การแถลงยืนยันการมีอยู่จริงของคลื่นความโน้มถ่วงเมื่อคืนวันที่ 11 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมานับเป็นเรื่องยิ่งใหญ่ในวงการวิทยาศาสตร์และประวัติศาสตร์ความรู้ของมนุษย์ อัลเบิร์ต ไอน์ไสนต์ ทำนายการมีอยู่ของมันไว้เมื่อ 100 ปีมาแล้วจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอันลือลั่นของเขา ในห้วงเวลาที่ผ่านมาหลังทฤษฎีสัมพัทธภาพ คำทำนายเกือบทั้งหมดของไอน์ไสตน์ล้วนได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นจริงตามนั้น เว้นเรื่องคลื่นความโน้มถ่วงที่ว่านี้เท่านั้น

การมีอยู่จริงของคลื่นความโน้มถ่วงทำให้ภาพของเราในเอกภพอันกว้างใหญ่ไพศาลชัดเจนขึ้นมาอีกระดับหนึ่ง ตัวเรา โลกของเรา ดวงดาว เทหวัตถุต่างๆ ในเอกภพ ล่องลอยอยู่ในกาลอวกาศ (สเปซแอนด์ไทม์) ที่มีการกระเพื่อมอยู่ตลอดเวลาจากการเคลื่อนไหวของมวลสารที่ปลดปลอ่ยคลื่นความโน้มถ่วงออกมา

การโยนก้อนหินลงไปในบ่อน้ำแล้วเกิดแรงกระเพื่อมเป็นวงรอบกระจายออกไปอาจจะเป็นภาพเปรียบเทียบที่พอมองเห็นได้ชัดขึ้น ปลาหรือวัตถุใดๆ ที่อยู่ในน้ำก็รับแรงกระเพื่อมนั้นไปด้วย

คลื่นน้ำทำให้น้ำและอะไรก็ตามที่อยู่ในน้ำกระเพื่อมไปด้วย คลื่นความโน้มถ่วงทำให้กาลอวกาศกระเพื่อม ยืดหดไปในทิศทางตรงกันข้ามอยู่ตลอดเวลา แม้แต่ตัวเรากระจ้อยร่อยอยู่ในกาลอวกาศก็รับแรงนั้นไปด้วย แต่การตรวจวัดคลื่นความโน้มถ่วงทำได้ยากเพราะแรงที่มาถึงนั้นน้อยมากเกินกว่าจะตรวจวัดได้

คลื่นความโน้มถ่วงที่ผ่านตัวเราไปอาจจะทำให้ระยะห่างระหว่างคนสองคนที่นั่งอยู่เปลี่ยนแปลงไป 10 ยกกำลัง -20 เมตร (อลัน ไวน์ไสตน์, nationalgeographic.com) ซึ่งนั่นเท่ากับหนึ่งในล้านของเส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอน หนึ่งในอนุภาคที่ประกอบกันเป็นนิวเคลียสของอะตอม

ลำพังแค่อะตอมเราก็ไม่มีปัญญาจะไปมองเห็นมันแล้ว นี่หนึ่งในล้านของเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคที่อยู่ในอะตอม อาจมีแต่พระเจ้า(ถ้าเชื่อว่ามีพระเเจ้า) เท่านั้นที่รับรู้มันได้

เคยมีการพบเบาะแสว่ามีคลื่นความโน้มถ่วงอยู่จริงทางอ้อมเมื่อปี 1974 จากนักดาราศาสตร์สองคนที่ค้นพบดาวนิวตรอนสองดวงที่หมุนรอบกัน หรือไบนารี พัลซา ปกติดาวนิวตรอนจะปล่อยคลื่นความถี่วิทยุออกมาเที่ยงตรงมาก แต่จากการศึกษาสังเกตดาวนิวตรอนดวงหนึ่งกลับพบว่าความถี่วิทยุที่ปล่อยออกมาจากดาวนิวตรอนเปลี่ยนแปลงไปมากขึ้นและน้อยลงเป็นจังหวะ นำไปสู่การพบว่ามันโคจรรอบดาวนิวตรอนอีกดวงที่ไม่เคยค้นพบมาก่อน

ดาวสองดวงเคลื่อนที่เข้าหากันมากขึ้นและโคจรรอบกันด้วยความเร็วสูงขึ้น ความถี่วิทยุที่ปล่อยออกมาผิดไปจากปกติอันเป็นผลมาจากคลื่นความโน้มถ่วง สอดคล้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์

การศึกษาและค้นพบดังกล่าวทำให้โจ เทเลอร์ และรัสเซล ฮัลส์ ได้รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ไปในปี 1993

แต่นั่นเป็นการค้นพบทางอ้อมเท่านั้น ต่างจากการสังเกตการณ์โดย LIGO ที่แถลงข่าวกัน เพราะเป็นครั้งแรกที่ตรวจวัดและสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วงได้บนโลกของเราเอง ซึ่งเกิดจากการชนกันของหลุมดำสองหลุมย้อนหลังไปเมื่อ 1,300 ล้านปีแสง ซึ่งหมุนวนรอบกันและเคลื่อนที่เข้าหากันด้วยความเร็วสูงขึ้นเรื่อยๆ จนยุบรวมกันก่อนจะสงบลงในท้ายที่สุด

ในจังหวะที่ใกล้จะชนกันจนชนกันนั้นหลุมดำทั้งสองปลดปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงมหาศาลออกมา เหมือนกับการตะเบ็งเสียงเต็มแรงครั้งสุดท้ายก่อนสิ้นใจของหลุมดำ

มากกว่าพลังงานที่ปล่อยมาจากดาวทุกดวงในแกแลกซี่นี้รวมกันหลายสิบเท่า

แต่คลื่นความโน้มถ่วงที่มาถึงเราก็ยังเล็กน้อยมากจนใช้เวลานานหลายสิบปีกว่าจะตรวจวัดมันได้

ที่จริงแล้วการตรวจวัดได้ที่ว่านี้เกิดขึ้นเมื่อราวกลางเดือนกันยายนปีที่แล้ว แต่ใช้เวลาในการตรวจสอบวิเคราะห์เพื่อยืนยันกันอีกหลายเดือนหลังจากนั้นจนยืนยันว่าไม่มีทางเป็นอื่นนอกจากค่าความต่างที่วัดได้โดย LIGO มาจากคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากการชนกันของหลุมดำจริง

เชื่อว่าเกือบทุกคนมีคำถามว่ามีอยู่จริงแล้วไงต่อ

หากจะเอาเป็นรูปธรรมของเรื่องใกล้ตัวคงเป็นเรื่องยากที่จะบอกได้ เพราะว่านี่เป็นการเปิดพรมแดนความรู้ใหม่ ซึ่งจะนำไปสู่คำถามใหม่ๆ อีกมากมายตามมา แต่อย่างหนึ่งที่อาจจะบอกได้คือการพลิกโฉมหน้าของการศึกษาทางด้านดาราศาสตร์ในอนาคต

การขยับเข้าไปใกล้ที่จะได้เห็นจุดกำเนิดของเอกภพ ซึ่งหมายถึงจุดกำเนิดของตัวเราด้วย แต่ด้วยวิธีการหรือเครื่องไม้เครื่องมือแบบที่เคยใช้อยู่มีขีดจำกัดไม่สามารถพาเราไปถึงได้ เราส่องกล้องไปอย่างไรก็ไม่ถึง การไต่ไปตามร่องรอยของคลื่นความโน้มถ่วงมีโอกาสที่มันจะช่วยให้เราข้ามขีดจำกัดเดิมๆ ไปได้

มนุษย์มีความอยากรู้อยากเห็นอยู่เป็นพื้นฐานที่ทำให้เรามาเป็นเราอยู่ในทุกวันนี้ เราไม่ได้เป็นมนุษย์ถ้ำออกล่าสัตว์ใส่ท้องยามหิวเหมือนชีวิตเมื่อดึกดำบรรพ์ พร้อมๆ กับคำถามเก่าแก่ยาวนานดั้งเดิมที่ว่าเรามาจากไหนและเราจะไปไหนที่ไม่เคยหายไปไหน ความรู้ใหม่ๆ ที่ค้นพบพาเรามายังจุดนี้ และมันก็จะพาเราต่อไปอีกในอนาคตไม่จบไม่สิ้น

เหมือนทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ก็ไม่ได้ให้อะไรกับโลกในวันที่ประกาศมันออกมา แต่ผลพวงของมันนับจากนั้นงอกเงยขึ้นมาเรื่อยๆ มีผลต่อชีวิตประจำวันของเรา โดยที่คนส่วนใหญ่ก็ยังไม่รู้อยู่ดี

ความแม่นยำของ GPS ในระกับที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้ในแผนที่นำทางทั้งหลาย ถ้าไม่มีทฤษฎีของไอน์สไตน์ก็ยากจะเป็นไปได้

ศิริพงษ์ วิทยวิโรจน์
มติชนรายวัน ฉบับจันทร์ที่ 15 กุมภาพันธ์ 2559

Share on Facebook