ทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์ได้กล่าวไว้ว่า
ความเร็วสูงสุดในจักรวาลคือความเร็วแสง อย่างไรก็ตาม ยังมีบางสิ่งในจักรวาลนี้ที่แหกกฎในทฤษฎีดังกล่าวได้
ความเร็วสูงสุดของจักรวาล
ความเร็วแสงถือเป็นที่รู้กันโดยทั่วไปว่าเป็นความเร็วสูงสุดในจักรวาล
เมื่ออัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้สร้างทฤษฎีที่รวมมวลและปริมาตรเข้าไว้ด้วยกัน
ซึ่งความเร็วแสงมีค่าประมาณเท่ากับ 299,792 กิโลเมตรต่อวินาที หรือเท่ากับ 186,282 ไมล์ต่อวินาที
จากคำกล่าวของไอน์สไตน์
จึงสรุปได้ว่า
ไม่มีวัตถุใดๆที่มีมวลในจักรวาลที่จะมีความเร็วเท่ากับหรือมากกว่าความเร็วแสงได้
แต่นั่นก็ไม่ได้หมายความว่า
จะไม่มีสภาวะใดๆเลยที่จะมีความเร็วมากกว่าแสง เพราะความจริงแล้ว
นักฟิสิกส์ได้ค้นพบปรากฏการณ์ที่มีความเร็วเท่ากับหรือมากกว่าความเร็วแสง และนี่คือส่วนหนึ่งของทฤษฎีที่กล่าวถึงสภาวะแบบจำเพาะ
ที่จะสามารถเอาชนะความเร็วแสงได้
ความพัวพันทางควอนตัม
(Quantum Entanglement)
จากการบรรยายในรายการ
Big Think มิชิโอะ คากุ
นักฟิสิกส์ลูกครึ่งชาวญี่ปุ่น-อเมริกัน
ได้กล่าวไว้ว่า ถ้าเรามีอิเล็กตรอน 2 ตัวที่อยู่ใกล้กัน พวกมันจะสั่นสะเทือนโดยพร้อมเพรียงกัน
จากทฤษฎีทางควอนตัมฟิสิกส์ ถ้าเรากระตุกอิเล็กตรอนตัวหนึ่ง อิเล็กตรอนอีกตัวจะเกิดการ "รับรู้" การสั่นสะเทือนนั้นได้ทันที
ซึ่งเร็วกว่าความเร็วแสง ซึ่งไอน์สไตน์เคยคิดว่านี่เป็นทฤษฏีที่ผิด
เนื่องจากขัดกับกรอบความคิดเรื่องความเร็วแสงในทฤษฏีสัมพัทธภาพของเขา
จากเรื่องดังกล่าว ไอน์สไตน์ถึงกับกล่าวว่า "Spooky action at a distance" (เรื่องหลอกหลอนของระยะทาง)
แต่มันคือเรื่องจริงจากปรากฏการณ์
Quantum Entanglement
แม้มันจะฟังดูค่อนข้างซับซ้อน แต่วิดีโอของ Veritasium อาจทำให้คุณเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้มากขึ้น
อย่างไรก็ตาม
หากจะกล่าวว่าการส่งข้อมูลแบบนี้นั้น "เอาชนะ" ความเร็วแสงได้ ก็ไม่ถูกต้องทั้งหมดเสมอไป
จากข้อมูลข้างต้นจะเห็นได้ว่า
การส่งข้อมูลเช่นนี้นั้นเร็วกว่าแสง แต่ไม่ได้หมายความว่ามันวิ่งผ่านอวกาศได้เร็วกว่า
เพื่อทำความเข้าใจกับมัน สมมุติว่าคุณมีเพื่อนอยู่ 2 คน ให้คนหนึ่งสวมเสื้อสีน้ำเงิน ส่วนอีกคนสวมเสื้อสีชมพู คุณรู้ข้อมูลเพียงเท่านี้
ดังนั้น เมื่อคุณไปพบเพื่อนคนหนึ่ง และคุณพบว่าเค้าสวมเสื้อสีน้ำเงิน
คุณก็จะสามารถรู้ได้ทันทีว่าเพื่อนคุณอีกคนหนึ่ง(ที่คุณไม่ได้ไปพบ)สวมเสื้อสีชมพู ซึ่งการรู้ได้ทันทีนี้ก็คือการรับรู้ที่เร็วกว่าแสงนั่นเอง
คากุยังได้สรุปไว้ตอนท้ายว่า
"ข้อมูลไม่ได้เดินทางเร็วกว่าแสง
และไอน์สไตน์ก็ได้เป็นผู้หัวเราะทีหลัง" (เป็นผู้ชนะ) เนื่องจากการส่งข้อมูลเช่นนี้จะเอาชนะความเร็วแสงได้หรือไม่นั้นเป็นเรื่องไม่แน่นอน
มันจึงดูไร้ประโยชน์" และมันก็ไม่เคยส่งข้อมูลได้มากกว่านี้
ลูมินอลบูม (The Luminal Boom)
คล้ายกับโซนิคบูม
ลูมินอลบูมจะเกิดขึ้นเมื่อมีบางสิ่งที่เร่งความเร็วได้
มากกว่าความเร็วแสง
ซึ่งในความจริงแล้ว ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นอยู่ตลอดเวลา
ในระดับปฏิกิริยานิวเคลียร์
เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Cherenkov Radiation โดยแสงสีน้ำเงินจะเกิดขึ้นเมื่อมีการทำปฏิกิริยาระดับอะตอมนี้เกิดขึ้นในน้ำ
ซึ่งเป็นที่ๆแสงเดินทางช้ากว่าในอากาศ เมื่ออิเล็กตรอนถูกเร่งเนื่องจากปฏิกิริยาจนมีความเร็วมากกว่าความเร็วแสง
มันจะปลดปล่อยคลื่นแสงออกมา
จากเนื้อความข้างต้น สิ่งสำคัญก็คือตัวกลางที่จะให้แสงวิ่งผ่าน
โดยในสุญญากาศ แสงจะวิ่งได้ไวกว่า แต่ในน้ำแข็งหรือตัวกลางอื่นๆ แสงจะวิ่งช้ากว่า แม้จะเป็นเช่นนั้น แต่ทฤษฎีของไอน์สไตน์ยังคงใช้ได้
จากบันทึกของ Jessica Orwig กล่าวไว้ว่า รังสีเชอเรนคอฟเกิดขึ้นเนื่องจากการทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ของสารกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นในน้ำ โดยมีการใช้น้ำเป็นตัวหล่อเย็น ซึ่งในน้ำ แสงจะเคลื่อนที่ได้เร็วเพียง 75% ของความเร็วแสงในสูญญากาศ แต่อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาดังกล่าวที่อยู่ในใจกลางของปฏิกิริยา จะวิ่งผ่านน้ำด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วที่แสงทำได้
จากบันทึกของ Jessica Orwig กล่าวไว้ว่า รังสีเชอเรนคอฟเกิดขึ้นเนื่องจากการทำปฏิกิริยานิวเคลียร์ของสารกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นในน้ำ โดยมีการใช้น้ำเป็นตัวหล่อเย็น ซึ่งในน้ำ แสงจะเคลื่อนที่ได้เร็วเพียง 75% ของความเร็วแสงในสูญญากาศ แต่อิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาดังกล่าวที่อยู่ในใจกลางของปฏิกิริยา จะวิ่งผ่านน้ำด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วที่แสงทำได้
ส่วนอนุภาคอื่นๆก็เป็นเช่นเดียวกับอิเล็กตรอน พวกมันจะวิ่งเร็วกว่า
ความเร็วแสงในน้ำ หรือในตัวกลางอื่นๆ เช่น แก้ว มันจะสร้างคลื่นกระแทกคล้ายๆกับโซนิคบูม (เพียงแต่เราจะสังเกตมันไม่ได้โดยตรง)
ความเร็วแสงในน้ำ หรือในตัวกลางอื่นๆ เช่น แก้ว มันจะสร้างคลื่นกระแทกคล้ายๆกับโซนิคบูม (เพียงแต่เราจะสังเกตมันไม่ได้โดยตรง)
รูหนอน (Wormholes)
ถ้าเกิดเรื่องราวในนิยายวิทยาศาสตร์เป็นความจริง
การท่องไปในดวงดาวต่างๆนั้นก็คงต้องพึ่งพายานอวกาศที่มีความเร็วมากกว่าแสง
ในความจริงแล้ว
ถ้าคุณเป็นคนที่เชื่อมั่นในทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษของไอน์สไตน์อย่างหนักแน่นแล้ว
ความฝันในการที่จะได้ไปท่องเที่ยวในดวงดาวต่างๆก็คงพังทลายลงไปอย่างแน่นอน
ถือเป็นโชคดี
ที่ทฤษฏีสัมพัทธภาพพิเศษยังเปิดโอกาสให้มีการเชื่อมต่อระหว่างกาล-อวกาศแต่ละส่วนได้ จากบันทึกของคากุ "วิธีการเดียวที่มนุษย์อย่างพวกเราจะสามารถเอาชนะกรอบของความเร็วแสงได้
นั่นคือการปรับใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปโดยทำการบิดงอกาล-อวกาศ"
และเจ้าสิ่งนี้เองที่เราเรียกมันว่า รูหนอน (wormholes) ซึ่งมีลักษณะเหมือนรูรั่วบนผืนผ้าใบที่ถักทอขึ้นจากแผ่นกาล-อวกาศ รูรั่วที่ว่านี้จะเปิดทางให้สิ่งใดก็ตาม "ผ่าน" ตัวมันเพื่อไปสู่ที่แห่งอื่นในจักรวาลนี้ แต่ปัญหาใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับการสร้างรูหนอนคือ
เรื่องของพลังงานที่จะต้องใช้ในการเปิดรูหนอนและคงสภาพมันไว้ รวมถึงอันตรายต่างๆ
ที่มีโอกาสเกิดขึ้นระหว่างทาง นอกจากนี้
เรายังไม่มีหลักฐานเกี่ยวกับการมีอยู่จริงของมันเลย
เรามีเพียงแค่ทฤษฏีและสมมุติฐานเกี่ยวกับมันเท่านั้น
แต่ถ้าเกิดมันมีอยู่จริง
มันจะเปิดทางให้สิ่งหนึ่งเคลื่อนที่จาก A ไปยังจุด B ได้เร็วกว่าแสงได้
และเป็นการนำไปสู่หลักการพื้นฐานของการสร้างยานวาร์ป นำเสนอโดย Miguel Alcubierre (แม้ยานดังกล่าวจะยังไม่เคยถูกสร้างขึ้น แต่เราสามารถอ่านรายละเอียดทั้งหมดได้ที่นี่)
ลูปโฮล (Loopholes)
ทฤษฎีของไอน์สไตน์ได้กล่าวว่า ไม่มีสิ่งใดที่ "มีมวล" เร็วกว่าแสง ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่มาของการคิดเชิงตรรกะว่า ถ้าเช่นนั้นสิ่งที่ไม่มีมวลก็อาจจะมีความเร็วมากกว่าแสงได้ สิ่งที่ไม่มีมวลที่พอคิดถึงได้ง่ายๆก็คือ ตัวของอวกาศอันว่างเปล่า
เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น ทฤษฏีสัมพัทธภาพได้กล่าวว่า วัตถุใดๆไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงผ่านกาล-อวกาศ อย่างไรก็ตาม ถ้าเราเลิกนึกถึงวัตถุใดๆเลย ก็จะเหลือแค่ตัวของกาล-อวกาศเปล่าๆนั่นเอง และจากข้อเท็จจริงที่ว่า กาล-อวกาศกำลังพองตัวออกและผลักสสารต่างๆให้แยกออกจากกันด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วแสง เราจึงพออนุมานได้ว่า ดาราจักรต่างๆที่กำลังเคลื่อนออกห่างจากตัวเราด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วแสงนั้น ไม่ได้เคลื่อนออกไปเพราะตัวมันเอง แต่เป็นเพราะการกระทำของกาล-อวกาศต่างหากที่ผลักมันออกไป
ทฤษฎีของไอน์สไตน์ได้กล่าวว่า ไม่มีสิ่งใดที่ "มีมวล" เร็วกว่าแสง ด้วยเหตุนี้จึงเป็นที่มาของการคิดเชิงตรรกะว่า ถ้าเช่นนั้นสิ่งที่ไม่มีมวลก็อาจจะมีความเร็วมากกว่าแสงได้ สิ่งที่ไม่มีมวลที่พอคิดถึงได้ง่ายๆก็คือ ตัวของอวกาศอันว่างเปล่า
เพื่อให้เข้าใจง่ายขึ้น ทฤษฏีสัมพัทธภาพได้กล่าวว่า วัตถุใดๆไม่สามารถเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าแสงผ่านกาล-อวกาศ อย่างไรก็ตาม ถ้าเราเลิกนึกถึงวัตถุใดๆเลย ก็จะเหลือแค่ตัวของกาล-อวกาศเปล่าๆนั่นเอง และจากข้อเท็จจริงที่ว่า กาล-อวกาศกำลังพองตัวออกและผลักสสารต่างๆให้แยกออกจากกันด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วแสง เราจึงพออนุมานได้ว่า ดาราจักรต่างๆที่กำลังเคลื่อนออกห่างจากตัวเราด้วยความเร็วมากกว่าความเร็วแสงนั้น ไม่ได้เคลื่อนออกไปเพราะตัวมันเอง แต่เป็นเพราะการกระทำของกาล-อวกาศต่างหากที่ผลักมันออกไป
จากเรื่องดังกล่าว
ทุกๆส่วนของจักรวาลกำลังขยายตัวและยืดออกจากกัน
ไม่ใช่เพียงแค่ขอบของจักรวาลเท่านั้น ยังรวมถึงพื้นผิวอย่างกาล-อวกาศด้วย พื้นที่ว่างระหว่างกาแลกซี่ ดาวฤกษ์
ดาวเคราะห์ ระหว่างคุณกับผม ต่างแยกออกจากกัน และห่างออกจากกันด้วยความเร็วที่มากกว่าแสง
แถมท้าย
: ความเร็วของความมืด
https://www.youtube.com/watch?v=JTvcpdfGUtQ
ขอขอบคุณแหล่งที่มาของบทความ
: http://futurism.com/faster-light-four-phenomena-beat-cosmic-speed-limit/
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น