เรารู้ว่าโลกกลมมากว่า 2000 ปี และ รู้ว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เมื่อ 400 ปีที่แล้ว แต่ เรารู้ได้อย่างไร ว่าจักรวาลเกิดมาจาก Big Bang บทความนี้ จะกล่าวถึงปรากฎการณ์ Doppler Effect ที่ทำให้เราสามารถรู้ถึงทิศทาง การเคลื่อนไหว ของดาวดาวที่อยู่ห่างไกลไปจากเรานับร้อยนับพันปีแสง
อันดับแรก เรามาทำความรู้จักการเปล่งแสงจากความร้อน ที่เรียกว่า Black Body radiation เราเรียกมันว่าคลื่นแสงก็อาจไม่ถูกนัก เราควรเรียกว่ารังสีซะมากกว่า รังสี X อุลตร้าไวโอเลต แสง อินฟราเรด ไมโครเวฟ คลื่นวิทยุ เป็นการจำแนกรังสีตามขนาดความยาวคลื่น วัตถุ ที่มีความร้อน จะมีการแผ่รังสีออกมาตามอุณหภูมิในทุกความยาวคลื่น ยิ่งอุณหภูมิสูง ขึ้น นอกจากปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมามากขึ้น ยอดคลื่น หรือจุดความยาวคลื่นที่มีการแผ่รังสีออกมามากที่สุด จะชิดเข้ามาทางด้านซ้าย นั่นคือ เราสามารถใช้ “สี” จากช่วงแสงที่เห็น บอกอุณหภูมิพื้นผิวของดาวฤกษ์ต่างๆได้
เรื่องต่อมา คือดวงอาทิตย์ที่เปล่งแสง มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รวมไฮโดรเจนออกมาเป็นฮีเลียม ในดาวยักษ์แดง แม้ไฮโดรเจนจะน้อยลง แต่ก็ยังมีอยู่ และธาตุทุกชนิด มีสมบัติการดูดซับคลื่นรังสี และการเปล่งรังสี ที่ความยาวคลื่นเฉพาะ ในกรณีของไฮโดรเจน สเปคตรัมของมันจะมีความยาวคลื่นที่เป็นที่สังเกตจำเพาะอยู่
ในสมัยก่อน เรามีการศึกษาเรื่องสเปคตรัมของแสง โดยใช้ปริซึมในการแยกแสงออกมาเป็นสีต่างๆ (ใช่แล้ว อุปกรณ์การศึกษาเหล่านี้ไม่ใช่ของทำยากหรือซับซ้อนอะไรเลย) แต่ทว่า ในการสังเกตสเปคตรัมของดาวฤกษ์ ในจุดต่างๆของท้องฟ้า ได้พบว่า สเปคตรัมเหล่านี้ มีการเคลื่อนออกจากตำแหน่งที่ควรเป็น บางจุดบนฟากฟ้าของเรา สเปคตรัมนี้ เหมือนจะเลื่อนเข้าหาทางสีแดง (Red Shift) บางส่วน จะเลื่อนไปทางสีน้ำเงิน (Blue Shift)
ปรากฎการณ์ตรงนี้ เป็นเพราะแสงและรังสี มีสมบัติของคลื่น ในปี 1842 คริสเตียน ดอปเพลอร์ (Christian Doppler) พบว่า คลื่น จะการเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่น (และความถี่) เมื่อแหล่งกำเนิดคลื่นนั้น เคลื่อนเข้าหา ความยาวคลื่นที่มาถึงเราจะสั้นลง เมื่อเคลื่อนที่ออก ความยาวคลื่น จะยาวขึ้น กรณีคลื่นเสียง เสียงแตรรถที่วิ่งเข้าหาเราจะเป็นเสียงสูง และทุ้มต่ำลงเมื่อวิ่งห่างออกจากตัวเราที่เรียกว่า Doppler Effect ปรากฏการณ์ตรงนี้ เกิดขึ้นกับแสงเช่นกัน และเพราะ แม้เส้นสเปคตรัมการดูดซับของธาตุพื้นฐานนั้น จะยืดเลื่อนออก หดร่นเข้า ทั้งตำแหน่ง และจำนวนเส้น สามารถระบุได้ว่ามันเป็นสารอะไร เราจึงรู้ว่า จริงๆแล้ว ดาวดวงนั้น มันเคลื่อนเข้าหา หรือเคลื่อนออกห่าง เมื่อเทียบตำแหน่งเส้นสเปคตรัมของธาตุพื้นฐาน ที่เลื่อนออกเลื่อนเข้า จาก จุดยอดคลื่นของการแผ่รังสี่ ที่ควรจะเป็น
และจากการค้นพบนั้นนั่นเอง มันทำให้เราสามารถคำนวณหาความเร็ว และทิศทางของดวงดาวที่อยู่ห่างออกไป หลายร้อย หลายพันปีแสงได้ และต่อยอดต่อมาเราก็พบการเกิด Redshift จากปัจจัยที่กาลอวกาศขยายตัว นำมาซึ่งข้อสรุปของการที่กาแลคซี่ต่างๆ เคลื่อนที่ออกมา และด้วยกฏกับทฤษฎีการเคลื่อนที่ทางฟิสิกส์ต่างๆ เราจึงสามารถทำนายได้ว่า จักรวาลของเรา กำเนิดมาจากจากอะไร เมื่อนานเท่าใดมาแล้ว
และ มันก็ยังมีประวัติศาสตร์ยิบๆย่อยๆซุกซ่อนอีกมากมาย จากโลกกลม ไปสู่ Big Bang เราจะยังพบว่าที่ว่าโลกกลมนี่มันมีความรีนิดๆ (นิดเดียวมากๆ) หรือการที่มวลและพลังงานเป็นสิ่งเดียวกัน และ..และ... ไปอีก นับร้อย นับพันเรื่องราว
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น