บทที่5 เอกภพ

บทที่5 เอกภพ

เอกภพ

เอกภพวิยาในอดีต

1.เอกภพของชาวสุเมเรียน

2.เอกภพของกรีก

3.เอกภพของเคปเลอร์

4.เอกภพของกาลิเลโอ

1.เอกภพของชาวสุเมเรียนเเละบาบิโลน

ในยุคเริ่มต้นประวัติศาสตร์ของมนุษย์โลกในช่วงเวลาประมาณ 7,000 ปีก่อนคริตศักราช นักประวัติศาสตร์เชื่อว่าได้มีชนชาติที่มีอารยะธรรมอาศัยอยู่ในบริเวณตอนกลางของทวีปเอเชียกลางซึ่งในปัจจุบันนี้คือประเทศอิรัก ดินแดนนี้เป็นที่รู้จักกันดีของนักประวัติศาสตร์ว่าคือดินแดน “เมโสโปเตเมีย (Mesopotamia)” ชนที่อยู่ในยุคสมัยนั้นได้เรียกตนเองว่า “ชาวสุเมอเรี่ยน (Sumerian)” ชาวสุเมอเรี่ยนได้ริเริ่มประดิษฐ์คิดค้นการเขียนอักษรที่มีชื่อเรียกว่า “cuneiform” เพื่อสื่อความหมายต่างๆลงบนแผ่นดินเหนียว ต่อมาทำให้นักประวัติศาสตร์ได้รู้ว่าชาวสุเมอเรียนนั้นเป็นกลุ่มชนที่มีอารยะธรรมสูง ในบันทึกนี้นักประวัติศาสตร์ได้มีการค้นพบการบันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆในท้องฟ้าพร้อมกับมีการตั้งชื่อให้กับกลุ่มดาวต่างๆในท้องฟ้าอีกด้วย นอกจากนี้ชาวสุเมอเรี่ยนยังได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่างๆในท้องฟ้าโดยมีความเชื่อว่าเป็นเพราะเทพเจ้าต่างๆที่ปกครองโลก ท้องฟ้า และแหล่งน้ำต่างๆบันดาลให้เป็นไปเช่นนั้น  จากหลักฐานทางประวัติศาสตร์นี้จะเห็นได้ว่าโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดที่ส่งผลกระทบต่อชาวสุเมอเรี่ยนก็คือท้องฟ้าและดวงดาวต่างๆ ดังนั้นแบบจำลองของเอกภพของชาวสุเมอเรี่ยนก็คือห้วงท้องฟ้าทั้งหมดที่มีดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่ไปตามเวลาโดยมีโลกเป็นจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ทั้งหมด

            ในช่วงระยะเวลาประมาณ 2,000 ปี ถึง 500 ปีก่อนคริตศักราช ชาวบาบิโลนได้ริเริ่มการสังเกตและจดบันทึกการเคลื่อนที่ของดวงดาวต่างๆอย่างเป็นระบบเป็นประจำโดยอาศัยพื้นฐานความรู้ทางดาราศาสตร์ของชาวสุเมอเรี่ยน  นักประวัติศาสตร์ได้พบว่าเมื่อเวลา 1,600 ปีก่อนคริตศักราชชาวบาบิโลนได้จัดทำบัญชีรายชื่อของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างในท้องฟ้าพร้อมทั้งได้ระบุตำแหน่งของการเคลื่อนที่ของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์เหล่านั้นอย่างระเอียดทุกๆวัน ซึ่งต่อมาทำให้ต่อมาชาวบาบิโลนได้นำผลของการสังเกตการณ์นี้มาใช้ในการทำนายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆในท้องฟ้าได้อย่างถูกต้อง และได้ช่วยให้ชาวบาบิโลนสามารถทำนายถึงการเปลี่ยนของฤดูกาลได้อย่างถูกต้องและแม่นยำมาก จึมีผลทำให้ระบบการเกษตรของชาวบาบิโลนมีประสิทธิภาพสูง นอกจากนี้ชาวบาบิโลนยังได้อาศัยตำแหน่งของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ในวันต่างๆเพื่อทำปฏิทินแสดงวันที่และฤดูกาลได้อย่างถูกต้องแม่นยำด้วย แต่อย่างไรก็ตามพื้นฐานความรู้และความเชื่อในเรื่องเอกภพของชาวบาบิโลนกับชาวสุเมอเรียนก็ยังคงเหมือนกัน กล่าวคือพวกเขาทั้งสองชนชาติมีความเชื่อว่าเอกภพก็คือห้วงท้องฟ้าทั้งหมดที่มีดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่ไปตามเวลาโดยมีโลกเป็นจุดศูนย์กลางของการเคลื่อนที่ และ ปรากฏการ์ต่างๆที่เกิดขึ้น เช่น การโคจรของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์นั้นเกิดขึ้นเพราะเทพเจ้าต่างๆได้ดลบันดาลให้เกิดขึ้นตามความประสงค์ของเทพเจ้า

2.เอกภพของกรีก

 ชาวกรีกได้ประยุกต์ความรู้ทางคณิตศาสตร์ในเรื่องจำนวนและเรขาคณิตในการพัฒนาแบบจำลองเอกภพ “อริส โตเติล” เป็นชาวกรีกคนแรกที่พบว่า โลกมีลักษณะเป็นทรงกลม นอกจากนี้ “อริส ตาร์คัส” เป็นบุคคลแรกที่ระบุว่า โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลาง และโลกจะโคจรครบรอบ1 ปี ในเวลา 1 ปี ทำให้แบบจำลองของชาวกรีกมีลักษณะที่อธิบายได้ทางเรขาคณิต

3.เอกภพของเคปเลอร์

ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe, ค.ศ.1546 – ค.ศ.1601) นักดาราศาสตร์ชาวฮอลแลนด์ได้ทำการสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆและจดบันทึกตำแหน่งอย่างละเอียดทุกวันเป็นเวลานับสิบปี ผลจากการสังเกตของเขานี้ทำให้เขาไม่เชื่อในคำอธิบายการโคจรของดาวเคราะห์ต่างรอบดวงอาทิตย์ของโคเปร์นิคัสที่ว่าดาวเคราะห์ต่างๆเคลื่อนที่รอบๆดวงอาทิตย์เป็นรูปวงกลมสมบูรณ์แบบ แต่ผลงานการสังเกตการณ์และสรุปผลนี้ยังไม่เป็นผลสำเร็จเขาก็ได้มาเสียชีวิตไปเสียก่อน แต่อย่างไรก็ตามเขาได้มอบบันทึกของการสังเกตนี้ให้แก่ผู้ช่วยของเขาซึ่งเป็นชาวเยอรมัน คือ โยฮัน เคปเลอร์ (Johannes Kepler, ค.ศ. – ค.ศ. )” ดังนั้นจึงทำให้เคปเลอร์ได้ทำการสังเกตการณ์เพิ่มเติมแล้วจึงได้ตั้งแบบจำลองเอกภพที่ได้อธิบายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ต่างๆเอาไว้ว่า ดวงอาทิตย์ยังคงเป็นจุดศูนย์กลางการเคลื่อนที่ของระบบโดยที่ดาวฤกษ์ต่างๆจะอยู่ในตำแหน่งประจำที่ ส่วนดาวเคราะห์ต่างๆจะโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรีไม่ใช่วงโคจรรูปวงกลมสมบูรณืแบบดังที่แสดงอยู่ในแบบจำลองของโคเปอร์นิคัส และดวงอาทิตย์จะตั้งอยู่ที่จุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงโคจรรูปวงรีนั้น นอกจากนั้นเคปเลอร์ยังพบว่าการอธิบายข้อมูลของไทโคบราเฮด้วยแบบจำลองของเขาจะมีความถูกต้องแม่นยำต่อข้อมูลมากกว่าการอธิบายด้วยแบบจำลองของโคเปอร์นิคัสด้วย

4.เอกภพของกาลิเลโอ

  กาลิเลโอเป็นชาวอิตาลี เป็นคนแรกที่ได้ใช้กล้องโทรทัศน์ เพื่อการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ แบบจำลองของกาลิเลโอเชื่อว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ โดยมีดาวเคราะห์ต่างๆ เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม แบบจำลองของเขาเป็นแบบจำลองที่มีขนาดไม่จำกัด ซึ่งเชื่อว่ายังมีวัตถุอื่นที่อยู่ไกลกว่าดาวเสาร์ ต่อมา “เซอร์ ไอแซก นิวตัน” ค้นพบว่า ลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์เกิดจากผลของแรงโน้ม ทำให้ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ยอมรับกฎการเคลื่อนที่ดาวเคราะห์ 3 ข้อ ของเคปเลอร์

กำเนิดเอกภพ

สิ่งที่ควรรู้เกี่ยวกับเอกภพ

- เอกภพมีความกว้างใหญ่ไพศาล ประกอบด้วย กาเเล็กซี ประมาณเเสนล้านกาเเล็กซี

- เเต่ละกาเเล็กซีมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100000 ปีเเสง

- 1ปีเเสง คือ ระยะทางที่เเสงใช้เวลาในการเดินทาง 1ปี มี ค่าประมาณ 9.5 ล้านล้านกิโลเมตร

- ทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการเกิดของเอกภพ ได้เเก่ทฤษฎีบิกเเบง

ทฤษฎีบิกเเบง

ทฤษฎี “บิกแบง” เป็นทฤษฎีกำเนิดเอกภพที่เป็นที่ยอมรับอย่างกว้างขวางในปัจจุบัน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเอกภพและเวลาได้อธิบายว่า เอกภพเริ่มจากพลังงานเปลี่ยนสสาร จากขนาดเล็กเป็นขนาดใหญ่ จากอุณหภูมิสูงเป็นอุณหภูมิต่ำ สสารที่เกิดขึ้นครั้งแรกเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดต่างๆ  จากนั้นอนุภาคเหล่านี้จึงรวมตัวกันกลายเป็นอะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งมีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนกลายเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ มนุษย์และสิ่งมีชัวิตต่างๆ

หลักฐานสนับสนุน Big Bang

 การขยายตัวของเอกภพจากการศึกษากาแล็กซีที่มีขนอดใหญ่้ที่สุด ที่อยู่ใหล้โลก คือ กาแล็กซีแอนโดรมีนา ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 2 ล้านปีแสง และกาแล็กซีอื่น ๆ พบว่า แต่ละกาแล็กซีกำลังเคลื่อนตัวออกห่างกันไปเรื่อย ๆ ทุกทิศทาง นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบได้จากการเปลี่ยนแปลงเส้นสเปกตรัมของแสง ที่ได้รับที่บ่งบอกว่าากำลังเคลื่อนที่ออกไป นันเป็นสิ่งที่แสดงให้เห็น ว่า เอกภพก็มีการขยายตัวออกไปเรื่อย ๆ เช่นเดียวกัน

อุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพ

การค้นพบอุณหภูมิของเอกภพในปัจจุบัน หรืออุณหภูมิพื้นหลัง  เป็นการค้นพบโดยบังเอิญโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกา  2  คน คือ อาร์โน เพนเซียส  และ   โรเบิร์ต วิลสัน แห่งห้องปฏิบัติการเบลเทเลโฟน  เมื่อปีพ.ศ.2508  ขณะนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองคน กำลังทดสอบระบบเครื่องรับสัญญาณของกล้อง โทรทรรศน์วิทยุ ปรากฏว่ามีสัญญาณรบกวนตลอดเวลา ไม่ว่าจะเป็นกลางวันหรือกลางคืน หรือฤดูต่างๆ แม้เปลี่ยนทิศทาง และทำความสะอาดสายอากาศแล้วก็ยังมีสัญญาณรบกวนอยู่เช่นเดิม ต่อมาทราบภายหลังว่าเป็นสัญญาณที่เหลืออยู่ในอวกาศเทียบได้กับพลังงานของการแผ่รังสีของวัตถุดำ ที่มีอุณหภูมิประมาณ 2.73 เคลวินหรือประมาณ – 270 องศาเซลเซียสในขณะเดียวกัน โรเบิร์ต ดิกกี พี.เจ.อีพี เบิลส์ เดวิด โรลล์ และ เดวิด วิลคินสัน แห่งมหาวิทยาลัยปรินซ์ตัน         ได้ทำนายมานานแล้วว่า การแผ่รังสีจากบิกแบงที่เหลืออยู่ในปัจจุบันน่าจะตรวจสอบได้ โดยกล้องโทรทรรศน์วิทยุดังนั้นการพบพลังงานจากทุกทิศในปริมาณที่เทียบได้กับพลังงานการแผ่รังสี ของวัตถุดำที่ประมาณ 2.73 เคลวิน จึงเป็นอีกข้อหนึ่งที่สนับสนุน ทฤษฎีบิกแบงได้เป็นอย่างดี

กฏของฮัมเบิล

กาแล็กซี

          คือ อาณาจักรหรือระบบของดาวฤกษ์จำนวนนับแสนล้านดวง อยู่รวมกันด้วยแรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสารทั้งหมดที่อยู่ภายในกาแล็กซีกับหลุมดำมวลยวดยิ่งที่แก่นกลางของกาแล็กซี กาแล็กซีต่างๆ เกิดขึ้นหลังบิกแบงประมาณ 1000 ล้านปี กาแล็กซีที่สำคัญซึ่งมีระบบสุริยะเป็นสมาชิกอยู่ ได้แก่ แอนโดรเมลา เป็นต้น นักดาราศาสตร์แบ่งกาแล๊กซีออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆคือ

1.กาแล็กซีปกติ ซึ่งกาแล็กซีปกตินี้จะแบ่งออกได้เป็น 3 กลุ่ม

 - กาแล็กซีรี มีรูปร่างค่อนข้างเรียบ มรการกระจายแสงของดาวฤกษ์อย่างสม่ำเสมอ ใช้รหัสว่า E

 - กาแล็กซีชนิดกังหัน เป็นกาแล็กซีที่มีใจกลางสว่าง ตรงกลางมีดาวฤกษ์หนาแน่น เรียกว่า ใจกลางกาแล็กซี ใช้รหัสว่า S

 - กาแล็กซีลูกสะบ้า มีรูปร่างคล้ายเลนส์ อยู่ระหว่างกาแล็กซีรีและกาแล็กซีชนิดกังหัน มีใจกลางสว่าง ใช้รหัสว่า SO

2. กาแล็กซีไม่มีรูปร่าง

กาแล็กซีทางช้างเผือก

- กาเเล็กซีเพื่อนบ้าน ซึ่งสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า ได้เเก่ กาเเล็กซีเเอนโดรเมดา กาเเล็กซีเเมกเจลเเลนใหญ่ กาเเล็กซีเเมกเจลเเลนเล็ก

- การกระจายของดาวฤกษ์ในกาเเล็กซีทางช้างเผือก

ประเภทของกาเเล็คซี

1.กาแล็กซีกังหัน (Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ กาแล็กซีกังหัน Sa มีส่วนป่องหนาแน่น แขนไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหัน Sb มีส่วนป่องใหญ่ แขนยาวปานกลาง, กาแล็กซีกังหัน Sc มีส่วนป่องเล็ก แขนยาวหนาแน่น 

2.กาแล็กซีกังหันแบบมีคาน หรือ กาแล็กซีกังหันบาร์ (Barred Spiral Galaxy) แบ่งย่อยเป็น 3 แบบ  กาแล็กซีกังหันบาร์ SBa มีส่วนป่องใหญ่ไม่เห็นคานไม่ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBb มีส่วนป่องขนาดกลาง เห็นคานได้ชัดเจน, กาแล็กซีกังหันบาร์ SBc มีส่วนป่องเล็กมองเห็นคานยาวชัดเจน

3.กาแล็กซีรี (elliptical galaxy) มีรูปร่างแบบกลมรี ซึ่งบางกาแล็กซีอาจกลมมาก บางกาแล็กซีอาจรีมาก  นักดาราศาสตร์ให้ความเห็น

กาแล็กซีประเภทนี้จะมีรูปแบบกลมรีมากน้อยเพียงใดนั้นขึ้นอยู่กับอัตราการหมุนของกาแล็กซี ถ้าหมุนเร็วกาแล็กซีจะมีรูปแบบยาวรีมาก

4. กาแล็กซีไร้รูปร่าง ( IRREGULAR GALAXIES ) มีลักษณะที่แตกต่างไปจาก 3 แบบข้างต้น มีอยู่น้อยมากในเอกภพ เช่น กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่และเล็ก