบด และคลคลายตวตามคำาอธบาย

“ ” ในทฤษฎ บกแบง4. เหตก�รณททำ�ใหเกดบกแบงมอะไรบ�ง

ตอบ 1. ควอซาร 2. ซปเปอรโนวา 3. ดาวนวตรอน 4. เนบวลา 5.หลมดำา5. แรงโนมถวงทำ�หน�ทอย�งไร ภ�ยหลงจ�กก�รเกดบกแบง

ภายหลงเกดบกแบงสสารกเคลอนทไปทกทศทาง แรงโนมถวงเรมทำางาน แรงโนม ถวง คอ สงทควบคมเอกภพ เปนแรงดงวตถเขาหากน เราเรยกแรงดงดด เชนนวา

แรงโนมถวง วตถทมมวลสารมากจะมแรงโนมถวงสง แรงโนมถวงทำาใหวตถทกอยาง อยดวยกน

6. จดเรมตนของก�รเกดก�แลกซคอตอบ สสารในรปของไฮโดรเจนและฮเลยม เรมยดเหนยวกนเปนกอน เรยกวา

กาแลกซทยงไมคลอด (protogalaxy)7. ผแรกทเรมศกษ�ก�รเรมตน ของเอกภพ คอใครตอบ นกฟสกสซงเกดทรสเซยชอ กามอฟ แตภายหลงอพยพไปอยอเมรกาในชวง ป1948 8. ก�แลกซ ในปจจบน เปนแบบใหนตอบ เปนกาแลกซแบบสไปรสหรอรปไขอยางทเปนอยในปจจบน9. ปร�กฏก�รณทสนบสนนทฤษฎบกแบงมอะไรบ�ง

ตอบ การขยายตวของเอกภพ และอณหภมพนหลงของเอกภพ