ปรากฏการณ์ ใด ที่สนับสนุนทฤษฎี บิ ก แบ ง

กำเนิดเอกภพเริ่มนับจากจุดที่เรียกว่า " บิกแบง (BigBang) " บิกแบง เป็นชื่อที่ใช้เรียกทฤษฎีกำเนิดเอกภพทฤษฎีหนึ่ง ปัจจุบันบิกแบงเป็นที่ยอมรับมากขึ้น  เพราะมีปรากฏการณ์หลายอย่างที่สอดคล้อง หรือเป็นไปตามทฤษฎีบิกแบง ก่อนการเกิดบิกแบง เอกภพเป็นพลังงานล้วนๆ ภายใต้อุณหภูมิที่สูงยิ่ง จุดบิกแบงจึงเป็นจุดที่พลังงานเริ่มเปลี่ยนเป็นสสารครั้งแรก เป็นจุดเริ่มต้นของเวลาและเอกภพ

ปัจจุบันเอกภพประกอบด้วยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านแห่ง ระหว่างกาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญ่มาก โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า 15,000 ล้านปีแสง และมีอายุประมาณ 15,000 ล้านปีแสง ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมาก  รวมทั้งแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่เรียกว่า เนบิวลา และที่ว่าง โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสมาชิกหนึ่งของกาแล็กซีของเรา

บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการระเบิดใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นเนื้อสาร มีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ

ขณะเกิดบิกแบง มีเนื้อสารเกิดขึ้นในรูปของอนุภาคพื้นฐานชื่อ ควาร์ก (Quark) อิเล็กตรอน (Electron) นิวทริโน (Neutrino) และโฟตอน (Photon)  ซึ่งเป็นพลังงาน  เมื่อเกิดอนุภาคก็จะเกิดปฏิอนุภาค (Anti-particle) ที่มีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม ยกเว้นนิวทริโนและแอนตินิวทริโน  ไม่มีประจุไฟฟ้า เมื่อปฏิอนุภาคพบกับอนุภาคชนิดเดียวกัน จะหลอมรวมกันเนื้อสารเปลี่ยนไปเป็นพลังงานจนหมดสิ้น  ถ้าเอกภพมีจำนวนอนุภาคเท่ากับปฏิอนุภาคพอดี  เมื่อพบกันจะกลายเป็นพลังงานทั้งหมด  ก็จะไม่เกิดกาแล็กซี  ดาวฤกษ์และระบบสุริยะ  โชคดีที่ในธรรมชาติ  มีอนุภาคมากกว่าปฏิอนุภาค  ดังนั้นเมื่อปฏิอนุภาคพบอนุภาค  นอกจากจะได้พลังงานเกิดขึ้นแล้ว  ยังมีอนุภาคเหลืออยู่  และนี่คืออนุภาคก่อกำเนิดเป็นสสารของเอกภพในปัจจุบัน

หลังบิกแบงเพียง 10-6 วินาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็นสิบล้านล้านเคลวิน ทำให้ควาร์กเกิดการรวมตัวกันเป็นโปรตอน (นิวเคลียสของไฮโดรเจน)  และนิวตรอน

หลังบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิของเอกภพลดลงเป็นร้อยล้านเคลวิน มีผลให้โปรตรตอนและนิวตรอนเกิดการรวมตัวเป็นนิวเคลียสของฮีเลียม ในช่วงแรกๆนี้ เอกภพขยายตัวอย่างเร็วมาก

หลังบิกแบง 300,000 ปี อุณหภูมิลดลงเหลือ 10,000 เคลวิน นิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเข้ามาอยู่ในวงโคจร เกิดเป็นอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลียมตามลำดับ

กาแล็กซีต่างๆ  เกิดหลักบิกแบงอย่างน้อย 1,000 ล้านปี ภายในกาแล็กซีมีธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นสารเบื้องต้นซึ่งก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกๆ ส่วนธาตุต่างๆที่มีมวลมากกว่าฮีเลียมเกิดจากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่

บิกแบงและวิวัฒนาการของเอกภพ

http://talklikeaphysicist.com/

 1.2  หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง

http://ilmalefico.wordpress.com/

ข้อสังเกตที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ปรากฏการณ์อย่างน้อย 2 อย่าง ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ได้แก่

1. การขยายตัวของเอกภพ ฮับเบิล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันค้นพบว่า กาแล็กซีเคลื่อนที่ไกลออกไปด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นตามระยะห่าง กาแล็กซีที่อยู่ไกลยิ่งเคลื่อนที่ห่างออกไปเร็วกว่ากาแล็กซีที่อยู่ใกล้ นั่นคือ เอกภพกำลังขยายตัวจากความเข้าใจในเรื่องนี้ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณอายุของเอกภพได้

2. อุณหภูมิพื้นหลังอวกาศซึ่งปัจจุบันลดลงเหลือ 2.73 เคลวิน การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบัน หรืออุณหภูมิพื้นหลังเป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา 2 คน คือ อาร์โน เพนเซียส และโรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน เมื่อปีพ.ศ.2508 ขณะนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคน กำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้อง โทรทรรศน์วิทยุปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทาง และทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาณที่เหลืออยู่ในอวกาศเทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำ ที่มีอุณหภูมิประมาณ2.73เคลวินหรือประมาณ – 270 องศาเซลเซียส

ในขณะเดียวกัน โรเบิร์ต ดิกกี พี.เจ.อีพี เบิลส์ เดวิด โรลล์ และ เดวิด วิลคินสัน แห่งมหาวิทยาลัยปรินซ์ตันได้ทำนายมานานแล้วว่า การแผ่รังสีจากบิกแบงที่เหลืออยู่ในปัจจุบันน่าจะตรวจสอบได้ โดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ

ดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานการแผ่รังสีของวัตถุดำที่ประมาณ 2.73 เคลวิน จึงเป็นอีกข้อหนึ่งที่สนับสนุน ทฤษฎีบิกแบงได้เป็นอย่างดี

การเลื่อนไปทางแดงของสเปกตรัม (Redshift) ของกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลบ่งชี้ว่าเอกภพกำลังขยายตัว หากเราพิจารณาเอกภพโดยให้เวลาย้อนกลับไปนานพอ ทุกสรรพสิ่งในเอกภพจะถูกบีบอัดอยู่ที่จุดๆเดียว และการระเบิดที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในจุดๆนี้คือ “บิ๊กแบง”

เอกภพในช่วงแรกๆจะร้อนมาก พอเอกภพขยายตัว ความร้อนนี้จะเหลือเพียง“แสงเรือง” ที่มีอยู่ทั่วเอกภพ ทฤษฎีบิ๊กแบงไม่เพียงแต่จะทำนายถึงแสงเรืองดังกล่าวเท่านั้น แต่กล่าวว่า “แสงเรือง” นี้ควรเป็นรังสีอินฟราเรด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสเปกตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

“แสงเรือง” นี้จะเรียกว่า “รังสีไมโครเวฟพื้นพลังจักรวาล” (Cosmic Microwave Background: CMB) ซึ่งถูกตรวจวัดได้อย่างแม่ยำโดยตัวตรวจวัดที่โคจรอยู่รอบโลก และเป็นหลักฐานชั้นดีที่ยืนยันทฤษฎีบิ๊กแบง

ธาตุต่างๆส่วนหนึ่งที่เราพบได้ในปัจจุบัน เกิดขึ้นในช่วงที่เอกภพขยายตัวและเย็นตัวลง ทฤษฎีบิ๊กแบงทำนายว่าธาตุต่างๆเหล่านี้ควรจะถูกสังเคราะห์ขึ้นในช่วงที่เอกภพมีอายุน้อย และได้กลายมาเป็นกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลและดาวฤกษ์อายุมากที่เราเห็นกัน

คุณไม่สามารถพิจารณาดาวฤกษ์รุ่นหลังๆอย่างดวงอาทิตย์เป็นหลักฐานการเกิดบิ๊กแบงได้ เนื่องจากดาวฤกษ์รุ่นหลังๆมีธาตุที่ได้จากการสังเคราะห์ภายในดาวฤกษ์รุ่นก่อนหน้านี้ ส่งผลให้ดาวฤกษ์รุ่นหลังๆมีองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างไปจากดาวฤกษ์ที่อยู่ในช่วง 7 พันล้านปีก่อน (ดาวฤกษ์รุ่นก่อนหน้า)

ยังมีทฤษฎีอื่นเกี่ยวกับเอกภพนอกจากทฤษฎีบิ๊กแบงอย่าง “ทฤษฎีสถานะคงที่” (Steady State Theory) ซึ่งกล่าวว่าเอกภพจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเวลาผ่านไป

แต่เนื่องจากแสงต้องใช้เวลานานในการเดินทางไปในเอกภพ เมื่อเรามองกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกล เราจะกำลังมองเห็นภาพของมันในอดีตอยู่

จากการสังเกตการณ์จะสามารถเห็นได้ว่ากาแล็กซีในอดีตนานแล้ว จะค่อนข้างแตกต่างจากกาแล็กซีในปัจจุบัน แสดงว่าเอกภพมีความเปลี่ยนแปลง ซึ่งสอดคล้องกับทฤษฎีบิ๊กแบงมากกว่าทฤษฎีสถานะคงที่

ปรากฏการณ์ที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบง ได้แก่ ข้อใด *

ข้อมูลใดที่ใช้ในการสนับสนุนทฤษฎีบิ๊กแบง

เนื้อสารที่เกิดขึ้นขณะเกิดบิกแบง คืออะไร *

ข้อใดเป็นอนุภาคมูลฐานที่เกิดขึ้นหลังบิกแบงทั้งหมด