มันเป็นความสุขสำหรับผมที่ได้กลับไปประเทศชิลีอีกครั้ง ในเพื่อเฉลิมฉลองวันเกิด 60 ปี ของเพื่อนเก่าและเพื่อนร่วมงานที่ผมนับถือ เขาชื่อ 'Claudio Bunster' ผู้ที่ผมได้รู้จักกับเขามาเกือบ 40 ปี Claudioทำงานทางด้านวิทยาศาสตร์ทั่วไป อยู่ในเมือง Valdivia ที่ CECs ซึ่งเป็นศูนย์ที่เขาสร้างขึ้น สถานที่นี้ มันมีความหมายกับผม
หนังเรื่อง The Black Hole ฉายในปี 1979 |
ในความเป็นจริง นักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์ไม่น่าจะแปลกใจมาก เกี่ยวกับเรื่องราวของหลุมดำ เพราะเรื่องนี้ได้อยู่ในแนวคิดของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์มานานกว่า 200 ปีแล้ว
หนังสือของ ลาปลัส |
ข้อเสนอแนะของที่คล้ายกันทำไม่กี่ปีต่อมา โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชื่อ "ปีแยร์-ซีมง ลาปลัส"(ลาปลาส) เขาได้เขียนเรื่องนี้เอาไว้ในหนังสือ 'The System of the World' ที่เขาแต่งขึ้น บางทีเขาอาจจะคิดว่ามันเป็นความคิดที่บ้ามาก
ทั้งมิเชลล์และลาปลัส มีแนวคิดว่าแสงประกอบด้วยอนุภาคคล้ายลูกปืนใหญ่ ที่ยิงขึ้นฟ้า แล้วแรงโน้มถ่วงก็ดึงลูกปืนไว้ ทำให้ลูกปืนค่อยๆลดความเร็วลง และตกลงมายังพื้น แต่การทดลองที่โด่งดัง(Michelson–Morley experiment) โดยชาวอเมริกัน 2 คน คือ Michelson และ Morley ในปี 1887 แสดงให้เห็นว่า แสงเดินทางด้วยความเร็ว 186,000 ไมล์ต่อวินาทีเสมอ ไม่ว่ามันมาจากไหน
นี้เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ มันไม่สอดคล้องกับแนวคิดของอวกาศและเวลา แต่ในปี 1915 ไอน์สไตน์ได้พัฒนาทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา ไอน์สไตน์เสนอว่า อวกาศและเวลา(กาล-อวกาศ)ไม่ได้อยู่แยกจากกัน แต่พวกมันมีทิศทางที่แตกต่างกัน กาล-อวกาศนี้ไม่แบน แต่สามารถบิดเบี้ยวและโค้งงอได้โดยสสารและพลังงานในนั้น... เพื่อที่จะเข้าใจในเรื่องนี้ นึกภาพแผ่นยางหนาๆที่มีลูกโบลิ่งวางอยู่บน(ซึ่งเปรียบเหมือนดวงดาววางบนอวกาศ) น้ำหนักลูกโบลิ่งจะกดลงไปในยาง และจะทำให้แผ่นยางโค้งงอ
ในปี 1919 ชาวอังกฤษเดินทางไปแอฟริกาตะวันตก เพื่อมองไปที่แสงจากดาวที่ห่างไกล ที่ผ่านใกล้ดวงอาทิตย์ในช่วงอุปราคา พวกเขาพบว่า ตำแหน่งของดาวถูกขยับขึ้นเล็กน้อยจากตำแหน่งปกติ แสดงให้เห็นว่าเส้นทางของแสงจากดาว ผ่านกาล-อวกาศที่โค้งงอเนื่องจากน้ำหนักของดวงอาทิตย์ นั้นทำให้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปได้รับการยืนยัน
หากเราวางน้ำหนักที่หนักมาก และมากขึ้นๆ น้ำหนักเหล่านี้จะกดแผ่นยาง จนทำให้เกิดเป็นหลุมลึกมาก จนกระทั้งไม่มีสิ่งใดกลับขึ้นมาจากหลุมได้
สิ่งที่เกิดขึ้นในกาล-อวกาศ เป็นไปตามทฤษฎีสัมพัทธทั่วไป ดาวจะบิดเบือนกาล-อวกาศที่อยู่รอบๆมัน ยิ่งดาวมีมวลมากและมีขนาดเล็กมาก(ความหนาแน่นสูงขึ้น) มันจะยิ่งทำให้กาล-อวกาศเกิดหลุมที่ลึกมากตามไปด้วย ถ้าดาวขนาดใหญ่มีการเผาผลาญเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ลดลง และหดตัวลงจนมันมีขนาดต่ำกว่า"ขนาดวิกฤต" มันจะก่อให้เกิดหลุมลึกในกาล-อวกาศที่ซึ่งแสงที่ไม่สามารถหลุดออกมาได้
วัตถุดังกล่าวได้รับการตั้งชื่อว่า"หลุมดำ"โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ชื่อ "John Wheeler" ซึ่งเป็นหนึ่งในคนแรกที่ตระหนักถึงความสำคัญและอันตรายของหลุมดำ ชื่อของหลุมดำ(Black Hole)ถูกแพร่หลายไปอย่างรวดเร็ว ชื่อนี้ได้แสดงให้เห็นว่าเป็นสิ่งที่มืดและลึกลับ แต่ปีที่ผ่านมา มีผู้คนบางกลุ่มที่ต่อต้านชื่อนี้(Black Hole) ซึ่งให้เหตุผลว่า เป็นชื่อที่"ลามกอนาจาร!"
A Black Hole Has No Hair |
หลุมดำมีขอบเขตของมัน เรียกว่า"ขอบฟ้าเหตุการณ์" มันเป็นที่ๆแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะดึงแสงกลับลงไปในหลุมดำ เนื่องจากไม่มีอะไรสามารถเดินทางได้เร็วกว่าแสง ดังนั้นทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาล จะไม่สามารถขึ้นมาจากหลุมดำได้
ลักษณะการตกลงไปในหลุมดำ ขาจะถูกหลุมดำดึงอย่างแรง กลายเป็นเส้นสปาเก็ตตี้ |
เราจะไม่ได้เห็นอะไรในขณะที่เรากำลังตกลงไปในหลุมดำ หากมีผู้ที่อยู่ห่างๆและกำลังมองเราอยู่ เขาก็จะไม่เห็นเหตุการณ์ใดๆที่อยู่ในเส้น'ขอบฟ้าเหตุการณ์' ขณะที่เรากำลังตกลงไปในหลุมดำ(ยังไม่ถึงเส้นขอบเหตุการณ์) เขาจะเห็นตัวเราเป็นเหมือนแสงสีแดงหรี่ๆ และก็เลื่อนหายไปจากสายตาของเขา โลกภายนอกจะรับรู้ว่าเราได้หายไปตลอดกาล
หลุมดำไม่มีผม |
หากปริมาณของข้อมูลที่ซ่อนอยู่ภายในหลุมดำ ขึ้นอยู่กับขนาดของหลุม จากหลักการทั่วไป แสดงว่าว่าหลุมดำจะมีอุณหภูมิสูง และเปร่งแสงเหมือนกับส่วนของโลหะร้อน แต่นั้นเป็นไปไม่ได้ เพราะเรารู้ว่าไม่มีอะไรที่ออกมาจากหลุมดำได้ มันเป็นความคิด??? แต่ผมค้นพบว่า อนุภาคสามารถรั่วไหลออกมาจากหลุมดำได้ เหตุผลก็คือว่า อนุภาคมีขนาดเล็กมาก! ตาม"หลักความไม่แน่นอน" ที่ค้นพบโดย "แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก" ในปี 1923 มีใจความว่า "ยิ่งรู้เกี่ยวกับอนุภาคนั้นมาก มันยิ่งไม่แน่นอน" พิจารณาหลุมดำขนาดเล็ก เราจะรู้ตำแหน่งของอนุภาคค่อนข้างชัดเจน นั้นหมายความว่า เราจะไม่รู้ความเร็วที่ชัดเจน ซึ่งเป็นไปได้ว่า มีบางอนุภาค จะสามารถมีความเร็ว"มากกว่าความเร็วแสง" อนุภาคนั้น จะสามารถหลุดออกมาจากหลุมดำได้ พิจารณาหลุมดำขนาดใหญ่ เราไม่รู้ตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาค ดังนั้น อนุภาคนั้นจะมีความเร็วที่แน่นอน คือ ความเร็วแสง ซึ่งไม่สามารถหลุดออกมาจากหลุมดำได้ นั้นหมายความว่า ยิ่งหลุมดำมีขนาดเล็ก(เช่น หลุมดำจิ๋ว) ยิ่งจะปล่อยอนุภาคออกมามาก อนุภาคดังกล่าว ถูกเรียกตามชื่อผู้คิดแนวคิดนี้ คือ "รังสีฮอว์คิง", (1974)
เครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ โดย CERN |
เมื่ออนุภาคหนีออกมาจากหลุมดำได้ หลุมจะสูญเสียมวลและหดตัว ยิ่งหดตัวมาก อนุภาคก็จะยิ่งหนีออกมาได้มากขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดหลุมดำจะสูญเสียมวลทั้งหมดและหายไป แล้วอะไรจะเกิดขึ้นกับอนุภาคทั้งหมดและนักบินอวกาศตกลงไปในหลุมดำ? เมื่อหลุมดำหายไป พวกเขาไม่สามารถเกิดขึ้นมาได้อีก อนุภาคที่ออกมาจากหลุมดำ มีลักษณะแบบสุ่มสมบูรณ์ และอนุภาคที่ขึ้นมาได้ จะไม่มีทางเป็นเหมือนเดิม เหมือนที่ก่อนมันจะตกลงไป อนุภาคที่ตกลงไปในหลุมดำ(กลายเป็นเพียงข้อมูล)ควรจะออกมาหมด ถ้าข้อมูลสูญหาย นั้นจะเป็นปัญหาที่อยู่เหนือความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์
กว่า 200 ปีที่ผ่านมา เรามีความเชื่อในสิ่งวิทยาศาสตร์พิสูจน์ได้ และเราจะค้นหากฎของวิทยาศาสตร์ที่ใช้คำนวณวิวัฒนาการของจักรวาล... นี่คือแนวคิดของลาปลัส(ลาปลาส) ถ้าเรารู้สถานะของจักรวาลในขณะใด ๆ กฎทางวิทยาศาสตร์จะสามารถตรวจสอบช่วงเวลาในอนาคตและเวลาที่ผ่านมาทั้งหมดได้
ครั้งหนึ่ง นโปเลียนถามลาปลาสว่า พระเจ้าสร้างความสมดลได้อย่างไร? ลาปลาสตอบว่า ผมไม่จำเป็นต้องสมมุติฐาน! ...ผมไม่คิดว่าลาปลาสอ้างว่าพระเจ้าไม่มีอยู่จริง แต่ลาปลาสหมายถึง เขาไม่สามารถเปลี่ยนกฏทางวิทยาศาสตร์ได้ และนั้นเป็นสิ่งสำคัญของกฏทางวิทยาศาสตร์ "กฏทางวิทยาศาสตร์จะเป็นกฏทางวิทยาศาสตร์ก็ต่อเมื่อไม่มีสิ่งเหนือธรรมชาติมาเปลี่ยนแปลงกฏ"
ตามแนวคิดของลาปลาส หากรู้ตำแหน่งและความเร็วของอนุภาคใด ๆ เราจะสามารถทำนายอนาคตของอนุภาคเหล่านั้นได้... แต่ตามหลักความไม่แน่นอน กล่าวว่า หากเรารู้ตำแหน่งของอนุภาคอย่างชัดเจน เราจะรู้เรื่องความเร็วของอนุภาคเหล่านั้นลดน้อยลง พูดอีกอย่างก็คือ เราไม่สามารถรู้ทั้งตำแหน่งและความเร็วได้พร้อมๆกัน! แล้วเราจะสามารถทำนายอนาคตได้อย่างไร? คำตอบก็คือว่า ถึงแม้เราไม่สามารถแยกพิจารณาของตำแหน่งและความเร็วได้ แต่มีบางสิ่งที่เราสามารถคาดการณ์ได้ สิ่งนั้นเรียกว่า "สถานะควอนตัม" นี้เป็นบางสิ่งที่เราจะสามารถนำมาใช้คำนวณได้ทั้งตำแหน่งและความเร็ว เรายังคงคาดหวังว่าเราจะทำนายอนาคตของจักรวาลได้ หากเรารู้'สถานะควอนตัม'ของจักรวาลในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง
หากข้อมูลหายไปในหลุมดำ เราจะไม่สามารถที่จะทำนายอนาคตได้ เพราะหลุมดำจะทำลายชุดของอนุภาคใด ๆ เช่นชุดข้อมูลของโทรทัศน์ แม้ว่าโอกาสในการการปล่อยก๊าซแปลก ๆ อยู่ในระดับต่ำมาก แต่มันมีแนวโน้มที่จะมีการฉายรังสีความร้อน เช่นเดียวกับแสงจากโลหะร้อนสีแดง ถ้าเราไม่สามารถทำนายสิ่งที่ออกมาจากหลุมดำ มันอาจดูเหมือนว่ามันจะไม่สำคัญอะไรมาก ไม่มีหลุมดำที่อยู่ใกล้ ๆ เรา ดังนั้น นี้จึงเป็นเพียงหลักการ อาจจะมีหลุมดำเสมือนจริงที่เกิดขึ้นจากความผันผวนของสูญญากาศ มันดูดซับชุดของอนุภาค แล้วปล่อยรังศีออกมา และหายไปในสูญญากาศอีกครั้ง จะเป็นเรื่องที่เลวร้ายยิ่งกว่า หากเราไม่สามารถตรวจสอบประวัติศาสตร์ที่ผ่านมาของเราอย่างได้ หนังสือประวัติศาสตร์และความทรงจำของเรา ก็อาจจะภาพลวงตา มันเป็นส่วนที่บอกเราว่า เราเป็นใคร หากไม่มีมัน เราจะสูญเสียตัวตนของเรา
ดังนั้น จึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะตรวจสอบว่า ข้อมูลหายไปในหลุมดำ หรือไม่ ตามหลักการ ข้อมูลอาจจะกู้คืนกลับมาได้ หลายคนรู้สึกว่าข้อมูลไม่น่าจะหายไป แต่ไม่มีใครที่สามารถที่จะอธิบายได้ว่า หลุมดำเก็บข้อมูลเหล่านี้ไว้ได้อย่างไร เหล่านี้เป็นข้อโต้แย้งในปีที่ผ่านมา สุดท้ายผมคิดว่า ผมรู้คำตอบ... มันขึ้นอยู่กับความคิดของ"ริชาร์ด ไฟน์แมน" กล่าวว่า ไม่มีประวัติศาสตร์เดี่ยว ๆ แต่จะมีหลายประวัติศาสตร์ที่แตกต่างกัน ซึ่งจะเป็นประวัติศาสตร์ของตัวเอง(ประวัติศาสตร์ส่วนตัว) ในกรณีนี้ มีประวัติศาสตร์ 2 ชนิด คือ มีหลุมดำและไม่มีหลุมดำ ประเด็นก็คือ จากภายนอกเราไม่สามารถแน่ใจได้ว่ามีหลุมดำหรือไม่ จึงมีโอกาสเสมอว่าไม่ได้มีหลุมดำอยู่
มันมีความเป็นไปได้ที่จะรักษาข้อมูลไว้ได้ แต่ข้อมูลที่ได้กลับมาจะไม่อยู่ในรูปเดิม เช่นการเผาหนังสือ ผลที่ออกมาคือ ควันและขี้เถ้า 'Kip Thorne'และผมเดิมพันกับ'John Preskill'ไว้ว่า ข้อมูลจะหายไปในหลุมดำ เมื่อผมค้นพบว่าข้อมูลสามารถเก็บไว้ในหลุมดำได้อย่าง ผมยอมรับเดิมพัน ผมได้ให้หนังสือกับเขา 1 เล่ม บางทีสิ่งที่ผมให้ไป อาจเป็นเพียงขี้เถ้า
สิ่งนี้บอกเราว่า มีความเป็นไปได้ว่า หากเราตกลงไปในหลุมดำ เราจะออกมาในจักรวาลอื่น ประวัติศาสตร์จะถูกเลือกโดยหลุมดำ หลุมดำต้องมีขนาดใหญ่ และถ้ามันหมุน มันน่าจะทะลุผ่านไปจักรวาลอื่นๆ และเราจะไม่สามารถกลับมายังจักรวาลเดิมได้ ดังนั้น ถ้าผมเป็นนักบินอวกาศ ผมจะไม่ลงไปในหลุมดำ
หากตกลงไปในหลุมดำจะ เราจะไม่สามารถขึ้นมาได้ เหมือนการผสมสี เราไม่สามารถแยกสีที่ผสมรวมกันได้ แต่เราอาจจะไปโผล่ขึ้นที่จักรวาลอื่น ดังนั้น หากคุณรู้สึกว่ากำลังตกลงไปในหลุมดำ จงอย่ายอมแพ้ เพราะทุกสิ่งมีทางออกของมัน
สวัสดีครับ