เอกภพ

ที่อยู่ของอวกาศและเวลาทั้งหมดและสิ่งที่อยู่ภายใน

เอกภพ หรือ จักรวาล เป็นที่อยู่ของอวกาศและเวลาทั้งหมด[a] และประกอบด้วย[10] ดาวเคราะห์, ดาวฤกษ์, ดาราจักร, สสารและพลังงานรูปแบบอื่น ๆ ทั้งหมด ทฤษฎีบิกแบง เป็นคำอธิบายเชิงจักรวาลวิทยาที่แพร่หลายของการพัฒนาของเอกภพ จากการประมาณของทฤษฎีนี้ อวกาศและเวลาเกิดขึ้นพร้อมกันเมื่อ 13.799±0.021 พันล้านปีก่อน[2] และเอกภพก็ขยายตัวตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา ถึงแม้ว่าจะไม่ทราบขนาดเชิงพื้นที่ของเอกภพทั้งหมด[3] แต่จากสมการการขยายตัวของเอกภพบ่งชี้ว่า ต้องมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ต่ำกว่า 23 ล้านล้านปีแสง[11] และ ณ ปัจจุบัน สามารถวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเอกภพที่สังเกตได้ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 93 พันล้านปีแสง

เอกภพ
NASA-HS201427a-HubbleUltraDeepField2014-20140603.jpg
ภาพอวกาศห้วงลึกมากของฮับเบิลแสดงดาราจักรที่อยู่ห่างไกลที่สุดบางส่วนที่มองเห็นได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ซึ่งแต่ละแห่งประกอบด้วยดาวนับพันล้านดวง (พื้นที่ภาพที่เห็นได้ชัด มีขนาดประมาณ 1/79 ของพระจันทร์เต็มดวง)[1]
อายุ (ในแบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม)13.799 ± 0.021 พันล้านปี[2]
เส้นผ่านศูนย์กลางไม่ทราบ[3] เส้นผ่านศูนย์กลางของเอกภพที่สังเกตได้: 8.8×1026 เมตร (28.5 กิกะพาร์เซก หรือ 93 กิกะปีแสง)[4]
มวล (สสารทั่วไป)อย่างน้อย 1053 กิโลกรัม[5]
ความหนาแน่นเฉลี่ย (รวมถึงการมีส่วนร่วมจากพลังงาน)9.9 x 10−30 กรัม/เซนติเมตร3[6]
อุณหภูมิเฉลี่ย2.72548 เคลวิน (-270.4 เซลเซียส หรือ -454.8 ฟาเรนไฮต์)[7]
ประกอบด้วยสสารทั่วไป (แบริโอนิก) (4.9%)
สสารมืด (26.8%)
พลังงานมืด (68.3%)[8]
รูปร่างแบน โดยมีอัตราความคลาดเคลื่อน 0.4%[9]

แบบจำลองเอกภพที่เก่าแก่ที่สุด ได้รับการพัฒนาโดย กรีกโบราณและนักปรัชญาอินเดีย โดยให้โลกเป็นศูนย์กลาง[12][13] หลายศตวรรษต่อมา การสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น ทำให้ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส พัฒนาแบบจำลองดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง โดยให้ดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลางของระบบสุริยะ ไอแซก นิวตัน ใช้ผลงานของโคเปอร์นิคัส, กฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ของ โยฮันเนส เคปเลอร์ และการสังเกตการณ์โดย ทือโก ปราเออ เพื่อนำมาพัฒนากฎความโน้มถ่วงสากลของเขา

การสังเกตที่ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมนำไปสู่การตระหนักว่า ดวงอาทิตย์เป็นหนึ่งในดาวหลายแสนล้านดวงใน ทางช้างเผือก ซึ่งเป็นหนึ่งในดาราจักรไม่กี่แสนล้านแห่งในเอกภพ ดาวฤกษ์หลายดวงในดาราจักรมีดาวเคราะห์ ในระดับที่ใหญ่ที่สุด ดาราจักรกระจายตัวสม่ำเสมอและเหมือนกันในทุกทิศทาง หมายความว่าเอกภพไม่มีขอบหรือจุดศูนย์กลาง ในระดับที่เล็กกว่า ดาราจักรจะกระจุกตัวเป็นกระจุกและกลุ่มกระจุกดาราจักร ซึ่งก่อตัวเป็นเส้นใยและช่องว่างในอวกาศ ทำให้เกิดโครงสร้างคล้ายโฟมขนาดมหึมา[14] การค้นพบในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ระบุว่า เอกภพมีจุดเริ่มต้นและได้ขยายตัวเพิ่มขึ้นตั้งแต่นั้นมา[15] ในอัตราที่เพิ่มขึ้น[16]

ตามทฤษฎีบิกแบง พลังงานและสสารในช่วงแรกมีความหนาแน่นน้อยลงเมื่อเอกภพขยายตัว หลังจากการขยายตัวแบบเร่งครั้งแรกที่เรียกว่ายุคแห่งการขยายตัวที่ประมาณ 10−32 วินาที และแยกแรงพื้นฐานที่รู้จักกันทั้งสี่ออก เอกภพจะค่อย ๆ เย็นลงและขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ทำให้อนุภาคย่อยของอะตอมแรกและอะตอมธรรมดาก่อตัวขึ้น สสารมืดค่อย ๆ รวมตัวกันก่อตัวเป็นโครงสร้างคล้ายโฟมของเส้นใยและช่องว่างภายใต้อิทธิพลของความโน้มถ่วง เมฆไฮโดรเจนและฮีเลียมขนาดใหญ่มากค่อย ๆ ถูกดึงไปยังสถานที่ที่มีสสารมืดหนาแน่นที่สุด ก่อตัวเป็นดาราจักร, ดวงดาว และทุกสิ่งทุกอย่างที่เห็นในปัจจุบัน

จากการศึกษาการเคลื่อนที่ของดาราจักรพบว่า เอกภพประกอบด้วยสสารมากกว่าที่วัตถุมองเห็นได้ เช่น ดาวฤกษ์, ดาราจักร, เนบิวลาและก๊าซระหว่างดวงดาว สสารที่มองไม่เห็นนี้เรียกว่าสสารมืด[17] (มืด หมายความว่ามีหลักฐานทางอ้อมที่ชัดเจนและหลากหลายว่ามันมีอยู่จริง แต่เรายังไม่ได้ตรวจพบมันโดยตรง) แบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม เป็นแบบจำลองเอกภพที่ได้รับการยอมรับกันอย่างกว้างขวางที่สุด โดยเสนอว่าประมาณ 69.2%±1.2% [2015] ของมวลและพลังงานในเอกภพเป็นค่าคงที่เอกภพ (หรือในส่วนขยายของแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม, พลังงานมืดรูปแบบอื่น เช่น สนามสเกลาร์) ซึ่งรับผิดชอบการขยายตัวของอวกาศในปัจจุบัน และประมาณ 25.8%±1.1% [2015] เป็นสสารมืด[18] สสาร ('แบริออนิก') ทั่วไป จึงเป็นเพียง 4.84%±0.1% [2015] ของเอกภพทางกายภาพ[18] ดวงดาว, ดาวเคราะห์และเมฆก๊าซที่มองเห็นได้ ก่อตัวขึ้นเพียงร้อยละ 6 ของสสารธรรมดาเท่านั้น[19]

มีการแข่งขันตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับชะตากรรมสุดท้ายของเอกภพกันอย่างมากมาย และสิ่งที่เกิดขึ้นหรือมีอยู่ก่อนหน้าบิกแบง ในขณะที่นักฟิสิกส์และนักปรัชญาคนอื่น ๆ ปฏิเสธที่จะคาดเดา โดยสงสัยว่าข้อมูลเกี่ยวกับสถานะก่อนหน้านี้จะสามารถเข้าถึงได้ นักฟิสิกส์บางคนได้เสนอสมมติฐานเกี่ยวกับพหุภพ ซึ่งเอกภพของเราอาจเป็นหนึ่งในหลาย ๆ เอกภพที่มีอยู่เช่นเดียวกัน[3][20][21]

คำนิยามแก้ไข

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล - อวกาศห้วงลึกมากของดาราจักร ซูมออกจนถึงภาพเลกาซีฟิลด์
(วิดีโอ 00:50 วินาที; 2 พฤษภาคม ค.ศ. 2019)

เอกภพทางกายภาพได้รับการนิยามให้เป็นอวกาศและเวลาทั้งหมด[a] (รวมเรียกว่าปริภูมิ-เวลา) และสิ่งที่อยู่ภายใน[10] ประกอบด้วยพลังงานทั้งหมดในรูปแบบต่าง ๆ รวมถึง รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและสสาร เช่นเดียวกับ ดาวเคราะห์, ดวงจันทร์, ดวงดาว, ดาราจักรและสิ่งที่อยู่ภายในอวกาศระหว่างดาราจักร[22][23][24] เอกภพยังรวมถึง กฎแห่งวิทยาศาสตร์ ที่มีอิทธิพลต่อพลังงานและสสาร เช่น กฎการอนุรักษ์, กลศาสตร์ดั้งเดิมและทฤษฎีสัมพัทธภาพ[25]

เอกภพมักได้รับการนิยามให้เป็น "ทั้งหมดของการดำรงอยู่" หรือทุกสิ่งที่มีอยู่, ทุกสิ่งทุกอย่างที่เคยมีอยู่และทุกสิ่งทุกอย่างจะมีอยู่[25] ในความเป็นจริง นักปรัชญาและนักวิทยาศาสตร์บางคนสนับสนุนการรวมความคิดและแนวคิดเชิงนามธรรม—เช่น คณิตศาสตร์และตรรกะ—ในนิยามของเอกภพ[27][28][29] คำว่า เอกภพ อาจหมายถึงแนวคิด เช่น จักรวาล, โลก และ ธรรมชาติ [30][31]

ศัพทมูลวิทยาแก้ไข

คำว่า เอกภพ (อ่านว่า เอก-กะ-พบ) มาจากคำในภาษาบาลีสันสกฤตว่า เอก (อ่าน เอ-กะ) แปลว่า หนึ่ง รวมกับ ภว (อ่าน พะ-วะ) ซึ่งภาษาไทยใช้ว่า ภพ แปลว่า ที่เกิดหรือโลก เอกภพ เป็นคำศัพท์ในวิชาดาราศาสตร์ แต่คนทั่วไปนิยมเรียกเอกภพว่า จักรวาล [32] โดยมีความหมายเท่ากับ เอกภพ แต่มีนัยถึงเอกภพที่เป็นระเบียบ มีความเป็นไปสอดคล้องราบรื่นและเป็นเอกภพเท่าที่เรารู้จัก[33]

ลำดับเหตุการณ์และบิกแบงแก้ไข

ดูบทความหลักที่: บิกแบง และ ลำดับเหตุการณ์ของเอกภพ

แบบจำลองที่มีอยู่ทั่วไปสำหรับวิวัฒนาการของจักรวาลคือทฤษฎีบิกแบง[34][35] แบบจำลองบิกแบงระบุว่า สภาวะแรกสุดของเอกภพเป็นสภาวะที่ร้อนและหนาแน่นอย่างยิ่ง และต่อมาเอกภพก็ขยายตัวและเย็นตัวลง แบบจำลองนี้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและสมมติฐานที่ทำให้เข้าใจง่ายขึ้น เช่น ความเป็นเนื้อเดียวกันและไอโซโทรปีของอวกาศ แบบจำลองที่มีค่าคงที่ของเอกภพ (แลมบ์ดา) และ สสารมืดเย็น หรือที่รู้จักในชื่อ แบบจำลองแลมบ์ดา-ซีดีเอ็ม เป็นแบบจำลองที่ง่ายที่สุดที่ให้คำอธิบายที่ดีพอสมควรในการสังเกตต่าง ๆ เกี่ยวกับเอกภพ แบบจำลองบิกแบงกล่าวถึงการสังเกตการณ์ต่าง ๆ เช่น ความสัมพันธ์ของระยะทางและการเลื่อนไปทางแดงของดาราจักร, อัตราส่วนของจำนวนไฮโดรเจนต่ออะตอมของฮีเลียมและพื้นหลังของการแผ่รังสีไมโครเวฟ

อ้างอิงแก้ไข

เชิงอรรถ

  1. 1.0 1.1 ตามหลักฟิสิกส์สมัยใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งทฤษฎีสัมพัทธภาพ อวกาศและเวลามีการเชื่อมโยงกันภายในเป็นปริภูมิ-เวลา

อ้างอิง

  1. "Hubble sees galaxies galore". spacetelescope.org. สืบค้นเมื่อ April 30, 2017.
  2. 2.0 2.1 Planck Collaboration (2016). "Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters". Astronomy & Astrophysics. 594: A13, Table 4. arXiv:1502.01589. Bibcode:2016A&A...594A..13P. doi:10.1051/0004-6361/201525830. S2CID 119262962.
  3. 3.0 3.1 3.2 Greene, Brian (2011). The Hidden Reality. Alfred A. Knopf.
  4. Bars, Itzhak; Terning, John (November 2009). Extra Dimensions in Space and Time. Springer. pp. 27–. ISBN 978-0-387-77637-8. สืบค้นเมื่อ May 1, 2011.
  5. Davies, Paul (2006). The Goldilocks Enigma. First Mariner Books. p. 43ff. ISBN 978-0-618-59226-5.
  6. NASA/WMAP Science Team (January 24, 2014). "Universe 101: What is the Universe Made Of?". NASA. สืบค้นเมื่อ February 17, 2015.
  7. Fixsen, D.J. (2009). "The Temperature of the Cosmic Microwave Background". The Astrophysical Journal. 707 (2): 916–20. arXiv:0911.1955. Bibcode:2009ApJ...707..916F. doi:10.1088/0004-637X/707/2/916. S2CID 119217397.
  8. "First Planck results: the universe is still weird and interesting". Matthew Francis. Ars technica. March 21, 2013. สืบค้นเมื่อ August 21, 2015.
  9. NASA/WMAP Science Team (January 24, 2014). "Universe 101: Will the Universe expand forever?". NASA. สืบค้นเมื่อ April 16, 2015.
  10. 10.0 10.1 Zeilik, Michael; Gregory, Stephen A. (1998). Introductory Astronomy & Astrophysics (4th ed.). Saunders College Publishing. ISBN 978-0-03-006228-5. The totality of all space and time; all that is, has been, and will be.
  11. Siegel, Ethan (July 14, 2018). "Ask Ethan: How Large Is The Entire, Unobservable Universe?". Forbes.
  12. Dold-Samplonius, Yvonne (2002). From China to Paris: 2000 Years Transmission of Mathematical Ideas. Franz Steiner Verlag.
  13. Glick, Thomas F.; Livesey, Steven; Wallis, Faith. Medieval Science Technology and Medicine: An Encyclopedia. Routledge.
  14. Carroll, Bradley W.; Ostlie, Dale A. (July 23, 2013). An Introduction to Modern Astrophysics (ภาษาอังกฤษ) (International ed.). Pearson. pp. 1173–74. ISBN 978-1-292-02293-2.
  15. Hawking, Stephen (1988). A Brief History of Time. Bantam Books. p. 43. ISBN 978-0-553-05340-1.
  16. "The Nobel Prize in Physics 2011". สืบค้นเมื่อ April 16, 2015.
  17. Redd, Nola. "What is Dark Matter?". Space.com. สืบค้นเมื่อ February 1, 2018.
  18. 18.0 18.1 Planck 2015 results, table 9
  19. Persic, Massimo; Salucci, Paolo (September 1, 1992). "The baryon content of the Universe". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 258 (1): 14P–18P. arXiv:astro-ph/0502178. Bibcode:1992MNRAS.258P..14P. doi:10.1093/mnras/258.1.14P. ISSN 0035-8711. S2CID 17945298.
  20. อ้างอิงผิดพลาด: ป้ายระบุ <ref> ไม่ถูกต้อง ไม่มีการกำหนดข้อความสำหรับอ้างอิงชื่อ EllisKS032
  21. Palmer, Jason. (August 3, 2011) BBC News – 'Multiverse' theory suggested by microwave background. Retrieved November 28, 2011.
  22. "Universe". Encyclopaedia Britannica online. Encyclopaedia Britannica Inc. 2012. สืบค้นเมื่อ February 17, 2018.
  23. "Universe". Merriam-Webster Dictionary. สืบค้นเมื่อ September 21, 2012.
  24. "Universe". Dictionary.com. สืบค้นเมื่อ September 21, 2012.
  25. 25.0 25.1 Schreuder, Duco A. (December 3, 2014). Vision and Visual Perception. Archway Publishing. p. 135. ISBN 978-1-4808-1294-9.
  26. Mermin, N. David (2004). "Could Feynman Have Said This?". Physics Today. 57 (5): 10. Bibcode:2004PhT....57e..10M. doi:10.1063/1.1768652.
  27. Tegmark, Max (2008). "The Mathematical Universe". Foundations of Physics. 38 (2): 101–50. arXiv:0704.0646. Bibcode:2008FoPh...38..101T. doi:10.1007/s10701-007-9186-9. S2CID 9890455. A short version of which is available at Fixsen, D. J. (2007). "Shut up and calculate". arΧiv:0709.4024 [physics.pop-ph].  in reference to David Mermin's famous quote "shut up and calculate!"[26]
  28. Holt, Jim (2012). Why Does the World Exist?. Liveright Publishing. p. 308.
  29. Ferris, Timothy (1997). The Whole Shebang: A State-of-the-Universe(s) Report. Simon & Schuster. p. 400.
  30. Copan, Paul; William Lane Craig (2004). Creation Out of Nothing: A Biblical, Philosophical, and Scientific Exploration. Baker Academic. p. 220. ISBN 978-0-8010-2733-8.
  31. Bolonkin, Alexander (November 2011). Universe, Human Immortality and Future Human Evaluation. Elsevier. pp. 3–. ISBN 978-0-12-415801-6.
  32. "เอกภพ (๒๒ กันยายน ๒๕๕๓)". สำนักงานราชบัณฑิตยสภา.
  33. "เอกภพกับจักรวาล (๑๐ มีนาคม ๒๕๕๓)". สำนักงานราชบัณฑิตยสภา.
  34. Silk, Joseph (2009). Horizons of Cosmology. Templeton Pressr. p. 208.
  35. Singh, Simon (2005). Big Bang: The Origin of the Universe. Harper Perennial. p. 560. Bibcode:2004biba.book.....S.

บรรณานุกรมแก้ไข

แหล่งข้อมูลอื่นแก้ไข