จักรวาล

จักรวาล ตอนที่ 1

บทนำ
เอกภพ หรือ จักรวาล เกิดขึ้นมาได้อย่างไร? นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เสนอ แนวคิดเรื่องการเกิดของจักรวาลไว้สามแนวทางหรือสามทฤษฎีด้วยกัน :-

ทฤษฎีเอกภพเกิดจากระเบิดครั้งใหญ่ (Big Bang Universe)
ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่า เอกภพหรือจักรวาลเกิดจากการ ระเบิดครั้งใหญ่เมื่อประมาณ 15,000 ล้านปีมาแล้ว ทั้งนี้เพราะพบหลักฐานว่า กลุ่มดาว (แกแลคซี่) ทุกกลุ่มกำลังเคลื่อนที่ถอยห่างออกไปด้วยความเร็วสูงตลอด เวลา แสดงว่าจักรวาลของเราขยายตัวออกไปชั่วนิรันดร ทฤษฎีนี้กล่าวว่ามี "ปฐมอัคคี" ขนาดเล็กยิ่งกว่าอะตอมเกิดระเบิดขึ้นมา การระเบิดครั้งนี้น ทำให้เกิดสสาร กราวิทัต แม่เหล็กไฟฟ้า และกลายเป็นกลุ่มดาว (แกแลคซี่) กระจายตัวออกมาจากจุดระเบิด แรงระเบิดทำให้จักรวาลขยายตัว ตลอดกาล เอกภพจึงไม่มีจุดจบ ขณะนี้จักรวาลของเรามีอายุประมาณ 15,000 ล้านปี

ทฤษฎีเอกภพสลับ (Osillating Universe)
ทฤษฎีนี้กล่าวว่า การขยายตัวของจักรวาลในปัจจุบันย่อมมีจุดจบแกแลคซี่ ที่กำลังวิ่งห่างออกไปในทุกทางด้วยความเร็วสูงขณะนี้ ในที่สุดด้วยอิทธิพลของ สนามแรงดึงดูด ก็จะมีความเร็วช้าลงจนหยุดนิ่งแล้ว ถอยหลังกลับมายังจุดเดิม อีก ซึ่งในที่สุดกลุ่มดาว-กาแลคซี่-จะชนกันเกิดระเบิดครั้งใหญ่ ทฤษฎีนี้กล่าวว่า วัฏจักรทวนซ้ำของการเกิดเอกภพเช่นนี้ เกิดขึ้นทุก 80,000 ล้านปี หมายความว่า จักรวาล เกิด ดับสลับกันไปทุกช่วง 80,000 ล้านปี เนื่องจากนักดาราศาสตร์ ปัจจุบันพบว่าเอกภพของเราขณะนี้มีอายุประมาณ 15,000 ล้านปี ดังนั้น หาก ทฤษฎีนี้เป็นความจริง อีกประมาณ 65,000 ล้านปีข้างหน้าจักรวาลของเราจะถึง จุดจบแล้วเกิดใหม่

ทฤษฎีเอกภพมีสถานะคงที่ (Steady Stat Universe)
ทฤษฎีนี้กล่าวว่า เอกภพมิได้เกิดจากการระเบิด และเอกภพมีสถานะคงที่ ชั่วนิรันดร ทฤษฎีนี้กล่าวว่า การที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ปัจจุบันพบว่า เอกภพ ขยายตัวอยู่ขณะนี้ เป็นเพราะมีสสารใหม่ถูกสร้างขึ้นมาจากความว่างเปล่าของ อวกาศอยู่ตลอดเวลา สสารใหม่ที่ถูกสร้างขึ้นมาจะเข้ามาแทนที่สสารเดิม จึงมอง ดูเหมือนว่า มีสสารเดิม (แกแลคซี่) วิ่งถอยห่างออกไป หรือเอกภพกำลังขยายตัว อย่างที่พบอยู่ในปัจจุบัน ตามทฤษฎีนั้น จักรวาลเกิดขึ้นจากความว่างเปล่า และมี

สถานะคงที่ตลอดกาล ไม่มีจุดจบ
ทฤษฎีเอกภพมีสถานะคงที่ ค่อย ๆ ถูกยกเลิกไป เมื่อนักดาราศาสตร์ยุค ปัจจุบันค้นพบหลักฐานหลายอย่างขัดแย้งกับทฤษฎีนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ

จักรวาล ตอนที่ 1(2)
นักดาราศาสตร์ค้นพบคลื่นวิทยุมาจากระยะไกลของจักรวาล ซึ่งไม่ตรงกับหลักการ ของทฤษฎีเอกภพมีสถานะคงที่
ทฤษฎีเอกภพสลับ ทฤษฎีนี้ไม่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานการค้นพบ ใหญ่ ๆ ของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ในปัจจุบัน เมื่อนักวิทยาศาสตร์ส่งกล้องดูดาว "ฮับเบิ้ล" ขึ้นไปในอวกาศเมื่อทศวรรษที่แล้ว กล้องดูดาว "ฮับเบิ้ล" ในอวกาศพบ หลักฐานโดยแน่ชัดว่า แกแลคซี่ที่อยู่ไกลสุดขอบจักรวาล มีอายุประมาณ 15,000 ล้านปี และกำลังวิ่งออกไปด้วยความเร็วสูง ไม่พบร่องรอยใด ๆ ที่แสดงว่า แกแลคซี่ ที่กำลังวิ่งห่างกันออกไป จะมีความเร็วช้าลง ตรงกันข้าม แกแลคซี่ที่วิ่งไปอยู่ไกลมาก เท่าใด ยิ่งมีความเร็วมากยิ่งขึ้นเท่านั้น ดังนั้น ทฤษฎีเอกภพสลับ จึงขาดหลักฐาน สนับสนุน
ทฤษฎีเอกภพเกิดจากการระเบิดครั้งใหญ่ เป็นทฤษฎีได้รับการยอมรับอย่าง กว้างขวางในปัจจุบัน เพราะมีหลักฐานสนับสนุนอยู่หลายเรื่องจากการค้นพบของ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ แต่ตามทฤษฎีนี้ จักรวาลของเราจะถึงจุดจบอย่างไรไม่ สามารถทราบได้ คงรู้แต่เพียงว่า จักรวาลขยายตัวไปตลอดกาล และทุกอย่างขึ้น อยู่กับความหนาแน่นเฉลี่ยของมวลสารในเอกภพ ถ้าหากความหนาแน่นของมวลสาร มีเกินกว่าจุดวิกฤตค่าหนึ่งจะเกิดแรงดึงดูดมหาศาลมีพลังมากพอที่จะดึงแกแลคซี่ ที่กำลังวิ่งออกไปอยู่ขณะนี้ให้หยุดนิ่งและถอยหลังหล่นลงมายังจุดเริ่มต้น แล้วเกิด ระเบิดครั้งใหญ่ครั้งใหม่ แต่ถ้าหากว่าความหาแน่นของมวลสารในจักรวาลยังอยู่ต่ำ กว่าจุดวิกฤตอย่างที่ปรากฎอยู่ในปัจจุบัน แกแลคซี่คงวิ่งถอยห่างออกไปด้วยความ เร็วสูงตลอดกาล หมายความว่า จักรวาลขยายตัวชั่วนิรันดร
อย่างไรก็ดี ถึงแม้ว่าในปัจจุบันความหนาแน่นของมลสารในจักรวาลมีไม่มาก พอที่จะส่งแรงดึงดูดไปหยุดการวิ่งห่างออกไปของแกแลคซี่ขณะนี้ก็ตาม แต่ก็มี หลักฐานจากการค้นพบของดาราศาสคร์ฟิสิกส์ยุดใหม่ว่า มีมวลสารซ่อนตัวเร้นลับ อยู่อีกมากมายในจักรวาลของเรา และอาจซ่อนตัวอยู่เป็นจำนวนมากภายในบริเวณ หลุมดำนั้น จักรวาลอาจระเบิดในอีก 65,000 ล้านปีข้างหน้าตามทฤษฎีเอกภพสลับ ก็ได้ หากความหนาแน่นของมวลสารที่ซ่อนตัวอยู่ในจักรวาลมีมากพอจนถึงจุดวิกฤต จะมีแรงดึงดูดมากพอดึงแกแลคซี่ให้ถอยหลังกลับมาขนกันครั้งมหาวินาศ

หลุมดำ(Black Hole)
เรื่องเร้นลับน่าฉงนที่สุดเรื่องหนึ่งของจักรวาล คือ เรื่องหลุมดำ นักดาราศาสตร์พบว่า เมื่อดวงดาวขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่า ใช้พลังงานภาย ในตัวเองหมดไปในนาทีสุดท้ายของอายุดาวดวงนั้น เปลือกชั้นนอกของดวงดาว




จักรวาล ตอนที่ 1(3)
จะยุบตัวลงไปหาใจกลางของดวงดาว แล้วดวงดาวจะระเบิดเป็น ซูเปอร์โนวา เหวี่ยงเปลือกชั้นนอกกระเด็นออกไป เหลือใจกลางมีมวลอัดตัวแน่นสูงมหาศาล จนเนื้อสารมีสภาพเป็นนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกใจกลางของดวงดาวที่ เหลือจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา ว่า "ดาวนิวตรอน"
ถ้าหากว่า ใจกลางที่เหลืออยู่จากการระเบิดของซูเปอร์โนวา ยังมีมวลมาก เกินไป แรงดึงดูดของมวลซึ่งมีมหาศาล จะดึงดูดให้มวลยุบตัวต่อไปตลอดกาล แรงดึงดูดมหาศาลจะบดขยี้มวลสารภายในตัวของมันเอง จนมวลสารมีสถานภาพ แปลกประหลาดจนเกินความเข้าใจ ผลของแรงดึงดูดมหาศาลทำให้ความหนาแน่น ของมวลมีมากยิ่งขึ้นไปเรื่อย แล้วแรงดึงดูดก็จะทวีตัวสูงตามขึ้นไปเรื่อย ๆ จน กระทั่งไม่มีสิ่งใด แม้กระทั่งแสงสว่างหลุดรอดออกมาได้ มวลสารตรงนั้นกลาย เป็น "หลุมดำ" ตรงศูนย์กลางของหลุมดำมวลจะถูกบดขยี้จากแรงดึงดูดมหาศาล จนความหนาแน่นของมวลมีค่าอนันต์อยู่ในศูนย์ปริมาตร ตรงจุดนี้เรียกว่า "ภาวะ เอกฐาน" (Singurarity)
สถานะของหลุมดำ กลายเป็นเรื่องเกินความเข้าใจ แต่ทฤษฎีของฟิสิกส์ ยุคใหม่กล่าวว่า ไม่มีสิ่งใดหยุดยั้งการยุบตัวตลอดกาลที่แก่นกลางของซากหลง เหลือจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา ตรงนั้นตามกฎของฟิสิกส์มีแรงดึงดูด มหาศาลและมวลจะอัดตัวแน่นมหาศาลจนมีสภาพเป็น "ภาวะเอกฐาน" ในแกแลคซี่ อาจมีหลุมดำ 10 ล้านหลุมเกิดขึ้นหลังจากการระเบิดของดาวยักษ์ซูเปอร์โนวา
ด้วยแรงดึงดูดมหาศาล จะไม่มีอะไรแม้กระทั่งแสงหลุดรอดออกมาจาก หลุมดำ ตรงกันข้ามวัตถุต่าง ๆ ที่อยู่ภายในเขตแดนแรงดึงดูดของหลุมดำ จะ ถูกหลุมดำดูดลงหลุมไปจนหมดสิ้น แล้วไม่กลับออกมาอีกเลย ตามกฎของ ฟิสิกส์เมื่อภาวะเอกฐานของหลุมดำคือเส้นทางไปสู่จักรวาลอื่น ดังนั้น วัตถุที่หล่นลงไปในหลุมดำจึงถูกถ่ายเทไปสู่อาณาจักรอื่นของอวกาศและเวลาซึ่ง เราไม่รู้จัก เพราะเป็นเขตแดนของจักรวาลอื่น
ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยอมรับทฤษฎีจักรวาลเกิดจากการระเบิดครั้งใหญ่ เมื่อประมาณ 15,000 ล้านปีมาแล้ว เป็นการระเบิดของ "ปฐมอัคคี" และหลังการ
ระเบิดของ "ปฐมอัคคี" ซึ่งมีขนาดเล็กยิ่งกว่าอะตอม จักรวาลขยายตัวตลอด กาลกลายเป็นจักรวลกว้างใหญ่ไพศาล แต่ทฤษฎีนี้ไม่ได้กล่าวว่า "ปฐมอัคคี" มา จากไหน? และอวสานของจักรวาลจะเป็นอย่างไร? แต่การค้นพบว่า หลุมดำคือ เส้นทางกลับไปสู่จักรวาลอื่น จึงอาจเป็นไปได้ว่า เมื่อมวลสารในเอกภพของเรา หล่นลงไปในหลุมดำจนหมดสิ้นแล้วไปปรากฏอยู่ในอีกเอกภพหนึ่ง มีสถานะเป็น "ปฐมอัคคี" ต่อมาปฐมอัคคีระเบิดกลายเป็นอีกจักรวาลหนึ่ง หากเป็นเช่นนี้แสดง ว่า "ปฐมอัคคี" ที่ระเบิดออกมาเป็นจักรวาลของเราขณะนี้ เดินทางมาจาก

จักรวาล ตอนที่ 1(4)
จักรวาลอื่นผ่านมาทางหลุมดำ? และอวสานของจักรวาลของเราขึ้นอยู่กับจำนวน ของหลุมดำในอนาคต หลุมดำกลายเป็นปริศนาเร้นลับของจักรวาล และเรากำลัง พบว่า หลุมดำคือเส้นทางลับของการเดินทางไปยังจักรวาลอื่น

บทที่ 1
ความเร้นลับของซุปเปอร์โนวา ดาวนิวตรอน พัลซาร์ หลุมดำ เอกภพอื่น กับเอกภพของเรา
ซุปเปอร์โนวา (Supernovae)
ในบริเวณกว้างใหญ่ไพศาลของอวกาศ มีดวงดาวระเบิดขึ้นมาเป็นครั้งคราว การะเบิดของดวงดาวขนาดใหญ่ นักดาราศาสตร์เรียกว่า ซูปเปอร์โนวา ซึ่งเป็นจุด อวสานของดวงดาวขนาดยักษ์ เมื่อเกิดการระเบิด ซุปเปอร์โนวาจะส่งแสงสว่าง โชติช่วงเวลาเพียงไม่กี่เดือน ดวงดาวที่ถึงจดจบจะหมดแสง ทิ้งร่องรอยเป็น ฝุ่นละอองบาง ๆ อยู่ในบริเวณที่มันระเบิดตัวเองให้เห็นในช่วงเวลาต่อมา
ดวงดาวที่จะมีสภาพเป็นซุปเปอร์โนวา จะต้องมีมวลอย่างน้อยที่สุดใหญ่ กว่าดวงอาทิตย์ 10 เท่าตัว เมื่อถึงใกล้จุดอวสาน ดวงดาวที่มีน้ำหนัก มากเช่นนั้น จะมีปฏิกิริยานิวเคลียร์อย่างรุนแรง ภายในซุปเปอร์โนวาซึ่งมีความร้อน สูงยิ่งกว่าไฟนรกหลายเท่าตัว ทำให้เกิดธาตุตามธรรมชาติขึ้นมา เพราะปฏิกิริยา ทางนิวเคบียร์ ธาตุธรรมชาติเหล่านี้จะกระจายตัวออกไปในอวกาศ แล้วในที่สุดธาตุ เหล่านี้ก็ถูกรวบรวมเป็นดาวดวงใหม่และบางทีอาจเป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่หรือชีวิต ใหม่ นักวิทยาศาสตร์มีความเห็นว่า อะตอมซึ่งประกอบเป็นโลกและชีวิตของเรานั้น กิดขึ้นภายในเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์จากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา เมื่อสมัยหลาย พันล้านปีมาแล้ว

แครบ เนบูลา (Crab Nebula)
ในปี ค.ศ. 1054 นักดาราศาสตร์ประเทศจีน มองเห็นดาวดวงหนึ่งมีแสง สว่างโชติช่วงเจิดจ้า อยู่ในบริเวณกลุ่มดาว Taurus (กลุ่มดาววัว ) ดาวดวงนี้มี แสงสว่างจัดมาก จนมองเห็นได้ในเวลากลางวัน เป็นเวลา 3 สัปดาห์ แล้วในที่สุด ก็มองไม่เห็นด้วยนัยน์ตาเปล่า ปรากฏการณ์ครั้งนั้นก็คือ นักดาราศาสตร์ประเทศจีน กำลังมองเห็นการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ซึ่งปัจจุปันเมื่อนักดาราศาสตร์ใช้กล้อง ดูดาวส่องดูจะมองเห็นเศษธุลีหลงเหลือจากการระเบิดครั้งนั้น มีรูปร่างเหมือนปู จึงเรียกว่า แครบ เนบูลา หรือกลุ่มหมอกเพลิงปู (Crab Nebula) การเกิดของดาวนิวตรอนและหลุมดำ
เมื่อซุปเปอร์โนวาระเบิด ดวงดาวทั้งดวงมิได้ถูกทำลายไปจนหมดสิ้น ใน บางกรณีภายหลังการระเบิดแล้ว ยังมีแกนกลางของซุปเปอร์โนวาเหลืออยู่ เป็น แกนกลางที่อัดแน่น กลายเป็นดาวนิวตอรหรือไม่ก็กลายเป็นหลุมดำอวกาศ
จักรวาล ตอนที่ 1(5)
ซุปเปอร์โนวามีอยู่มากมายในแกแลคซี่อื่น ๆ ที่อยู่เลยออกไปจากแกแลคซี่ ทางช้างเผือก แต่ซุปเปอร์โนวาที่ระเบิดภายในแกแลคซี่ของเราครั้งร้ายแรง เกิด ขึ้นมากเมื่อใดก้ได้ และเมื่อมันระเบิดขึ้นมาแล้วก็จะบดบังแสดงสว่างของดาวทุก ดวงในท้องฟ้ายามกลางคืน


หลุมดำ (Black Hole)
แบลกโฮล คือ หลุมดำในอวกาศ มีความลึกไม่มีสิ้นสุด สิ่งต่าง ๆ เมื่อหล่น ลงไปในหลุมดำแล้ว จะไม่สามารถออกมาจากหลุมได้เลย แม้กระทั่งลำแสงหรือ คลื่นวิทยุก็ไม่สามาถผ่านออกมาได้ เมื่อหล่นลงไปในบริเวณหลุมดำเปรียบเสมือน เป็นกับดักมฤตยูมองไม่เห็นตัวอยู่ในอวกาศ สิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ใกล้มันจะถูกดูดลง ไปในหลุมดำ แต่ยังนับว่าโชคดีว่า หลุมดำ ที่อยู่ใกล้เรามากที่สุด อยู่ห่างจากดวง อาทิตย์ของเราหลายพันปีแสง ถ้าหลุมดำใกล้กับสุริยจักรวาลของเรามาก ๆ ดวง อาทิตย์และโลกของเราจะถูกหลุมดำดูดลงหลุมไป
นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า หลุมดำ เกิดจาก ระเบิดของซุปเปอร์โนวา ในบาง กรณีเมื่อซุปเปอร์โนวาระเบิด เศษที่เหลืออยู่จะกลายเป็นนิวตรอน มีความหนาแน่น สูงมาก แต่ถ้าดาวนิวตรอนที่เกิดขึ้น มาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา มีมวล มากกว่าดวงอาทิตย์ 3 เท่าตัวแล้ว มักจะมีแรงดึงดูดภายในตัวมาก จนดาวนิวตรอน ยุบตัวกลายเป็นหลุมดำ
ขบวนการเกิดหลุมดำ จากดาวนิวตรอน จะมีขั้นตอนดังนี้ เมื่อดาวนิวตรอน ยุบตัวลงไปเรื่อย ๆ มีขนาดเล็ก ๆ ไปเรื่อย ๆ แต่อำนาจแรงดึงดูดจะมีมากขึ้น ๆ ยิ่งขึ้นไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งแสงของดวงดาว ไม่สามารถหนีพ้นออกไปจากแรงดึง ดูดของดวงดาวและจะมองไม่เห็นดวงดาวอีกเลย เมื่อดวงดาวมามีสภาพเช่นนี้สิ่ง ที่เกิดขึ้นกับดวงดาวในขั้นต่อไปก็คือ ไม่มีสิ่งใดหยุดยั้งอำนาจแรงดึงดูดภายในตัว ของมันได้ ดวงดาวจะยุบตัวต่อไปอีก จนกระทั่งมวลของมันถูกบดจนเหลือเป็น จุดเล็ก ๆ ที่มีความหนาแน่นสูงมหาศาล ความจริงขบวนการเช่นนี้ก็คือ ดวงดาวยุบ ตัวจนไม่มีตัวเองเหลืออยู่เลยกลายเป็นหลุมดำ "แบลกโฮล" อยู่ในอวกาศ และเมื่อ มีสิ่งใดผ่านเข้ามาใกล้ ก็จะถูกมันดูดลงหลุมไป
ขนาดของหลุมดำ ขึ้นอยู่กับมวลของดวงดาวที่สลายตัวกลายเป็นหลุมดำ ดวงดาวที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 3 เท่าตัว เมื่อกลายเป็นหลุมดำ จะมีเส้นผ่า- ศูนย์กลางประมาณ 18 กิโลเมตร (11 ไมล์) หลุมดำจะมีขนาดใหญ่กว่านี้ ถ้าหากว่า ดวงดาวที่สลายตัวมีขนาดใหญ่ยิ่งขึ้นไปกว่านี้อีก ทุกสิ่งทุกอย่างที่ตกลงไปในหลุม ดำ ซึ่งเป็นหลุมดำไม่มีก้นหลุม จะพบจุดอวสาน คือ ถูกบดขยี้ไม่มีสิ่งใดเหลืออยู่ อีกเลย
หลุมดำเป็นสิ่งมหัศจรรย์ที่สุดของเอกภพ นักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำ
จักรวาล ตอนที่ 1(6)
เพราะรังสีเอกซ์เรย์ที่แผ่ออกมาจากหลุมดำ เมื่อก๊าซในบริเวณใกล้ ๆ ตกลงไปใน หลุมดำ เพราะแรงดึงดูดมหาศาลของมันแล้ว ก๊าซจะมีความร้อนหลายล้านองศา ด้วยความร้อนมหาศาลเช่นนี้จึงมีรังสีเอกซ์เรย์แพร่ออกมาจากหลุมดำ
หลุมดำแห่งแรกที่นักดาราศาสตร์ค้นพบอยู่ในบริเวณกลุ่มดาว Cygnus (กลุ่มดาวหงส์) จึงตั้งชื่อหลุมดำแห่งนี้ว่า Cygnus X-1 หลุมดำแห่งนี้โคจรอยู่ รอบ ๆ ดาวสีน้ำเงินดวงหนึ่งมีชื่อว่า HDE 226868 นักดาราศาสตร์คำนวณหา มวลของหลุมดำแห่งนี้แล้วพบว่ามีมวลประมาณ 8 เท่าของดวงอาทิตย์ ตัวหลุมดำ เองมองไม่เห็นแต่ก๊าซจากดาวสีน้ำเงิน ดวงที่อยู่ใกล้ ๆ กับหลุมดำ ถูกหลุมดำดูด เขามา มีความร้อนมหาศาล จนปล่อยรังสีเอกซ์เรย์ออกมา รังสีเอกซ์เรย์เหล่านี้ ถูกดาวเทียมค้นพบ นับตั้งแต่นั้นมานักดาราศาสตร์ค้นพบหลุมดำอีกหลายแห่ง ด้วยกัน โดยวิธีให้ดาวเทียมที่ส่งขึ้นไปในอวกาศ ติดอุปกรณ์ค้นหาแหล่งกำเนิด รังสีเอกซ์เรย์ในจักรวาล

ปัญหาของควอซาร์
สิ่งที่เป็นปัญหาเร้นลับอีกอย่างหนึ่งในเอกภพของเรา ก็คือ ควอซาร์(Quasars) ควอซาร์มีพลังงานมหาศาล แต่มีขนาดเล็กมาก เป็นปริศนาลึกลับที่นักดาราศาสตร์ ยังไม่ทราบธรรมชาติที่แท้จริงของมันอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ดีนักดาราศาสตร์ส่วน มากมีความเห็นว่าควอซาร์ คือ แกแลคซี่ที่มีหลุมดำอยู่ภายในบริเวณจุดศูนย์กลาง ตามทฤษฎีนี้แสดงว่า มีก๊าซความร้อนมหาศาล หมุนอยู่รอบ ๆ ปากของหลุมดำ และ บริเวณนี้เอง คือ แกนกลางขนาดเล็ก แต่มีพลังงานมหาศาลขอบควอซาร์ ดาวนิวตรอนกับพัลซาร์
ในการระเบิดของซุปเปอร์โนวา บางครั้งแทนที่จะเกิดเป็นหลุมดำขึ้นมา แต่จะกลายเป็นดาวนิวตรอน เป็นดาวขนาดเล็ก แต่มีความหนาแน่นมหาศาล การ ที่นักดาราศาสตร์เรียกดาวประเภทนี้ว่า ดาวนิวตรอน ก็เพราะว่า โปรตรอน และ อิเล็กตรอนของอะตอนมรดวงดาว มีความหนาแน่นสูงมากเช่นนี้ จะรวมตัวกันเป็น นิวตรอน ความหนาแน่นของดาวนิวตรอนจะมีเท่ากับมวลของดวงอาทตย์สามดวง แต่ถูกอัดแน่นจนเป็นทรงกลม มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 20 กิโลเมตร (12 ไมล์) (แต่ถ้าหากว่า ดาวนิวตรอนมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์สามเท่าตัว ก็จะยุบตัวเป็นหลุม ดำ) ดาวนิวตรอนจึงมีความหนาแน่นมหาศาล สารของดาวนิวตรอนเพียงช้อน เดียว จะมีน้ำหนักถึงพันล้านตัน ดาวนิวตรอนจะหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็ว หลายรอบในหนึ่งวินาที มีดาวนิวตรอนหลายดวงส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา เป็นช่วง ๆ ดาวนิวตรอนที่มีสภาพเช่นนี้เรียกว่า พัลซาร์ ซึ่งจะส่งคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าอกมาจากตัวเอง ตั้งแต่ย่านความถี่ของคลื่นเอกซ์เรย์ จนถึงย่านควาามถี่
จักรวาล ตอนที่ 1(7)
วิทยุ มีพัลซาร์ดวงหนึ่งอยู่ในบริเวณจุดศูนย์กลางของ แครบ เนบูลา เอกภพอื่นกับเอกภพของเรา
เอกภพของเราจะวิวัฒนาการเรื่อยไปหรือว่ามีสถานะคงที่? จากการค้นพบ ใหม่ ๆ ซึ่งมีความสำคัญหลายอย่าง ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษนี้ มีผลกระทบ ต่อแนวคิดทางด้านจักรวาลและด้านดาราศาสตร์อยู่มาก
ฮับเบิ้ลพบว่า เอกภพของเราขยายตัวออกไป ในอัตราเป็นสัดส่วนกับระยะ ทางที่อยู่ห่างไกลออกไปจากแกแลคซี่ของเรา เรื่องนี้ย่อมหมายถึงว่ เอกภพกำลัง เคลื่อนตัวออกไปจากจุดศุนย์กลางแห่งหนึ่ง ถ้าหากว่า เมื่อย้อนกลับไปหาว่า สสาร ทั้งหมดในเอกภพแต่เดิมอยู่ตรงจุดใด ก็สามารถคำนวณหาอายุของเอกภพได้ ถ้า หากเอกภพมีจุดเริ่มต้นจากการระเบิดตามทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ (Big Bang Theory) ของจักรวาล
ผู้ที่สนับสนุน เอกภพเกิดจากการระเบิดครั้งใหญ่ ได้คำนวณหาอายุของ เอกภพและพบว่าเอกภพของเรามีอายุระหว่าง 1.1 x 1010 ปี ทั้งนี้แล้วแต่ ค่าคง ที่ฮับเบิ้ล (Hubble's Constant) ที่จะนำมาใช้ในการคำนวณ
ถ้าหากเอกภพมีสถานะคงที่ ตามทฤษฎีสถานะคงที่ก็แสดงว่า การกระจาย ตัวของสสาร มีความหนาแน่นต่อหน่วยปริมาตรในเอกภพ อย่างที่เป็นอยู่ในทุก วันนี้ จะเหมือนอย่างที่จะมีอยู่ในอนาคต ทฤษฎีนี้ไม่สามารถอธิบายได้ว่าสสารถูก สร้างขึ้นให้มีความหนาแน่นคงที่ได้ โดยวิธีการอย่างใด อย่างไรก็ดี ทฤษฎีนี้ยังมี ความสำคัญอยู่ เพราะทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ก็ยังมีจุดอ่อนอยู่ในประเด็นที่ไม่ สามารถอธิบายได้ว่า ปฐมสสารที่มีอยู่ก่อนการระเบิดครั้งใหญ่ของเอกภพมาก จากไหน?
มีหลักฐานสำคัญพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีการเกิดของเอกภพตาม ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ประการหนึ่ง คือ ในปี ค.ศ. 1965 นักวิทยาศาสตร์ที่ บริษัท เบลล์ แลบอรอทอรี่ สหรัฐ ได้ยินเสียบรบกวนของคลื่นวิทยุดังมากจาก รอบทิศบนท้องฟ้า นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณได้แล้วว่า ถ้าหากเอกภพมีจุดกำเนิด จากปฐมดวงไฟในจักรวาลเมื่อประมาณ 1.1 x 1010-1.8x1010 ปีมาแล้ว ตาม ทฤษำการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาลพลังงานที่ยังหลงเหลืออยู่ในการระเบิด ครั้งใหญ่จะต้องค้นหาพบได้ในปัจจุบัน และจะมีอุณหภูมิประมาณ 3 องศาเหนือ ศูนย์องศาสมบูรณ์ เนื่องจากพลังงานจะแผ่ออกมาเป็นไมโครเวฟ มีความยาวคลื่น น้อยกว่า 1 มม. ผลจากการได้ยินเสียงคลื่นไม่โครเวฟดังมากจากรอบทิศทางบน ท้องฟ้าดังกล่าว เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการวัดอย่างระมัดระวังทำให้นักวิทยาศาสตร์ แน่ใจว่า การแพร่ของคลื่นไมโครเวฟ บนท้องฟ้าทั่วทิศทาง คือ ส่วนที่หลงเหลือ จากการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาล
จักรวาล ตอนที่ 1(8)
ดังนั้น เอกภพก็คือปริมาตรที่ถูกบรรจุด้วยปริมาณของสสารทั้งหมดใน ดวงดาวแกแลคซี่ ในกลุ่มแกแลคซี่ รวมทั้งก๊าซ ฝุ่นละออง และพลังงาน คลื่นแม่- เหล็กไฟฟ้า ซึ่งแยกมาจากปฐมดวงไฟของการระเบิดครั้งใหญ่ เมื่อสมัยเริ่มต้น การขยายตัวของเอกภพ อย่างไรก็ดี ยังมีปัญหาอยู่ต่อไปว่าเอกภพ "เดี๋ยว" นี้ ประกอบไปด้วยสภาพแวดล้อมทางอวกาศ-เวลา ที่มีความแตกต่างกันทางกฎเกณฑ์ ทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์หรือไม่ และในเอกภพที่แกแลคซี่ทางช้างเผือกของเรา เป็นสมาชิกอยู่นั้นมีสภาพเช่นเดียวกับแกแลคซี่ที่อยู่ห่างจากเรานับพันล้านปีแสง หรือไม่ ถ้าหากไม่เหมือนกันตามทฤษฎีระเบิดครั้ง หรือทฤษฏีสถานะคงที่ แสดง ว่ายังมีเอกภพอื่น ๆ อีกหลายเอกภพ
ได้กล่าวมาแล้วว่า ในทฤษฏีสถานะคงที่ ความหนาแน่นของสสารในเอกภพ จะมีอยู่อย่างนี้ตลอดไป ถ้าหากความสัมพันธ์ระหว่างอวกาศ-เวลา ไม่สมดุลทฤษฎี ก็ไม่สามารถนำมาใช้อธิบายปรากฏการณ์ที่นักดาราศาสตร์สังเกตเห็นได้ ถ้าหาก สมมุติว่า เรดซิฟท์ของควอซาร์นั้น ความจริงเกิดจากการขยายตัวของเอกภพ การค้นหาการกระจายตัวของควอซาร์ จะทำให้นักวิทยาศาสตร์ตัดสินใจได้ว่า ค่าคง ที่ฮับเบิ้ล (Hubble's Constant) มีค่าแปรเปลี่ยนไป ในบริเวณที่อยู่ห่างออกไป มาก ๆ ของเอกภพ
ควอซาร์เป็นวัตถุพิเศษ เพราะมีธรรมชาติในการเปลี่ยนแปลง ระหว่างมวล กับพลังงานแตกต่างไปจากกาแลคซี่อื่น ๆ และถ้าหากควอซาร์อยู่ห่างไกลออกไป จนถึงสุดขอบเอกภพ อย่างที่ปรากฎให้เห็นจากการสังเกตดูเรดซิฟท์ของมันแล้ว ตำแหน่งของควอซาร์ในเอกภพ หมายถึงว่า การเปลี่ยนแปลงของสสารทางฟิสิกส์ ของเอกภพได้เปลี่ยนไปตามกาลเวลา หรือกล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อวัดควอซาร์ที่ ระยะทาง 5x109 ปีแสง อย่างที่สังเกตเห็นได้ขณะนี้นั้น ความจริงเป็นควอซาร์ เมื่อ 5x109 ปีแสงมาแล้ว ทั้งนี้เพราะแสงจากควอซาร์ที่สังเกตเห็นอยู่ในขณะนี้ นั้นต้องใช้เวลาเดินทางถึง 5x109 ปีแสง จึงจะเดินทางมาถึงตำแหน่งของเราใน เอกภพ
จากสมการสนาม (Field Equation) ของไอสไตน์สามารถนำมาแก้ปัญหา ในเรื่องของเหตุการณ์ (Event Horizon) (คือบริเวณทางทฤษฎีที่อยู่รอบ ๆ หลุม ดำ) ทั้งในเอกภพของเรา และในเอกภพอื่นที่อยู่ไกลออกไปในอวกาศและเวลา ถ้า หากว่าไม่มีภาวะเอกภพ (Singularity) (บริเวณจุดศูนย์กลางของหลุมดำที่สสาร ถูกดูดลงไป) ก็จะต้องมี Warm Hole เป็นทางเชื่อมต่อบริเวณอวกาศ-เวลา ที่ เราอยู่กับเอกภพอื่น
ดังนั้นตามทฤษฎีแล้ว จึงเป็นไปได้ที่สสารและพลังงานจะถูกย้ายจากเอกภพ ของเราไปสู่อีกเอกภพหนึ่ง ซึ่งจากสมการจะเป็นเอกภพที่มีสถานที่และเวลาแตก
จักรวาล ตอนที่ 1(9)
ต่างไปจากเอกภพของเรา บริเวณที่สสสารและพลังงาน จะปรากฏออกมาจาก เอกภพหนึ่งไปยังอีกเอกภพหนึ่ง เรียกว่า "หลุมขาว" (White Hole) นั้น ในช่วง หนึ่งจะแสดงตัวเป็น "หลุมขาว" (White Hole) ในที่และเวลาอีกแห่งหนึ่งของ อวกาศ และจะป้อนสสารพลังงาน จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง นักวิชาการบาง ท่านมีความแน่ใจว่า "หลุมดำ" และ "หลุมขาว" นี่เอง คือคำตอบสำคัญของการนำ มาอธิบายปรากฏการณ์ของควอซาร์ ซึ่งเป็นแหล่งมีพลังงานสูงมากมหาศาลและ เชื่อว่า ควอซาร์ คือสถานที่ของหลุมขาว
อย่างไรก็ดี ทฤษฎีที่กล่าวมานี้ ยังมีรากฐานไม่มั่นคงพอ เรายังค้นไม่พบ "เอกภพอื่น" ได้อย่างชัดเจน และแน่นอนว่า เราคงจะไม่ได้หลักฐานว่ามีเอกภพ อื่นอยู่จริง ๆ แม้ว่าสมการสนามของไอสไตน์ จะแสดงว่า ยังมีเอกภพอื่น ๆ อีก แต่ก็ไม่จำเป็นว่าจะต้องมีอยู่จรง ๆ ถึงแม้ว่าทฤษฎีในปัจจุบันจะคาดหมายไว้ว่า หลุมดำ รวมทั้งปรากฏการณ์อื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเช่น มีหลุมขาว มีเวอร์มโฮล (Worm Hole) มีเอกภพอื่น ๆ มีทางเชื่อมต่อระหว่าง อวกาศ-เวลา ซึ่งความจริงอาจมี อยู่จริง ๆ ปัญหาสำคัญอยู่ที่เรื่องการหาคำอธิบายโดยแน่ชัดของแห่งเกิดพลังงาน มหาศาล เช่น คอวซาร์ใด้เท่านั้น
ปัญหาสำคัญอีกประการหนึ่ง คือ ถ้าหากพลังงานถูกย้ายไปมาระหว่าง เอกภพอื่น ๆ หรืออยู่ภายในเอกภพนี้ แสดงว่าทฤษฎีสถานะคงที่ไม่ถูกต้อง ใน ทำนองเดียวกันการย้ายของมวลและพลังงานเช่นนั้น จะทำให้ความสัมพันธ์ ระหว่างระยะทาง/ความเร็วตามกฎของฮับเบิ้ล ในบริเวณที่ห่างไกลออกไปใน เอกภพใช้ไม่ได้
บทที่ 2
อวสานของเอกภพและการเดินทางสู่จักรวาลอื่น ระเบียบของจักรวาล
วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ได้หลักฐานแสดงให้เห็นอย่างแน่ชัดว่า ระบบและ ปรากฎการณ์ของโลกรอบ ๆ ตัวเราเป็นสิ่งมีอยู่อย่างมีกฎระเบียบ และมีความ เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา เอกภพของเราอาจปรากฏตัวออกมาให้เห็นว่ามิได้ มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ เลยในช่วงเวลาชองชั่วชีวิตคน ๆ หนึ่ง แต่ความจริง เอกภพเปลี่ยนแปลงและสลายตัวอย่างช้า ๆ ธรรมชาติของเอกภพที่แสดงว่า วันหนึ่งย่อมถึงจุดจบพยากรณ์ได้จาก สังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์
สิ่งที่น่าฉงนสนเท่ห์มากที่สุดของโลกทางกายภาพก็คือเรื่องสสาร และ พลังงานมิได้ถูกจัดขึ้นมาอย่างไร้กฎเกณฑ์ หากแต่มีระบบที่ซับซ้อนยิ่ง ทุกหน ทุกแห่งที่เรามองดูรอบ ๆนับตั้งแต่จากส่วนลึกที่สุดในแก่นกลางของอะตอม จนถึงแกแลคซี่ที่ไกลออกไป เราจะพบแต่ระบบที่ซับซ้อน บนโลกของเราระบบ
จักรวาล ตอนที่ 1(10)
ทางชีวภาพ สังคมมนุษย์ เทคโนโลยี สิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต เป็นตัวอย่างที่ดีที่ แสดงให้เห็นว่า มีโครงสร้างและระเบียบทำให้โลกที่เราอยู่กลายเป็นโลกที่น่าสนใจ ในเวลาเดียวกันก็แฝงไว้ด้วยความเร้นลับ จักรวาลกลายเป็นเรื่องพิเศษมาก แต่ปัญหามีว่าการมีระเบียบในจักวาลมาจากไหน? เกิดขึ้นมาได้อย่างไร? เราจะ ต้องเข้าใจปัญหานี้ก่อน ก่อนที่จะเข้าใจทุกเรื่องของจักรวาลในที่สุด
ในสมัยอดีตนานนับหลายศตวรรษ ปัญหาเรื่งราวของโลกทางกายภาพ และจักรวาลเป็นจักรวาลเป็นงานค้นคว้าของนักปรัชญาและศาสนา แต่ปัจจุบัน วิทยาศาสตร์เข้ามามีบทบาทสำคัญในการอธิบายเรื่องราวของจักรวาล และปฎิวัติ แนวคิดดั้งเดิมโดยสิ้นเชิงวิทยาศาสตร์ศึกษาเรื่องราวของเอกภพทั้งหมด เรียก ว่า วิชาจักรวาลวิทยา (Cosmology) วิชาดาราศาสตร์ศึกษาระบบที่อยู่เลยโลก ของเราออกไป เช่น ศึกษาดาวเคราะห์ (Planets) ดวงดาว (Stars) แกแลคซี่ ฯลฯ แต่วิชาจักรวาลวิทยาศึกษาเรื่องราวของระบบทั้งหมด และคุณสมบัติ ของจักรวาลอย่างมีระบบ นักจักรวาลวิทยาใช้เทคนิคและการค้นพบทางด้าน ดาราศาสตร์ในการค้นหาข้อมูลของบริเวณที่อยู่ห่างไกลของเอกภพและสร้าง ภาพโครงสร้างและวิวัฒนาการของเอกภพทั้งหมด การสังเกตการณ์และการวัด ซึ่งเป็นหลักสำคัญของวิทยาศาสตร์ทุกสาชา กลายเป็นเรื่องสำคัญของวิชา จักรวาลในการนำมาใช้เพื่อเป็นหลักฐานสนับสนุนทฤษฎีของจักรวาลวิทยา ใน การค้นหาความจริงในเรื่องราวของเอกภพ เป็นเรื่องยากในการแยกความจริง จากสมมุติฐานหรือแยกเอาแนวคิดทางปรัชญาและศาสนาออกไป แต่ถึงกระนั้น ก็ตามความเข้าใจเรื่องราวของจักรวาลได้ก้าวหน้าไปมากในปัจจุบัน
เมื่อนักวิทยาศาสตร์หันมาค้นคว้าเรื่องจักรวาล ทำให้เกิดความสำคัญ ขึ้นมาในจักรวาลวิทยาสามประการด้วยกัน ประการแรก ได้ข้อมูลที่แน่นหนา เกี่ยวกับโลกโดยวิธีการทดลองและสังเกตการณ์ ประการที่สอง ทำให้เกิด ความแน่นอนในเรื่องที่เคยเป็นเพียงแนวคิดปราศจากความแน่ชัด เพราะมี การนำเอาคณิตศาสตร์มาใช้ในการวิเคราะห์ ประการที่สาม ซึ่งนับว่ามีความ สำคัญมากในวิชาจักรวาลวิทยา ได้แก่ ทำให้ทฤษฎีของจักรวาลวิทยาให้หลัก การขั้นพื้นฐานของการศึกษา และมีความเข้าใจจากการสังเกตการณ์ เรื่อง นี้มีความสำคัญมาก เพราะทำให้เกิดความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ ไม่เพียง แต่วิทยาศาสตร์ทำให้ได้คำตอบของคำถามเท่านั้น หากแต่ยังกำหนดไว้ว่า ปัญหาที่จะถามควรเป็นปัญหาอะไร ทฤษฎีสมัยใหม่มากมายในวิชาฟิสิกส์ แสดงให้เห็นถึงวิธีการเก่า ๆ ในการมองปัญหาต่าง ๆ ผิดพลาด เพราะการ ตั้งคำถามผิดพลาดจึงทำให้เกิดความเข้าใจผิด วิชาจักรวาลวิทยาสมัยใหม่ วางรากฐานอยู่บนหลักการของวิทยาศาสตร์ คือ วางอยู่บนทฤษฎีของวิชา
จักรวาล ตอนที่ 1(11)
ฟิสิกส์สมัยใหม่ ทำให้ทัศนะของนักจักรวาลวิทยาสมัยใหม่มองปัญหาธรรม ชาติของเอกภพแตกต่างไปจากทัศนะของศาสนา
นิยามของเอกภพและจักรวาลมีความหมายต่อผู้คนบางคนไม่เหมือนกัน คือ ต่างคนต่างมีความเข้าใจไปคนละอย่าง ในวิทยาศาสตร์ คำว่า "เอกภพ" หมายถึง สิ่งต่าง ๆ ทางกายภาพทั้งหมด ไม่เพียงแต่รวมถึงสสารทั้งหมด เช่น ดาวเคราะห์ ดวงดาวแกแลคซี่ หลุมดำ และพลังงานรังสีทั้งหมด เป็น แสงความร้อน คลื่นเอ็กซ์เรย์ คลื่นกราวิทัต ฯลฯ แต่ยังรวมทั้งอวกาศและ เวลาด้วย หรือ กล่าวอย่างสั้น ๆ ก็คือทุกสิ่งทุกอย่างที่ปรากฏออกมาให้เห็น ทางกายภาพ ดังนั้น เมื่อเรากล่าวถึงอนาคตของเอกภพจะหมายถึงสิ่งเหล่า นี้ทั้งหมด รวมทั้งอวกาศและเวลา อย่างไรก็ดีเอกภพมีคุณภาพอย่างหนึ่ง ไม่รวมอยู่ในนิยาม แต่เป็นกุญแจสำคัญในการเข้าใจถึงคุณสมบัติขั้นพื้นฐาน ของจักรวาล คุณภาพเช่นนี้ เรียกว่า "ระบบ" โลกที่เราอยู่มิได้มีความยุ่ง เหยิงของสิ่งที่มีอยู่ ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางกายภาพ หากแต่มีโครงสร้าง อย่างมีระบบ คือ มีสสารและพลังงานถูกจัดสร้างขึ้นมาอย่างมีระบบในหลาย ระดับของขนาดและความซับซ้อน มีการวิวัฒนาการเป็นระบบของโลก ปัญหา สำคัญมากของวิทยาศาสตร์ก็คือ ระบบเช่นนี้มาจากไหนคงอยู่อย่างไรและจะ สูญสลายไปหรือไม่?
ระเบียบของโลกในระดับสูงสุด คือ สังคมมนุษย์และเทคโนโลยีมนุษย์ ความเหมาะสมกับระบบของจักรวาล ไม่ใช่เพียงแต่ในฐานะของผู้สังเกตการณ์ แต่ในฐานะเป็นหส่วนหนึ่งของความซับซ้อนในเรื่องระบบของสสารและพลังงาน ประวัติศาสตร์ของมนุษย์เป็นเรื่องราวของการต่อสู้เพื่ออนุรักษ์ระบบเช่นนี้ไม่ให้ พังทลายไป
ในความเห็นของคนจำนวนไม่น้อย ปลายสุดของระบบจักรวาลอยู่เลย พื้นดินขึ้นไปเพียงไม่กี่ไมล์ เอกภพทีอยู่เหนือบริเวณนี้ไป มีผลกระทบต่อ สังคมสมัยใหม่ของมนุษย์ไม่มากนัก มนุษย์จึงมักไม่ได้คำนึงถึงระบบของ จักรวาลที่อยู่เลยออกไปจากโลกของเรา
โลก เป็นสมาชิกอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์ 9 ดวง โคจรอยู่รอบดวงดาว ดวงหนึ่งเรียกว่า ดวงอาทิตย์ สมาชิกทั้งกลุ่มรวมทั้งดาวอาทิตย์เราเรียกว่า สุริยจักรวาล ถึงแม้ว่าระบบสุริยจักรวาลจะเป็นเพียงหน่วยเล็ก ๆ เมื่อเทียบ กับความกว้างใหญ่ของเอกภพ แต่ก็มีขนาดใหญ่โตสำหรับมนุษย์จะมองเห็น ได้อย่างทั่วถึง

นิยามของแกแลคซี่
ดวงดาวที่เรามองเห็นอยู่บนท้องฟ้า คือ ดวงอาทิตย์ดวงหนึ่งแต่มอง
จักรวาล ตอนที่ 1(12)
เห็นแสงสว่างของมันเป็นจุดเล็ก ๆ ก็เพราะว่าอยู่ไกลจากเรามากดวงดาวที่อยู่ ใกล้เรามากที่สุดอยู่ในกลุ่มดวง Centausus (กลุ่มดาวม้าครึ่งคน) จะอยู่ห่าง จากเรามากกว่า 4 ปีแสงในแนวทางที่ดวงดาวกระจายตัวอยู่บนท้องฟ้านั้น ความ จริงดวงดาวเรียงตัวกันเป็นระบบมีลักษณะเหมือนจานแบน ๆ ขนาดยักษ์ นักสังเกตการณ์ในยุคแรก ๆ มองเห็นแถบสีขาวบนท้องฟ้าทอดตัวจากขอบฟ้า ด้านหนึ่งไปยังอีกด้านหนึ่ง เมื่อเวลาท้องฟ้าแจ่มใสชาวกรีซโบราณเรียกแถบ สีขาวทอดตัวอยู่บนท้องฟ้าว่า "แกแลคซี่" และมีความเห็นว่าเป็นเส้นทางเดินไป สู่สวรรค์ ในศตวรรษที่ 17 นักดาราศาสตร์ขาวอิตาเลียนชื่อ กาลิเลโอ ใช้กล้อง ดูดาวตรวจบนท้องฟ้าแล้วตรวจดูเส้นทางขาว ๆ ดังกล่าว แม้จะเป็นกล้องดูดาว มีกำลังขยายต่ำ ๆ แต่กาลิเลโอสามารถมองเห็นว่าแกแลคซี่ของกรีซเต็มไปด้วย ดวงดาวเป็นจำนวนมาก แต่มีแสงสว่างบาง ๆ จนนัยน์ตาเปล่าของมนุษย์ไม่สามารถ มองเห็นว่าเป็นดวงดาว จึงมองเป็นเส้นทางขาว ๆ ทอดตัวอยู่บนท้องฟ้า ในไม่ช้า นักดาราศาสตร์ก็รู้ว่าดวงอาทิตย์และดวงดาวทุกดวงที่มองเห็นในเวลากลางคืนด้วย นัยน์ตาเปล่า เป็นเพียงกลุ่มดวงดาวกลุ่มเล็ก ๆ ของกลุ่มดาวจำนวนมหาศาล ประกอบด้วยดวงดาวหลายร้อยพันล้านดวง กลุ่มดาวที่รวมตัวกันเป็นกลุ่มขนาด ใหญ่นี้ปัจจุบัน เรียกว่า แกแลคซี่ทางช้างเผือก เป็นกลุ่มดาวมีอาณาเขตกว้างใหญ่ มหึมา มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางถึงร้อยพันปีแสง (เกือบพันล้านพันล้านไมล์)
เมื่อมีการประดิษฐ์กล้องดูดาวขึ้นมาใช้ ในไม่ช้านักดาราศาสตร์ก็พบว่า มีกลุ่มของแสงสว่างรวมตัวกันเป็นกลุ่ม ๆ อยู่เลยแกแลคซี่ทางช้างเผือกออกไป อยู่อีกมากมายหลายกลุ่ม แต่นักดาราศาสตร์ยังไม่ทราบว่า กลุ่มของแสงเป็นกลุ่ม ๆ นี้คืออะไรและเรียกว่า "เนบูลา" หรือกลุ่มก๊าซมีแสงสว่างอยู่ในตัว นักดาราศาสตร์ ยังไม่ทราบถึงธรรมชาติที่แท้จริงของเนบูลาและมีความเห็นแตกแยกกันเป็น 2 แนว ทาง แนวทางหนึ่งมีความเห็นว่า เนบูลา คือ กลุ่มก๊าซขนาดใหญ่ที่ขอบขอบแกแลคซี่ ทางช้างเผือก อีกแนวทางหนึ่งมีความเห็นว่า อยู่เลยแกแลคซี่ทางช้างเผือกออกไป
ในปี ค.ศ. 1924 เมื่อนักดาราศาสตร์สร้างกล้องดูดาวขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 นิ้ว ที่เม้าท์วิลสัน ในแคลิฟอร์เนีย สหรัฐฯ จึงทราบถึงธรรมชาติที่แท้จริงของ เนบูลาการใช้กล้องดูดาวขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 100 นิ้ว ร่วมกับการใช้เทคนิคใหม่ ๆ ในการถ่ายภาพทำให้ เอดวิน ฮับเบิ้ล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ศึกษาเนบูลา "แอนโดรมีดา" ได้อย่างละเอียดอย่างไม่เคยเห็นมาก่อน และพบว่า ในเนบูลานั้น ความจริงประกอบด้วยดวงดาวมากมาย ดังนั้นความรู้เรื่องเอกภพของมนุษย์ จึงเพิ่มขึ้นอีกนับล้านเท่า การที่ฮับเบิ้ลพบว่า เนบูลา "แอนโดรมีดา" ประกอบด้วย ดวงดาวมากมาย จึงเป็นการพิสูจน์ให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า เนบูลาอยู่เลยแกแลคซี่ทาง ช้างเผือกออกไปและความจริงเนบูลา "แอนโดรมีดา" คือ อีกแกแลคซี่หนึ่งมีขนาด
จักรวาล ตอนที่ 1(13)
พอ ๆ กับแกแลคซีทางช้างเผือกของเรา แต่ต้องใช้กล้องดูดาวขนาดใหญ่เท่านั้น จึงจะมองเห็นดวงดาวแต่ละดวงในเนบูลา "แอนโดรมีดา"
ในไม่ช้านักดาราศาสตร์ก็เข้าใจว่า เนบูลาคือแกแลคซี่ที่อยู่ไกลออกไป จากทางช้างเผือกมาก ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทราบดีว่า แกแลคซี่ คือ ส่วน ประกอบของเอกภพ การที่ดวงดาวรวมตัวกันอยู่ในแกแลคซี่หนึ่ง ๆ แสดงให้ เห็นว่าเป็นระเบียบขั้นพื้นฐานของจักรวาล แกแลคซี่ทางช้างเผือก และ แกแลคซี่แอนโดรมีดา แสดงให้เห็นระเบียบของจักรวาลดังกล่าว กล้องดู ดาวสมัยใหม่ค้นพบแกแลคซี่นับพันล้านแกแลคซี่ ในแต่ละแกแลคซี่ประกอบ ด้วยดวงดาวนับร้อยพันล้านดวง บางแกแลคซี่อยู่ห่างจากแกแลคซี่ทาง ช้างเผือกไกลออกไปนับพันล้านปีแสง และมองเห็นเป็นแสงสว่างจาง ๆ แม้ จะใช้กล้องดูดาวขนาดใหญ่ส่องดู เอกภพของเราจึงมีอาณาจักรกว้างใหญ่ ไพศาลมาก ใหญ่โตกว่าที่นักดาราศาสตร์ในยุคเก่าเคยคาดคะเนไว้มากมาย
ภายในช่วงเวลาไม่กี่ปีภายหลังที่ฮับเบิ้ลค้นพบแกแลคซี่ ฮับเบิ้ล แสดง ให้เห็นระเบียบของจักรวาลในระดับที่กว้างใหญ่ยิ่งขึ้นไปอีก ร่องรอยที่แสดง ให้เห็นว่าแกแลคซี่มีอยู่อย่างมีระเบียบในจักรวาล ได้มากจากการค้นพบของ ฮับเบิ้ล ซึ่งพบว่าไม่ว่าจะใช้กล้องดูดาวขนาดใหญ่มองไปในทิศทางใดบนท้องฟ้า จะมองเห็นความหนาแน่นของแกแลคซี่ในระดับเดียวกัน ดังนั้นสสารในเอกภพ จึงกระจายกันอยู่อย่างสม่ำเสมอ เรื่องการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอของ แกแลคซี่ยังเป็นเรื่องเล้นลับของกจักรวาล เรื่องความมีระเบียบของจักรวาล ที่มีความสำคัญยิ่งอีกเรื่องหนึ่ง ได้มาจากการศึกษาเรื่องคุณภาพของแสงที่มา จากแกแลคซี่ไกลออกไปจากแกแลคซี่ทางช้างเผือกมาก ๆ
แสงสว่างที่เดินทางจากเทห์บนฟากฟ้าเมื่อมาถึงโลกของเรา จะประกอบ ด้วยคลื่นความถี่ต่าง ๆ ผสมกัน นักดาราศาสตร์ใช้อุปกรณ์ชนิดหนึ่งเรียกว่า สเปคโทรสโคป แยกคลื่นของแสงสว่างและถ่ายภาพของแถบคลื่นไว้บนฟิล์ม ถ่ายรูป ความถี่ของคลื่นแสงมีความเกี่ยวข้องกับสี กล่าวคือ แสงสีแดงมีความถี่ ต่ำกว่า (หรือมีความยาวคลื่นยาวกว่า) แสงสีน้ำเงินคลื่นแสดงจะถูกแยกออกจาก กันเป็นแถบสีของรุ้ง เรียกว่า สเปคตรัม ข้อมูลที่ได้จากการศึกษาสเปคตรัม ของแสงสว่างให้ความรู้หลายอย่าง เช่น ให้ความรู้เรื่องส่วนประกอบของสารเคมี อุณหภูมิ สนามแม่เหล็กและความเร็วของเทห์ที่ให้แสงสว่างเช่นนั้นออกมาจากตัว ของมัน ทั้งนี้เพราะว่า แสงสว่างที่ปล่อยออกมาจากอะตอมจะให้ความถี่ของสีใด สีหนึ่ง การศึกษาเรื่องแสงที่มาจากแหล่งเกิดแสงบนโลกรวมทั้งการคำนวณใน วิชาฟิสิกส์ปรมาณู ทำให้นักดาราศาสตร์เข้าใจและรู้ว่าแถบสเปคตรัมชนิดไหนมา จากอะตอมของสารชนิดใด และเมื่อวิเคราะห์โครงสร้างของแถบสเปคตรัมยัง
จักรวาล ตอนที่ 1(14)
ทำให้ทราบถึงสนามแม่เหล็ก หรือความร้อนจากแหล่งที่ปล่อยแสงสว่างออกมา ในทศวรรษนับจากปี ค.ศ. 1920 ฮับเบิ้ลพบว่า แสงสว่างที่มาจากแกแลคซี่มีแสง จาง ๆ เป็นแสงสีแดงมากกว่ามีอยู่ในแสงที่มาจากแกแลคซี่ที่มีแสงสว่างมาก ๆ การค้นพบครั้งนี้เป็นการลบแนวคิดเก่า ๆ เรื่องธรรมชาติของเอกภพออกไป จนหมดสิ้น

เรดชิฟท์กับการขยายตัวของเอกภพ
การค้นพบครั้งนี้ของฮับเบิ้ล คือ การค้นพบ "เรดชิฟท์" (Red Shift) ของแสงสว่างที่มาจากแกแลคซี่ ซึ่งแสดงว่าแกแลคซี่กำลังวิ่งห่างออกไปจาก แกแลคซี่ทางช้างเผือกด้วยความเร็วสูง การค้นพบครั้งนี้เป็นการเปลี่ยนแปลง แนวคิดทางดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยาเพราะเป็นการแสดงให้เห็นว่า เอกภพ มิได้หยุดนิ่งเหมือนอย่างที่คิดไว้ แต่เอกภพขยายตัวยิ่งไปกว่านั้น ฮับเบิ้ล ยัง พบว่า การวิ่งห่างออกไปของทุกแกแลคซี่มีระเบียบกฎเกณฑ์ เป็นการเคลื่อนที่ อย่างมีระบบ มีความสัมพันธ์ระหว่างเรดชิฟท์กับระยะทางของแกแลคซี่ ความ เร็วที่แกแลคซี่วิ่งห่างออกไปแสดงให้เห็นว่าเอกภพขยายตัวเสมอทั้วทิศทาง แต่ มิได้หมายความว่าโลกเป็นจุดศูนย์กลางของการวิ่งหนีไปของแกแลคซี่ทุกแห่ง การ ค้นพบของฮับเบิ้ลจึงเป็นการปฏิวัติความเชื่อเดิมที่เคยมีความเห็นว่า เอกภพทั้ง ปวงมิได้เปลี่ยนแปลง แต่ความจริงฮับเบิ้ลได้พิสูจน์ให้เห็นว่า เอกภพเปลี่ยน แปลงและวิวัฒนาการเหมือนสิ่งมีชีวิต ซึ่งมีการเกิดและการตาย จากการค้นพบ ครั้งนี้ของฮับเบิ้ล ทำให้นักวิทยาศาตร์มีลู่ทางศึกษาถึงโครงสร้างในอดีตและ อนาคตของเอกภพเอง เพียงแต่เข้าใจอย่างละเอียดว่าในอดีตมีการเปลี่ยน แปลงอย่างใด ย่อมทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถพยากรณ์อนาคตของเอกภพได้
ถ้าหากพิจารณาปัญหาของเอกภพว่ามีพฤติกรรมทางแมคานิคส์เช่นเดียว กับเทห์อื่น ๆ นักฟิสิกส์ต้องค้นดูว่า กฎทางฟิสิกส์ชนิดไหนที่เป็นตัวกำหนดและ ควบคุมการเคลื่อนที่ของเอกภพ นักฟิสิกส์ทราบดีถึงแรง 4 ชนิด ที่มีอยู่ตาม ธรรมชาติ ซึ่งมีผลต่อเทห์ต่าง ๆ มีแรงอยู่ 2 ชนิด ทำงานอยู่ในระยะสั้นมาก เช่น มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม ดังนั้นแรงทั้งสองชนิดเช่นนี้จึงไม่มีอิทธิพลต่อการ เคลื่อนที่ของแกแลคซี่แรงอีก 2 ชนิด ชนิดทำงานอยู่ในระยะไกล และแรงทั้งสอง นี้ความเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันของเรา แรงชนิดแรกของสองชนิดหลังได้แก่ แรงแม่เหล็กไฟฟ้า เป็นแรงที่มีความเกี่ยวข้องกับชีวิตประจำวันมากที่สุด แรงชนิด ที่สองได้แก่ แรงกราวิทัต (Gravity) เป็นแรงดึงดูดวัตถุต่าง ๆ ให้หล่นลงมายังโลก และในที่สุดจะตรงไปยังศูนย์กลางของโลก แรงกราวิทัตไม่เพียงมีอิทธิพลต่อเทห์ ต่าง ๆ ในเอกภพ แรงกราวิทัตของดวงจันทร์มีอิทธิพลต่อผิวของโลกทำให้เกิดน้ำ และน้ำลงในมหาสมุทรทุกวัน ในขณะเดียวกันแรงกราวิทัตระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์
จักรวาล ตอนที่ 1(15)
ทำให้โลกโคจรอยู่รอบดวงอาทิตย์แทนที่โลกจะลอยล่องไปตามยถากรรมในห้วงอวกาศ

นักวิทยาศาสตร์เข้าใจเรื่องแรงแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี
และศึกษาได้ง่ายในห้องปฏิบัติ การเรื่องแม่เหล็กไฟฟ้ามีความสำคัญมากในวิชดาราศาสตร์ เพราะมีผลกระทบอย่างลึกซึ้ง ต่อดวงดาวและเทห์ต่าง ๆ บนฟากฟ้า ความจริงเรามองเห็นดวงดาวก็เพราะแรงชนิดนี้ ทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งรวมทั้งคลื่นของแสงสว่างคลื่นเอ็กซ์เรย์ และรังสีแกมม่า
แรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีความแรงมาก เมื่อเปรียบเทียบกับแรงของกราวิทัต การดึงดูดของ แรงไฟฟ้าระหว่างส่วนประกอบของอะตอม จึงมีความแรงมากกว่าแรงกราวิทัต นับพันล้าน พันล้านเท่า อย่างไรก็ดี แรงกราวิทัตจะดึงดูดระหว่างเทห์ ในขณะที่แรงแม่เหล็กไฟฟ้าดึง
ดูดกันระหว่างอนุภาคประจุไฟฟ้าจากเหตุผลในข้อนี้เทห์ขนาดใหญ่ซึ่งโดยปกติจะมีความ เป็นกลางทางไฟฟ้า จะไม่มีผลกระทบกับแรงแม่เหล็กไฟฟ้า แต่จะมีผลต่อแรงกราวิทัต เอกภพของนิวตัน
ดังนั้นแม้ว่าแรงกราวิทัตจะมีผลต่ออะตอมแต่ละตัวน้อยมาก แต่กลับเป็นแรงมีผลกระทบอย่างมากต่อเทห์ขนาดต่าง ๆ บนฟากฟ้า เช่น มีผลต่อโลกหรือดวงอาทิตย์ เมื่อ พิจารณาถึงแรงที่มีอิทธิพลต่อแกแลคซี่ จึงตัดปัญหาเรื่องแรงชนิดอื่น ๆ ออกไปได้ คงมีแต่แรงกราวิทัตอย่างเดียวเท่านั้นที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของแกแลคซี่ เซอร์ไอแซค นิวตันเป็นคนแรกที่เสนอทฤษฎีแรงกราวิทัตอย่างละดอียด และ เซอร์ไอแซค นิวตัน ได้นำเอา ทฤษฎีการเคลื่อนที่ และกฎกราวิทัตของเขามาอธิบายการเคลื่อนที่ของเทห์ในระบบสุริย จักรวาล ต่อมา นิวตัน ศึกษาโครงสร้างของเอกภพ โดยใช้หลักคณิตศาสตร์ประกอบ นักดาราศาสตร์ส่วนมากในสมัยนั้นเชื่อว่าธรรมชาติ และตำแหน่งที่ตั้งของดวงดาวมิได้ มีการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ความเห็นเช่นนี้ทำให้เกิดปัญหาสำคัญใหักับนิวตัน เพราะถ้าหาก ว่าดวงดาวที่เรียงตัวกันท่ามกลางความว่างเปล่าของอวกาศ แรงกราวิทัตที่มีต่อดวงดาว จะดึงดูดให้ดวงดาวทุกดวงเข้ามาหากันตรงจุดหนึ่ง ระบบของจักรวาลที่เรามองเห็นอยู่ จะต้องพังทลายไปนานแล้ว
ดังนั้น นิวตัน จึงเสนอว่า การกระจายตัวของดวงดาวจะต้องมีความหนาแน่นสม่ำ เสมอเป็นระยะทางไกลออกไปในอวกาศอย่างไม่มีที่สิ้นสุด เหตุผลของนิวตันที่เสนอว่า เอกภพไม่มีที่สิ้นสุดเช่นนี้มีอยู่ว่า การเรียงตัวของดาวดาวเช่นนั้นย่อมไม่มีส่วนใดเป็น
จักรวาล ตอนที่ 1(16)
จุดกลาย และจุดขอบของเอกภพ ด้วยเหตุนี้ดวงดาวจึงไม่สามารถเคลื่อนตัวไปยัง ข้างใดข้างหนึ่งได้ หรือกลาวอีกนัยหนึ่งคือ เป็นการทำให้ดวงดาวได้รับแรงดึงดูดหรือแรงกราวิทัตเท่า ๆ กันในทุกทิศทาง ๆ ไม่มีในทางทิศใดได้รับแรงมากกว่า ดังนั้น เอกภพ ตามทฤษฎีของนิวตันเป็นเอกภพหยุดนิ่ง ไม่มีการเคลื่อนที่ขยายขอบเขตออกไปอีก
ในทฤษฏีที่ 19 นักดาราศาสตร์ชาวสวิสส์ชื่อ LE Chetalier และต่อมานักดารา ศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ Olbers ได้ค้นพบความขัดแย้งในจักรวาล ซึ่งกลายเป็นปัญหา ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์แปลกใจอยู่นานกว่าศตวรรษ ความขัดแย้งที่นักวิทยาศาสตร์ทั้ง 2 ค้นพบ เมื่อมองเผิน ๆ เป็นปัญหาง่าย ๆ และพื้น ๆ จนเกือบไม่มีผู้ใดให้ความสนใจ ปัญหามีอยู่ว่า "เหตุใดท้องฟ้าจึงมือในยามกลางคืน" ปัญหานี้เป็นปัญหาที่ง่ายก็จริง อยู่ แต่ก็มีคำตอบอยู่ในส่วนลึกของจักรวาล ทุกคนรู้กันว่าแสงสว่างในเวลากลางวัน เป็นแสงมาจากดวงอาทิตย์ ในเวลากลางคืนเราจะมองไม่เห็นแสงจากดวงอาทตย์ อย่างไรก็ดี ดวงอาทิตย์ก็คือดาวดวงหนึ่งท่ามกลางดาวจำนวนหลายพันล้านดวงใน แกแลคซี่ทางช้างเผือก ทั้ง LE Chetalier และ Olbers ได้คำนวณผลรวมของ แสงสว่างจากดวงดาวเหล่านี้ทั้งหมด ปรากฏผลออกมาว่าไม่ได้ผลที่พอใจ ถ้าหาก คิดเฉพาะดวงดาวที่มองเห็นอยู่บนท้องฟ้าเท่านั้น แต่นักดาราศาสตร์ทั้ง 2 นาย มี ทฤษฎีเช่นเดียวกับทฤษฎีของนิวตัน คือมีความเห็นว่า ดวงดาวมีจำนวนอยู่ไม่จำกัด กระจายตัวอยู่ตลอดอวกาศด้วยความหนาแน่นอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางและในทุก ระยะทางของจักรวาล นักดาราศาสตร์ทั้งสองนายได้ยกเอาเหตุผลมาโต้แย้งว่า ปริมาณของแสงสว่างทั้งหมดจากดวงดาวเหล่านี้ ถ้าหากว่าดวงดาวกระจายตัวอยู่ ตามทฤษฎีของนิวตันจะต้องมีแสงสว่างเข้มมาก ทั้งนี้เพราะว่าทุกเส้นตรงในระดับ สายตา ถ้าหากทอดตัวไกลออกไปในอวกาศมากพอ จะตัดกับผิวของดวงดาว จากประเด็นนี้เอง นักดาราศาสตร์ทั้ง 2 นาย จึงสรุปผลว่าถ้าหากดวงดาวมีความ หนาแน่นอยู่สม่ำเสมอมีจำนวนไม่จำกัด ตลอดทั่วทั้งจักรวางจริงแล้ว จะต้องไม่ มีความมืดอยู่บนท้องฟ้าในเวลากลางคืน ทุก ๆ จุดบนท้องฟ้าจะต้งมีแสงสว่างจาก ดวงดาว หากดวงดาวกระจายตัวตามทฤษฎีของนิวตัน ข้อสรุปของนักดาราศาสตร์ ทั้ง 2 นาย ยังได้คลุมถึงแนวทางอื่น ๆ ที่มีความสำคัญทางดาราศาสตร์อีก โดย เฉพาะอย่างยิ่งถ้าหากมองดูปัญหาการแพร่ความร้อน และแสงสว่างจากดวงดาว เหล่านั้นในช่วงเวลายาวนาน ซึ่งในที่สุดพลังงานเหล่านี้จะสะสมตัวอยู่ในอวกาศ ระหว่างดวงดาว จะทำให้ตลอดเอกภพมีความร้อนเพิ่มมากขึ้น จนกระทั้งมีอุณหภูมิ สูงเท่าอุณหภูมิที่ผิวดวงดาว แต่ถ้าหากดวงดาวเรียงตัวอยู่ในจำนวนจำกัด (ไม่ใช่ เรียงตัวแบบทฤษฎีของนิวตัน) ห้อมล้อมด้วยอวกาศ ความร้อนจากดวงดาวจะ กระจายตัวออกสู่ความว่างเปล่าท้องฟ้าจะมีแต่ความมืด แต่ถ้าเป็นเช่นนี้ ดวงดาว
จักรวาล ตอนที่ 1(17)
ก็จะวิ่งชนกันเพราะแรงกราวิทัตตามทฤษฎีของนิวตัน ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าจะ ต้อมีอะไรผิดพลาดอยู่ ถ้าหากเอกภาพเป็นไปตามทฤษฎีของนิวตัน
เมื่อจักรวาลวิทยาเริ่มก้าวสู่ยุดใหม่ และฮับเบิ้ลค้นพบการขยายตัวของ เอกภพปัญหาของ IE CHetaller-Olbers จึงหมดไป การที่ท้องฟ้าไม่มึความ สว่างในยามกลางคืนในความเห็นของนักดาราศาสตร์ทั้งสองนายที่คำนวณไว้ว่า ถ้าหากเอกภพเป็นไปตามทฤษฎีของนิวตันแล้วท้องฟ้าในยามกลางคืนจะต้องมี ความสว่างจึงไปเพราะการค้นพบของฮับเบิ้ล ซึ่งค้นพบว่า แกแลคซี่วิ่งถอย ห่างออกไป แสงสว่างจากแกแลคซี่จึงมีกำลังอ่อนลง เพราะการเกิดเรดชิฟท์ แกแลคซี่ที่อยู่ไกลออกไปจากเรามาก ๆ จะวิ่งออกไปอย่างรวดเร็วจนมองไม่ เห็นแสงสว่างจากแกแบคซี่เช่นนนั้นเลข เพราะแสงสว่างของมันจะเป็นความ ยาวคลื่นซึ่งนัยน์ตามนุษย์มองไม่เห็น ดังนั้นแงสว่างจากดวงดาวทั้งหมดใน แกแลคซี่ที่กำลังถอยห่างออกไปทุกขณะจึงมาถึงเราในปริมาณค่อนข้างน้อยมาก น้อยจนกระทั่งเมื่องใช้เครื่องวัดแสงที่มีความไวมากที่สุดวัดจะพบแสงสว่าง บนฟากฟ้าในยามกลางคืนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น เอกภพตามทฤษฎีของนิวตัน จึงยกเลิกไป แต่กฏของการเคลื่อนที่ และทฤษฎีกราวิทัตของนิวตัน ยังคงใช้ ได้จนถึงปัจจุบัน

เอกภพของฮับเบิ้ล
การบยายตัวของเอกภพ ตามการค้นพบของฮับเบิ้ลมีลักษณะแปลก มากกล่าวคือ แกแลคซี่ทีอยู่ไกลจากเรามากเท่าใด ยิ่งมีอัตราการวิ่งออกไป เร็วมากเท่านั้น แกแลคซี่ที่อยู่ห่างจากเราหลายพันปีแสง จะวิ่งห่างจากเรา ไปเกือบเท่ากับความเร็วของแสง เมื่อเราสำรวจลึกเข้าไปในอวกาศมากเท่า ใด การเกิดเรดชิฟท์จะมีอยู่อย่างไม่สิ้นสุด และแกแลคซี่จะค่อย ๆ หายไป กลายเป็นแกแลคซี่ไร้แสง และเมื่อแกแลคซี่ห่างจากเรามากจนมีความเร็วของ การวิ่งออกไปเท่ากับความเร็วของแสงสว่างแล้วเราจะมองไม่เห็นแกแลคซี่ใน บริเวณนั้นเลย เพราะไม่มีแสงสว่างเดินทางกลับมาหากเราจากบริเวณที่อยู่ เลจการขยายตัวที่มีความเร็วเกินกว่าความเร็วแสง ตรงขีดจำกัดของการ ขยายตัวของเอกภพ นักดาราศาสตร์เรียกว่า เส้นสุดขอบขอบอวกาศ และ เป็นจุดแบ่งแยกระหว่างอาณาจักรของเอกภพที่เราสามารถมองเห็น กับ บริเวณที่อยู่เลยออกไปซึ่งเราไม่สามารถมองเห็นอะไรได้อีก แม้จะใช้เครื่อง มือค้นหาที่มีความไวมากเท่าใดก็ตาม
เนื่องจากว่าเราไม่สามารถมองเห็นบริเวณที่อยู่เลยไกลออกไป 10 หรือ 20 พันล้านปีแสง แต่ไม่ได้หมายความว่าเส้นขอบอวกาศตรงบริเวณนั้นคือ "ขอบ" ของเอกภพนักดาราศาสตร์สมัยใหม่ไม่มีความเห็นอย่างเดียวกับนิวตัน
จักรวาล ตอนที่ 1(18)
ว่า เอกภพไม่มี "ขอบ" ไม่ว่าจะเป็นโลกของเรา เรามองเห็นเพีบงส่วนเฉลี่ย ของจักรวาล เหมือนอย่างเดียวกับผู้ที่สังเกตการณ์ในแกแลคซี่อื่น ๆมองเห็น นั่นคือ แกแลคซี่ซึ่งเรามองเห็นว่าอยู่ในบริเวณสุดของอวกาศนั้น ความจริง ตั้งอยู่ในบริเวณหนึ่งของเอกภพอย่างเดียวกับโลกของเรา ตั้งอยู่ในบริเวณ ส่วนหนึ่งของเอกภพนั่นเอง ถ้าหากว่าเราเดินทางไปจนถึงจุดสุดขอบอวกาศ เราก็จะมองเห็นว่าแกแลคซี่อื่น ๆ กำลังเคลื่นตัวออกไปจากจุดนั้นเช่นกันและ จะมองเห็นว่าแกแลคซี่ทางช้างเผือกของเราตั้งอยู่ที่จุด "ขอบ" ของเอกภพ ดังน้นการเคลื่อนที่ในจักรวาลจึงเป็นการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ ซึ่งขึ้นอยู่กับ ตำแหน่งของผู้สังเกตการณ์เอง
การค้นพบเรื่องการขยายตัวของเอกภพได้แก้ปัญหาเรื่อง "ความมืด บนท้องฟ้า" โดยไม่ต้องกลับไปมองปัญหาว่า อวกาศมีขีดจำกัด หรือว่าไม่ มีขีดจำกัด หรือปัญหาจำนวนของดวงดาวมีจำกัดหรือไม่ ปัญหาเรื่องดวง ดาวจะวิ่งกลับมาขนกันเพราะแรงกราวิทัต ตามทฤษฏีของนิวตันก็หมดไป เพราะเหตุว่า เอกภพมิได้หยุดนิ่ง ตามเอกภพของนิวตัน อย่างไรก็ดีการค้น พบเรื่องการขยายตัวของเอกภพได้สสร้างความซับซ้อนใหม่ ๆ ต่อโครงสร้าง ขั้นพื้นฐานของจักรวาลวิทยา เพราะเหตุว่าเมื่อแกแลคซี่เคลื่อนที่ห่างกันออก ไปในปัจจุบัน ในอดีตแกแลคซี่เหล่านี้ย่อมเคยอยู่ใกล้ชิดกันและเนื่องจากแรง ดึงดูดหรือกราวิทัตจะค่อย ๆ ลดความแรงตามระยะทางที่อยู่ห่างไกลออกไป ดังนั้นแรงดึงดูดระหว่างแกแลคซี่เมื่อสมัยอดีตย่อมมีมากกว่าอย่างที่มีอยู่ใน ปัจจุบัน ดังนั้นจักรวาลของเราย่อมไม่เคยหยุดนิ่งอยู่กับที่ และการขยายตัว ของเอกภพจะไม่ขยายตัวออกไปโดยไม่มีที่สิ้นสุด เพราะยังตกอยู่ภายใต้ อิทธิพลของแรงดึงดูด หรือแรงกราวิทัต จากการสังเกตการณ์ในเรื่องของ การขยายตัวของเอกภพในปัจจุบัน จึงสรุปว่าในสมัยอดีต เอกภพมิได้มีอยู่ อย่างปัจจุบัน เอกภพจะต้องมีจุดเริ่มต้น และจุดจบตามทฤษฎีการระเบิด ครั้งใหญ่ ซึ่งกำลังมีหลักฐานสนับสนุดทฤษฏีนี้มากกว่า ทฤษฎีสถานะคงที่ ซึ่งกล่าวว่า เอกภพไม่มีจุดเริ่มต้น ไม่มีจุดอวสาน อายุของเอกภพกับเอกภพของไอสไตน์
เมื่อฮับเบิ้ลพบการขยายตัวของเอกภพ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถ ค้นหาจุดกำเนินของเอกภพว่า เอกภพเริ่มเกิดขึ้นเมื่อใด โดยวิธีการอย่างง่าย ๆ คือ วัดอัตราการขยายตัวของเอกภพในปัจจุบัน แล้วคำนวณย้อนหลังไปหาอดีต ของมัน ผลจากคำนวณปรากฏว่า เอกภพของเราเกิดขึ้นมาระหว่าง 10-20 พัน ล้านปี หรือประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว ตัวเลขที่สอดคล้องกับอายุโลก ดวง
จักรวาล ตอนที่ 1(19)
อาทิตย์ และดวงดาวซึ่งคำนวณจากวิธีการอื่น ๆ จึงเป็นการยืนยันว่าเราเข้าใจ อายุของจักรวาลในแนวทางที่ถูกต้อง
ถ้าหากว่าจักรวาลของเราเกิดขึ้นมาเมื่อประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจเป็นอย่างมากว่าในช่วงเวลาเริ่มเกิดขณะนั้น จักรวาลมีสภาพเป็นอย่างไร และมีอะไรเกิดขึ้นกับจักรวาลจนเป็นเหตุให้จักรวาล ขยายตัวออกไปดังที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบัน? การค้นพบของฮับเบิ้ลทำให้เกิด ทฤษฎีใหม่เรื่องกราวิทัตทำให้มองเห็นการเกิด และการขยานตัวของเอกภพเป็น ไปในแนวทางใหม่ ในปี ค.ศ. 1915 อัลเบิร์ต ไอสไตน์ จัดพิมพ์ทฤษฎีใหม่ เรื่อง อวกาศ เวลา และการเคลื่อนที่ เรียกว่า ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่ว ๆ ไป ใน ทฤษฎีของไอสไตน์เรื่องอวกาศ และเวลา ถูกรวมเข้าเป็นสิ่งเดียวกัน เรียกว่า "อวกาศ-เวลา" ซึ่งมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเดิม ในทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของไอสไตน์เรื่องกราวิทัต คือ โครงสร้างเรขาคณิตศาสตร์ของอวกาศ-เวลา แทนที่จะถือว่าเป็นเพียงแรงดึงดูดอย่างเดียวตามทฤษฎีเดิมของนิวตัน
ตามทฤษฎีดังกล่าวของไอสไตน์ เมื่อมีเทห์มีแรงดึงดูดอยู่ในที่ใดจะ ทำให้อวกาศ-เวลา ในบริเวณนั้นโค้งตัว และความโค้งเช่นนี้ (ไม่ใช่แรงดึงดูด ตามทฤษฎีเดิมของนิวตัน) ส่งผลกระทบถึงเส้นทางของเทห์อื่น ๆ เมื่อมันเดิน ทางผ่านเข้าในในอวกาศรอบ ๆ ที่มีเทห์นั้นส่งความโค้งของอวกาศ-เวลามาถึง
นอกจากนั้นตามทฤษฎีของไอสไตน์ ยังถือว่า อวกาศ+เวลามีความ "ยืดหยุ่น" ซึ่งไม่เพียงแต่งอ หรือโค้งตัวเมื่อมีเทห์ใหญ่อยู่ใกล้ ๆ เท่านั้น แต่ยังบิดตัว หรือ ยืดตัวออกไปเหมือนยาง นักฟิสิกส์บางคนมีความเห็นว่า ถ้าหากการโค้งหรือการบิดตัว มีความรุนแรงมากเกินไป อวกาศและเวลาก็ จะหักและแตกออกจากกัน อวกาศที่ "ยืด" ออกไปเช่นนี้ถูกนำมาใช้อธิบายการ ขยายตัวของเอกภพว่าเป็นเพราะการยืดตัวอวกาศเอง เพื่อให้เกิดความเข้าใจ จึงต้องเปรียบเทียบ อวกาศในรูปแบบ 2 มิติแทนที่จะเป็น 3 มิติ คือ เปรียบ เทียบอวกาศกับผิวของ 2 มิติ อย่างเช่นผิวของลูกโป่งและเปรยบเทียบว่า ลูกโป่งคือเอกภพ จุดเล็ก ๆ บนผิงของลูกโป่งคือแกแลคซี่ แต่ไม่ถือว่า ปริมาตรที่อยู่ภายในลูกโป่งหรือบริเวณนอกลูกโป่ง คือส่วนหนึ่งของเอกภพ ถือแต่เพียงว่าบริเวณผิวยางของลูกโป่งคือบริเวณแทนส่วนที่เป็นอวกาศ บริเวณผิวของลูกโป่งมีความโค้งเหมือนอวกาศจริง ๆ ถ้าหากลูกโป่งพองตัว บริเวณผิวยางของลูกโป่งจะยืดตัวออกไปหรือขยายตัวอย่งเดียงกับการ

ขยายตัวของเอกภพ
การเปรียบเทียบดังกล่าวนี้ จะเห็นได้ชัดเจนว่าไม่มีจุดกลาง หรือ จุด ขอบของเอกภพ ไม่ใช่แกแลคซี่วิ่งออกไปข้างนอกจากบริเวณจุดศูนย์กลาง
จักรวาล ตอนที่ 1(20)
จุดหนึ่ง แล้วแกลคซี่จึงวิ่งหนีออกไปสู่ความว่างเปล่าของอวกาศภายนอก แต่ แกแลคซี่จะกระจายตัวตลอดทั่วอวกาศอย่างสม่ำเสมอ ยิ่งไปกว่านั้นขนาดของ อวกาศเองมีอยู่อย่างจำกัดเพราะเราจะเดินทางไปรอบลูกโป่งแล้วในที่สุดก็จะ กลับมาสู่จุดตั้งต้นอีก เอกภพจริง ๆ อาจจะมีขนาดจำกัดหรือไม่จำกัด ถ้าหาก มีขนาดไม่จำกัด ก็เปรียบเทียบได้กับแผ่นยางยืดตัวทุกจุดบนแผ่นยางต่างก็ เคลื่อนตัวออกจากจากทุกจุด ไม่มีจุดใดเป็นจุดศูนย์กลางของการขาย อายุของจักรวาล
การเปรียบเทียบดังกล่าวนี้ ช่วยให้เกิดความเข้าใจถึงธรรมชาติของ เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับการขยายตัวของเอกภพในปัจจุบัน เมื่อเราย้อนหลัง กาลเวลา สภาพของเอกภพจะมีลักษณะเหมือนกับลูกโป่ง ดังนั้นเมื่อมันหด ตัวลงไปเรื่อย ๆ ก็จะมาถึงจุดหนึ่งซึ่งไม่มีจุดอยู่ที่ผิวของมันเลย แนวความ คิดเห็นเช่นนี้ คือ ทัศนะของวิทยาศาสตร์ ปัจจุบันในการมองปัญหาเรื่องการ ขยายตัวของเอกภพซึ่งจะเห็นว่าไม่มีสสารเกิดขึ้นอย่างทันทีทันใดในความว่าง เปล่า ตามทฤษฎีนี้จึงมีอวกาศและเวลา เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งของอดีต คือ ประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว นั่นคือ เอกภพในอดีตมีขอบเขตอยู่อย่างจำกัด ไม่ใช่มีเพียงสสารเท่านั้นถูกสร้างขึ้นมาในเอกภพ แต่รวมถึงทุกสิ่งคือทั้ง อวกาศ+เวลา ดั้งนั้นสภาพความมีอยู่ของจักรวาลจึงเริ่มต้นเมื่อประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว
ผู้คนโดยทั่ว ๆ ไปมักจะมีความสงสัยเรื่องอวกาศขยายตัว หรือเรื่อง การเกิดมีอวกาศ+เวลาขึ้นมาในช่วงใดช่วงหนึ่ง เพราะในภาษาธรรมดา อวกาศ หรือ ความว่างเปล่า หรือปราศจากสิ่งใด ๆ ดังนี้นแนวความเห็นที่ว่า อวกาศเปลี่ยนขนาด หรือรูปร่างจึงเป็นความเห็นที่ไม่มีความหมายสำหรับคน ทั่ว ๆ ไป เพราะนักวิทยาศาสตร์มิได้มีความเห็นเกียวกับอวกาศอย่างเดียวกับ ความเห็นของคนทั่วไป เพราะนักวิทยาศาสตร์ต้องคำนึงถึงคุณสมบัติอื่น ๆ ของอวกาศด้วย ตัวอย่างเช่น กฎของเราขาคณิตที่ศึกษาอยู่ในโรงเรียนย่อม มีความสัมพัทธ์ระหว่างระยะทางกับมุมในอวกาศ ซึ่งอาจจะจริงหรือไม่จริงใน สภาวะสูงสุดก็ได้ จึงกล่าวได้ว่าอวกาศเปลี่ยนแปลงเพราะคุณสมบัติทาง เรขาคณิดเปลี่ยนแปลงไปกับเวลา เรขาคณิตที่สอนอยู่ในโรงเรียนมีความ แตกต่างกัน คือ เรขาคณิตไม่ใช่สิ่งที่ถูกต้องในแง่ของความจริงสูงสุด เรขาคณิตจะเปลี่ยนแปลงเพราะคุณสมบัติทางเรขาคณิตเปลี่ยนแปลงไปกับ เวลา เรขาคณิตที่สอนอยู่ในโรงเรียนจะเปลี่ยนไปเมื่ออยู่ในสถานที่ต่าง ๆ ใน เวลาต่าง ๆ เหตุผลที่ว่าเหตุใดเรขาคณิตที่สอนอยู่ในโรงเรียนจึงใช้ได้ดีบน โลก ก็เป็นเพราะว่ากราวิทัต มีอยู่ในระดับต่ำ ๆ ไม่มีแรงมากพอที่จะเปลี่ยน
จักรวาล ตอนที่ 1(21)
กฎเกณฑ์ที่ตั้งไว้ อย่างไรก็ดี ในสมัยจักรวาลเริ่มเกิด กราวิทัตของสสาร ทุกชนิดในเอกภพมีความแรงมาก จนทำให้คุณสมบัติทางเรขาคณิตของ อวกาศ-เวลาตามที่มีอยู่ในปัจจุบันกลายเป็นเรื่องแปลกประหลาดไปใน สมัยนั้น
คนส่วนมาก มักไม่เข้าใจเรื่อง การขยายตัวของอวกาศ เพราะมอง เห็นว่าในอวกาศไม่มีอะไรให้มันขยายตัวออกไป บริเวณผิวของลูกโป่งมี ปริมาตรรอบ ๆ ให้มันมีการขยายตัว แต่ตัวอวกาศเองมีสภาพเป็นสามมิติ ปัญหานี้จะไม่เกิดขึ้น ถ้าหากถือว่าการขยายตัวเป็นเพียงการเปลี่ยนแปลง ของสเกล หรือการขยายตัวของระยะทุกทางทุก ๆ ปริมาตรของบริเวณ หนึ่งในเอกภพจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย อวกาศนั้นมิได้ขยายตัวออกไปเป็นมิติ สูงขึ้น เป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงมาตรฐานของความยาวเท่านั้น ดังนั้น เราจึงวัดระยะทางที่ขยายตัวออกไปโดยอวกาศ การขยายตัวของอวกาศ ยืดคลื่นของแสงสว่างทำให้ความยาวของคลื่นเพิ่มขึ้นและเปลี่ยนสีของ คลื่นให้กลายเป็นคลื่นสีแดงซึ่งเรียกว่าเกิด "เรดชิฟท์" และอาจถือได้ว่า การเกิดเป็นความยาวคลื่นสีแดงขึ้นมาอย่างที่ฮับเบิ้ลค้นพบเป็นผลมาจาก การเปลี่ยนแปลงสีของสเกลมากกว่าคือ เกิดจากการเคลื่อนที่ของจุด กำเนิดแสงสว่าง หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งหมายความว่า แกแลคซี่มิได้วิ่งหนี ออกไปจากจุดศูนย์กลางร่วมกัน แต่แกแลคซี่อยู่นิ่งในอวกาศที่ขยายตัวเอง ออกไปทุกทิศทางเมื่อมองดูในแง่นี้ การขยายตัวของเอกภพจึงเกิดจากการ ขยายตัวของอวกาศ
เมื่อกาลเวลาย้อนกลับไปถึงจุดเกิดจักรวาลขณะเดินทางเข้าไปใกล้ มากเท่าใดก็จะเห็นว่าเอกภพของเรามีขนาดเล็กลงไปเรื่อย ๆ จนกระทั่ง เอกภพทั้งหมดที่เราสังเกตเห็นอยู่ในปัจจุบันอัดตัวเหลือเพียงจุดเดียว อะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เอกภาพระเบิดออกมาอย่างที่ปรากฏอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งมีการขยายตัวอย่างรวดเร็ว และมีความหนาแน่นมหาศาล ในช่วยหนึ่ง ของกาลเวลาเมื่อประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว? ปัญหานี้เกือบหาคำตอบ ไม่ได้และมองดูเหมือนว่า เป็นปัญหาไร้ความหมายในตอนแรก ๆ ถ้าหาก ภายหลังการเกิดเอกภพมี "กาล" เท่านั้นมีอยู่ ความเห็นเรื่องสาเหตุ ผล และช่วงเวลาขณะใดขณะหนึ่งมีความหมายไม่มากนักเมื่อนำมาใช้กับการเกิด ของเอกภพ
ปัญหาที่ว่า เอกภพมิได้มีอยู่ในช่วงเวลาหนึ่งในอดีต เป็นปัญหาที่ น่าสนใจยิ่งและไม่ใช่ปัญหาของวิทยาศาสตร์เท่านั้นที่ต้องค้นหาคำตอบ และ ปัญหานี้ ย่อมทำให้เกิดความเห็นว่าในอนาคตเอกภพ ย่อมสูญหายไป ใน
จักรวาล ตอนที่ 1(22)
ช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง

ซากหลงเหลือจากการระเบิดของจักรวาล
ปัญหาการเกิดและการสลายตัวของเอกภพได้รับการวิจัย อย่าง กว้างขวางหลักฐานของการเกิดเอกภพในช่วงแรกที่สุด เมื่อประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว ยังทิ้งร่องรอยไว้ให้นักวิจัยค้นหาจนพบ กล่าวคือ ในปี ค.ศ. 1965 ผู้เชี่ยวชาญ วิชาอิเล็กทรอนิกส์สองนายของสหรัฐชื่อ อาร์โน เพนไซอัส (Arno Penzias) และโรเบิร์ต วิลสัน (Robert Wilson) ทำงานที่บริษัท เบลล์ เทเลโฟน ทำการค้นคว้าเรื่องระบบสื่อสารสำหรับใช้ กับดาวเทียม นักวิจัยทั้งสองท่านนี้ค้นพบทางวิทยาศาสตร์ครั้งยิ่งใหญ่ที่สุด จนเป็นเหตุให้ทั้งเพนไซอัสและวิลสัน ได้รับรางวัลโนเบิ้ล นักวิจัยทั้งสอง ท่านนี้ค้นพบ ความร้อนสมัยนี้เกิดเอกภพยังทิ้งร่องรอยไว้ให้เห็น เพนไซอัส และวิลสันพยายามศึกษาอย่างมีระบบถึงปัญหาแหล่งเกิดของคลื่นวิทยุ ความยาวคลื่นสั้นมาก ซึ่งแผ่ออกมารบกวนการส่งคลื่นวิทยุในระบบดาว เทียมสื่อสาร เพื่อหาทางกำจัดการรบกวนของคลื่นวิทยุจากแหล่งเกิดคลื่น ลึกลับเช่นนั้นให้หมดไป นักวิจัยทั้งสองท่านจึงค้นหาแหล่งเกิดคลื่นวิทยุ จากจุดต่ง ๆ ทั่วท้องฟ้า รวมทั้งการรบกวนของคลื่นวิทยุจากชั้นบรรยากาศ ตอนบน การรบกวนที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่ใช้ขยายสัญญาณวิทยุ และการค้นหาที่จุดต่าง ๆ อีก แต่แหล่งเกิดคลื่นรบกวนลึกลับ ยังมีอยู่ต่อไป เป็นคลื่นวิทยุความถี่ย่านไมโครเวฟ ซึ่งไม่สามารถค้นพบว่าจากจุดใด และไม่ เคยทราบมาก่อนว่า มีแหล่งเกิดคลื่นวิทยุไมโครเวฟเช่นนั้นอยู่ในจักรวาล เป็น เหตุให้นักวิจัยที้งสองท่านไม่สามารถขจัด ปัญหาการถูกรบกวนจากคลื่นวิทยุ ย่าน ความถี่ไมโครเวฟให้หมดไป
นับว่าเป็นเหตุการณ์แปลกประหลาดมากในขณะที่ เพนไซอัส กับ วิลสัน กำลังฉงนสนเท่ต่อปัญหาที่เกิดขึ้น แต่ในเวลาเดียวกันนั้น นักวิทยาศาสตร์ กลุ่มหนึ่งที่มหาวิทยาลัยปริ้น ซีตัน กำลังเร่งรีบออกแบบสร้างเครื่องรับวิทยุ เพื่อค้นหาความถี่วิทยุย่านความถี่ไมโครเวฟ ที่มาจากส่วนลึกของจักรวาลที่ทั้ง เพนไซอัส และวิลสัน ค้นพบอยู่แล้วและพยายามหาทางกำจัดออกไปแต่ไม่สำเร็จ ทั้งนี้เพราะคณะวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยปริ้น ซีตัน ทราบดีว่าสิ่งที่เพนไซอัส และวัลสัน ค้นพบคืออะไร คลื่นไมโครเวฟที่ผู้เชี่ยวชาญอิเล็กทรอนิกส์ชาว อเมริกันทั้งสองค้นพบนั้น ความจริง คือ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความถี่ย่าน ไมโครเวฟที่เกิดขึ้นจากการระเบิด แล้วเป็นจักรวาลขึ้นมา เมื่อ 15 พันล้านปี มาแล้ว เดินทางมาถึงโลกของเราจากบริเวณไกลออกไป 15 พันล้านปีแสง ซึ่งเป็นบริเวณอยู่ไกลแยกแกแลคซี่ที่อยู่ไกลที่สุดของโลกของเรา การค้นพบ
จักรวาล ตอนที่ 1(23)
คลื่นไมโครเวฟจากแหล่งลึกลับโดยบังเอิญของ เพนไซอัส กับ วิลสัน ทำให้ ทฤษฎีเรื่องจุดกำเนิดจักรวาลของนักวิทยาศาสตร์ที่กล่าวว่า จักรวาลเกิดจาก การระเบิดครั้งใหญ่ เมื่อ 15 พันล้านปีมาแล้วมีหลักฐานสนับสนุนแน่ชัดยิ่งขึ้น ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาการวิวัฒนาการของเอกภพว่า มีโครงสร้าง และมีระบบอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจจุบันได้อย่างใด และยังสามารถคำนวณได้ว่า จากจุดเริ่มต้นจนถึงช่วงหนึ่งในอนาคตเอกภพจะมีความวิบัติพังทลายสาบสูญ ไปได้อย่างไร

ปฐมอัคคี
เรื่องการพังทลายของระบบจักรวาล จะเข้าใจได้ก็ต่อเมื่อมีความเข้าใจว่า ระบบของจักรวาลเกิดขึ้นมาครั้งแรกด้วยวิธีใด และดำรงอยู่ในภาวะปัจจุบันได้ อย่างไร ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ส่วนมากมีความเห็นว่าสภาพที่มีระเบียบของเอกภพ ที่มีอยู่ในปัจจุบันพร้อมทั้งระเบียบของสสารและพลังงาน ซึ่งมีกฏระเบียบอย่างซับ ซ้อน รวมทั้งกาแลคซี่และกระจุกดาว ดาวเคราะห์ และชีวิต เป็นเรื่องไม่สามารถมี อยู่ได้ตลอดกาล ช่วงหนึ่งในสมัยอดีตเอกภพมีสภาพแตกต่างไปจากปัจจุบนมาก ได้กล่าวมาแล้วว่า นักจักรวาลวิทยาจำนวนมาก เชื่อว่า ในสมัยอดีตนานมาแล้ว ไม่ เคยมีเอกภพ เรื่องนี้จะจริงหรือไม่จริงก็ตาม แต่หลักฐานที่ได้จากการังเกตการณ์ พบว่า ระหว่าง 10-20 พันล้านปีหรือประมาณ 15 พันล้านปีมาแล้ว เอกภพมีความ หนาแน่นสูงมาก แล้วเกิดระเบิดขึ้นมา การศึกษาเรื่องราวของระเบิดรุนแรงครั้ง แรกของเอกภพในสมัยดังกล่าวเป็นเรื่องราวที่น่าตื่นเต้นมากของวิทยาศาสตร์ยุคใหม่ หลักฐานทางคณิตศาสตร์กับซากหลงเหลือจากการระเบิดครั้งใหญ่
นักวิทยาศาสตร์รู้ถึงสภาพทางกายภาพของเอกภพในยุคเมื่อ 15 พันล้านปี มาแล้วสองวิธีด้วยกันคือ โดยวิธีสร้างรูปแบบจากการคำนวณทางคณิตศาสตร์กับ การค้นหาหลักฐานที่ยังแสดงให้เห็นร่องรอยหลงเหลืออยู่ในจักรวาล แต่การค้นหา โดยวิธีการทางคณิตศาสตร์เป็นการอธิบายเรื่องของเอกภพขณะเกิดใหม่ ๆ ให้เห็น เหตุการณ์โดยทั่ว ๆ ไปในขณะนั้น
ข้อดีของการอธิบายด้วยคณิตศาสตร์ถึงเรื่องราวของเอกภพในยุคแรก ก็ คือ มีความแน่นอน ซึ่งหากไม่นำเอารูปแบบทางคณิตศาสตร์มาใช้อธิบายแล้ว จะกลาย เป็นเพียงการคาดคะเนทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น โดยวิธีการสร้างรูปแบบทางคณิตศาสตร์ จึงได้รายละเอียดของขบวนการที่เกิดขึ้นมาในสมัยเริ่มแรกของเอกภพ ดังนั้นจึงเป็น วิธีการให้คำตอบที่แน่นอนในปัญหาที่น่าสนใจ ในขณะที่เอกภพเริ่มเกิดในระยะแรก ๆ ของการคำนวณต้องใช้กฎเกณฑ์ เช่น กฎของฟิสิกส์ ซึ่งครอบคลุมภาวะของสสาร และเมื่อเอกภพมีสภาพอยู่ในระยะแรก
จักรวาล ตอนที่ 1(24)
ถึงแม้ว่ากฏเหล่านี้จะยังเป็นเรื่องไม่เข้าใจอย่าง
แน่ชัดนักก็ตาม แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนมากมีความเห็นว่า เหตุการณ์การระเบิดครั้ง ใหญ่ไม่ใช่การคาดคะเนทางวิทยาศาสตร์ แต่เป็นข้อเท็จจริงโดยการตรวจสอบคำตอบ ที่ได้จากการคำนวณทางคณิตศาสตร์มาเทียบกับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ทำ ให้นักวิทยาศาสตร์สามารถพิสูจน์รูปแบบขั้นพื้นฐานทางกายภาพของเอกภพในยุคเริ่ม ต้นเมื่อ 15 พันล้านปีได้แน่ชัด
การค้นหาร่องรอยหลงเหลือจากการเกิดเอกภพในระยะเริ่มแรก เป็นวิธีที่สอง ในการศึกษาค้นหาเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขณะเกิดเอกภพ นักบุญชีพวิทยาใช้ซากกลาย เป็นหิน (Fossil) เป็นหลักฐานสำคัญในการศึกษาเรื่องราวในอดีตของโลกของเราว่า มีประวัติความเป็นมาอย่งไร นักจักรวาลวิทยาได้ค้นหาซากหลงเหลือจากการเกิดของ จักรวาลที่ค้นพบในปัจจุบัน เป็นหลักฐานสำคัญในการพิสูจน์การเกิดของเอกภพใน ยุคเริ่มต้น จากการค้นพบรูปแบบทางด้านคณิตศาสตร์แสดงให้เห็นว่า ร่องรอยเศษ หลงเหลือของการเกิดจักรวาลบางอย่างยังคงมีอยู่ให้เห็นในปัจจุบัน และ "ซากหลง เหลือ" เหล่านี้คือแหล่งให้ข้อมูลสำคัญของรายละเอียดทางกายภาพของการระเบิด ครั้งใหญ่จนทำให้เกิดเป็นจักรวาล ขีดจำกัดทางเทคนิคเป็นอุปสรรคสำคัญในการ พิสูจน์หาหลักฐาน จาก "ซากหลงเหลือ" ของการระเบิดครั้งใหญ่ ซึ่งทางทฤษฎี พยากรณ์ไว้ว่า ซากหลงเหลือเช่นนั้นยังคงปรากฏให้เห็นอยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ดี นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบซากหลงเหลือจากากรเกิดของเอกภพบางประการ
วิธีทางไหนในการค้นหาประวัติความเป็นมาของจักรวาลในยุคเริ่มต้นก็คือ เอาเรื่องความเร็วของแสงเป็นแนวทางค้นหาแสงสว่างซึ่งมีความเร็วในการเดินทาง 300,000 กิโลเมตร ต่อวินาทีเป็นตัวพา ข้อมูลได้รวดเร็วที่สุด ระยะทางดาราศาสตร์ นั้นอยู่ห่างไกลกันมาก แสงสว่างจากแกแลคซี่หนึ่งเดินทางไปถึงยังอีกแกแลคซี่หนึ่ง ต้องใช้เวลาเดินทางหลายล้านหรือพันล้านปีแสง ดังนั้น เราจึงไม่สามารถมองเห็น แกแลคซี่อย่างที่มันเป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่เรามองเห็นแกแลคซี่ในขณะที่มีนอยู่ในอดีต อันยาวนานมาแล้ว ตัวอย่างเช่น แกแลคซี่ แอนโดรมีดา ซึ่งเป็นแกแลคซี่อยู่ใกล้ ๆ ทางช้างเผือก เรามองเห็นในปัจจุบันนั้นความจริง เรามองเห็นสภาพของแอนโดรมีดา ในสมัยเมื่อไม่ต่ำกว่า 11/2 ล้านปีมาแล้ว เพราะแสงสว่างจากแอนโดรมีดาต้องใช้เวลา 11/2 ล้านปี จึงจะเดินทางมาถึงเรา แกแลคซี่ที่เรามองเห็นอยู่ห่างไกลและแสงสว่าง จากตัวของมันเดินทางมาถึงโลกของเรา จากการใช้กล้องดูดาวขนาดใหญ่ตรวจดูนั้น ความจริงเป็นแสงสว่างมาถึงเราก่อนโลกหรือสุริยจักรวาลเกิด แต่แสงสว่างจาก แกแลคซี่ที่อยู่ไกลมาก ๆ เช่นนั้นเพิ่งเดินทางมาถึงเรา สภาพ 100,000 ปีแรกของจักรวาล
จักรวาล ตอนที่ 1(25)
เมื่อใช้กล้องดูดาวเป็น "กล้องนับเวลา" ทำให้นักดาราศาสตร์สังเกตการณ์ สภาพของเอกภพในสมัยอดีตอันยาวนานได้โดยตรง หรือในสภาพเริ่มต้นของการ เกิดจักรวาล แต่มีขีดจำกัดอยู่บางประการ คือ เมื่อใช้กล้องดูดาวส่งลึกเข้าไปใน จักรวลในระยะทางไกลออกไปมาก ๆ วัตถุที่มองเห็น จะมีแสงสว่างให้ศึกษาราย ละเอียดน้อยมาก ทั้งนี้เพราะมันอยู่ห่างไกลออกไปมาก จึงหมายความว่า ต้องใช้กล้อง ดูดาวราคาแพง มีกำลังขยายสูงมากเท่านั้น จึงจะสามารถค้นหารายละเอียดของเหตุ การณ์ขณะเอกภพเกิดใหม่ ๆ โดยสำรวจแกแลคซี่ที่อยู่ไกลออกไปจนถึงบริเวณสุดขอบ ของอวกาศ ยิ่งไปกว่านั้น การที่แสงในจักรวาลเกิด "เรดชิฟท์"ตามที่ฮับเบิ้ลได้ค้นพบ จึงทำให้นักดาราศาสตร์ไม่สามารถมองเห็นสิ่งใดจริง ๆ เลยในสมัยขณะเกิดจักรวาล เพราะแสงสว่างที่มาจากแกแลคซี่อยู่ไกลออกไปจะเปลี่ยนเป็นความถี่เลยความถึ่ของ คลื่นแสงสว่าง ด้วยเหตุนี้นัยน์ตาของมนุษย์จึงมองไม่เห็นแกแลคซี่ที่อยู่ไกลมาก ๆ ตัวอย่างเช่น แสงสว่างที่มาจากประมาณ 100,000 ปี ภายหลังที่จักรวาลเกิดจะ กลายเป็นแสงเลื่อนความถี่เป็นแสงสีแดง "เรดชิฟท์" ซึ่งปัจจุบันกลายเป็นแสง อินฟาเรดไป ดังนั้นจึงไม่สามารถค้นหาเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น ภายหลังที่จักรวาลเกิด ขึ้นเลย 100,000 ปีแล้ว โดยวิธีการศึกษาแสงสว่างที่มาจากแกแลคซี่ เหตุผลข้อนี้ ขึ้นอยู่กับสภาพทางกายภาพของสสารในช่วงเวลาก่อนหน้านั้น เนื่องมาจากการขยาย ตัวของเอกภพ เป็นเหตุให้ความหนาแน่นของสสารในเอกภพลดลงไปอย่างต่อเนื่อง ประมาณร้อยละ 1 ทุก ๆ ร้อยล้านปี ประมาณ 10-20 พันล้านปีมาแล้ว ช่วงเริ่มต้น ของการเกิดจักรวาลนั้น ความหนาแน่นของสสารย่อมมีอยู่สูงมากมาย สสารในจักร วาลได้เรียงตัวเป็นแกแลคซี่และมีอวกาศคั่นอยู่เหมือนอย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่ จะประกอบด้วย "ของเหลว" คลุมอยู่ทั่วอวกาศของเหลวเช่นนั้นมีความร้อนสูงมาก แต่เมื่อเอกภพขยายตัวสสารในจักรวาลจึงมีอุณหภูมิต่อลง ดังนั้นสารในเอภพในระยะ เริ่มแรก จึงมีความร้อนสูงกว่าในปัจจุบันมากมาย ผลจากการคำนวณแสดงว่าในช่วง เวลา 100,000 ปี ภายหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่อุณหภูมิของ "ของไหล" มีอยู่ หลายพันองศา
ในอุณหภมิระดับดังกล่าวนี้ สสารไม่สามารถอยู่ในรูปแบบของ ๆ แข็ง ของ เหลวหรือก๊าซ แต่จะอยู่ในสภาพที่นักฟิสิกส์เรียกว่า "พลาสม่า" (plasma) ในสภาพ ของพลาสม่า อะตอมจะแตกตัวออกเป็น อนุภาคประจุไฟฟ้า ที่สสารมีสภาพเช่นนี้ เพราะมีอุณหภูมิหลายพันองศา ในขณะนั้นอะตอมจะเคลื่อนตัวด้วยความเร็วมาก จน มีพลังงานมากพอไปกระแทก อนุภาคของอะตอมอื่น ๆ หลุดออกไปจากอะตอมนั้น ๆ ขบวนการที่เกิดขึ้นเช่นนี้เรียกว่า "การเกิดอิออน" หรือการแตกตัวเป็นละอองไฟฟ้า
จักรวาล ตอนที่ 1(26)
ของอะตอม ปัจจุบันนักฟิสิกส์สร้าง "พลาสม่า" ขึ้นมาได้ภายในห้องปฏิบัติการทาง วิทยาศาสตร์ จึงได้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับสภาพซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างช่วง 100,000 ปี แรกของอายุของเอกภพ คุณสมบัติสำคัญประการหนึ่งของพลาสม่าก็คือ มีความทึบ ต่อแสงสว่างสูง ในขณะที่ก๊าซธรรมดาโปร่งแสงมาก ดังนั้นในยุคพลาสม่าของเอกภพ เอกภพจะมีลักษณะ "หมอกไฟ" มองไม่เห็นแสงสว่างลอดออกมา การเกิดธาตุในเอกภพ
ในยุคพลาสม่าของเอกภพนี้เอง ระบบขั้นพื้นฐานของจักรวาลเริ่มเกิด คือ เกิดธาตุชนิดต่าง ๆ ขึ้นมาในเอกภพเป็นครั้งแรก
นักวิทยาศาสตร์เผชิญหน้ากับปัญหามาช้านานกว่าธาตุของสารเคมี (อะตอมของ ธาตุชนิดต่าง ๆ มาจากไหน) และเหตุใดจึงมีธาตุชนิดต่าง ๆ เกิดขึ้นมา เป็นเวลานานที นักปรัชญา-ศาสนา และวิทยาศาสตร์ มีความเห็นว่า เนื้อสารทั้งหมดประกอบด้วยธาตุ 4 คือ ดิน น้ำ ลม ไฟ เมื่อเกิดวิชาเคมีขึ้นมาในไม่ช้า นักวิทยาศาสตร์ก็รู้ว่ารูปแบบต่าง ๆ ของสสารมีส่วนประกอบมากกว่าธาตุทั้ง 4 ทฤษฎีปรมาณูยุคใหม่ พบว่า สสารทุกชนิดประกอบด้วยอะตอม รวมตัวกันเป็นโมเลกุล หลังจากนั้นมานักวิทยาศาสตร์ ค่อย ๆ ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างสารชนิดต่าง ๆ จนกระทั่งช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นักวิทยาศาสตร์จึงทราบเรื่องโครงสร้างภายในของอะตอมได้เป็นอย่างดี การค้นพบที่มี ความสำคัญมากเรื่องหนึ่งในช่วงนี้ ได้แก่การค้นพบว่า แรงที่ทำงานระฟว่างอะตอมและ ภายในอะตอมเป็นแรงแม่เหล็กไฟฟ้า ความแตกต่างกันทางด้านคุณภาพระหว่างธาตุต่างๆ เช่นเรื่องน้ำหนัก และคุณภาพทางเคมี เกิดความแตกต่างของจำนวนอนุภาคไฟฟ้าภายใน อะตอม นัฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ ชื่อ รัทเธอร์ฟอร์ด เป็นผู้ศึกษาโครงสร้างภายในอะตอม โดยใช้รังสีจากสารกัมมันตภาพรังสีให้วิ่งชนอะตอม รัทเธอร์ฟอร์ด พิสูจน์ให้เห็นว่า มวลส่วนใหญ่ของอะตอมอยู่ในบริเวณจุดศูนย์กลางของอะตอม บริเวณจุดศูนย์กลาง ของอะตอม เรียกว่า "นิวเคลียส" เป็นบริเวณที่อยู่ของอนุภาคประจุไฟฟ้าบวกน้ำหนักมาก เรียกว่า "โปรตอน" ต่อมานักวิทยาศาสตร์พบว่าในบริเวณนิวเคียสมีอนุภาพไฟฟ้าเป็น กลางเรียกว่า นิวตรอน มีมวลเท่ากับ โปรตรอน แต่ไม่มีประจุไฟฟ้า เนื่องจากในภาวะ ปกติอะตอมมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า ดังนั้นในอะตอมจะต้องมีอนุภาคประจุไฟฟ้าลบ เป็นอนุภาคเล็กๆ เรียกว่า อิเล็กตรอน โคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคียสด้วยความเร็วสูงมาก
ขนาดของอะตอมทั้งหมดจะมีขนาดใหญ่กว่านิวเคียสมาก อะตอมชนิดง่ายที่สุด คืออะตอมไฮโดรเจน ซึ่งมีโปรตรอนอยู่หนึ่งตัว กับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวเท่านั้น ดังนั้น
จักรวาล ตอนที่ 1(27)
พลาสม่าของไฮโดรเจนจึงประกอบด้วย หนึ่งโปรตรอน และหนึ่งอิเล็กตรอนเท่านั้น เคลื่อนตัวด้วยความเร็วสูง เมื่อไฮโดรเจนมีสถานะเป็นพลาสม่า
ธาตุมีน้ำหนักมากกว่า ไฮโดรเจนถัดไป ได้แก่ ฮีเลียม ที่นิงเคลียสของฮีเลียม มีโปรตอน 2 ตัว นิวตรอน 2 ตัว กับอิเล็กตรอน 2 ตัว โคจรอยู่รอบ ๆ นิวเคลียส เนื่องจากร้อยละ 99.9 ของมวลทั้งหมดของอะตอมอยู่ที่นิงเคลียส ดังนั้นอะตอม ของฮีเลียมจึงมีน้ำหนักเป็น 1 เท่า ของอะตอมไฮโดรเจน ธาตุต่างๆ ที่มีน้ำหนักมาก กว่าฮีเลียมขึ้นไป ในอะตอมของมันจะมีส่วนประกอบแตกต่างกันไป ตัวอย่าง เช่น คาร์บอน มี 6 โปรตอน มีนิวตรอน 13 หริอ 14 และมีอิเล็กตรอน 6 ตัว
การจัดระบบของส่วนประกอบในอะตอมขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นอะตอมของธาตุ มีน้ำหนักมากๆ มีความซับซ้อนมาก การเรียงตัวของอิเล็กตรอนในอะตอมขนาดใหญ่ ที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 10 ตัว จะมีความซับซ้อน อย่างไรก็ดีมีระบบอย่างมีระเบียบ อยู่ภายในอะตอม เช่น มีอิเล็กตรอนโคจรอยู่รอบๆ นิวเคลียสเป็นชั้นๆ การทำปฏิกิริยา ระหว่างอะตอมของธาตุชนิดต่างๆ เกิดจากอิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นนอกของอะตอม ด้วยเหตุนี้อะตอมของธาตุบางกลุ่มที่มีโครงวงโคจรของอิเล็กตรอนรอบๆ นิวเคลียส เหมือนกัน จึงมีคุณสมบัติทางเคมีตล้ายคลึงกัน ปฏิกิริยาทางเคมีจะเกิดขึ้นมาเมื่อ อิเล็กตรอนในวงโคจรรอบนอกจากนิวเคลียสจัดตัวเอง ใหม่กับอะตอมของธาตุชนิด อื่นๆ โดยวิธีนี้อะตอมจึงรวมตัวกันกลายเป็นโมเลกุล เพราะมีแรงดึงดูดทางไฟฟ้า คุณสมบัติทางเคมีของอะตอมจึงหาได้จากจำนวนอิเล็กตรอน จากการเรียง ตัวกัน ของอนุภาคในอะตอมดังกล่าว ทำให้มีอะตอมของธาตุบางชนิด เช่นทองคำมีอยู่น้อย มากในขณะที่อะตอมของธาตุเหล็กมีอยู่มากมาย
สมัยหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์ทราบดีว่าธาตุตามธรรมชาติบนโลกมีอยู่ 96 ชนิด (ปัจจุบันมีมากกว่านี้เพราะมนุษย์ประดิษฐ์ธาตุขึ้นมา) นับตั้งแต่ะาตุไฮโดรเจน ซึ่งเป็นธาตุมีน้ำหนักน้อยที่สุด มีอะตอมที่ง่ายที่สุด จนถึงธาตุยูเรเนียม ซึ่งแต่ละอะตอมประกอบด้วยโปรตอน 92 ตัว และประกอบด้วยนิวตรอน ตั้งแต่ 135-148 ตัว ดังนั้น อะตอมของยูเรเนียมจึงมีขนาดใหญ่มาก และมีความซับซ้อนมาก ธาตุใดก็ตามที่อะตอม จะสลายตัวกลายเป็นธาตุอื่น ปรากฎการณ์เช่นนี้เรียกว่า ธาตุกัมมันตภาพรังสี การไม่มีธาตุตามธรรมชาติที่มีน้ำหนักอะตอมมากว่าอะตอมของยูเรเนียม ก็เป็นเพราะว่าอะตอม ขนาดใหญ่เช่นนั้น ไม่มีเสถียรภาพ อย่างไรก็ดีนักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างอะตอมขนาด ใหญ่กว่าอะตอมของยูเรเนียมขึ้นมาได้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์แต่อะตอมที่
จักรวาล ตอนที่ 1(28)
สร้างขึ้นมารวมทั้งอะตอมของกัมมันตภาพรังสีที่มีอยู่ตามธรรมชาติจะมีเวลา"ครึ่วชีวิต" (คือการสลายตัวเป็นกัมมันตภาพรังสี แล้วกลายเป็นธาตุอื่น) สั้นกว่าอยุของโลกด้วย เหตุนี้ธาตุกัมมันตภาพรังสีจึงไม่มากนักบบนโลกนี้
ในสมัยอดีตนักวิทยาศาสตร์ไม่มีทางใดหาทางเปรียบเทียบปริมาณของธาตุ ต่างๆ บนโลกของเรากับธาตุชนิดต่าง ๆที่มีอยู่ในบริเวณส่วนอื่นๆของเอกภาพ การหาส่วน ประกอบทางเคมีของวัตถุต่าง ๆในเอกภพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนดวงดาวเป็นเรื่องเป็น ไปไม่ได้เลยในสมัยอดีต แต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์แก้ปัญหานี้ได้โดยวิธีง่ายๆ แต่มี ประสิทธิภาพยิ่ง ทั้งนี้เพราะอะตอมทุกชนิดมีคุณสมบัติเฉพาะตัวเมื่ออิเล็กตรอนภาย ในอะตอมเรียงตัวใหม่ อะตอมจะเปล่งแสงว่างออกมา หรือไม่ก็ดูดซับแสงสว่างไว้ นักวิทยาศาสตร์ได้นำเอาคุณสมบัติเช่นนี้มาทำการค้นหาส่วนประกอบทางเคมีบนดวงดาว โดยวิเคราะห์แสงจากดวงดาวด้วยกล้องสเปคโทรสโคปทำให้ทราบได้โดยแน่ชัดว่าส่วน ประกอบทางเคมีของสารต่างๆ บนดวงดาวมีอะไรบ้าง
กล้องสเปคโทรสโคปนำมาใช้วิเคราะห์แสงจากดวงดาวให้รายละเอียดสูงมาก ทำ ให้นักดาราศาสตร์ทราบว่ามีธาตุอะไรบ้างอยู่บนดวงดาว จนนักวิทยาศาสตร์ค้นพบธาตุ ฮีเลียมในดวงอาทิตย์ก่อนมีการค้นพบก๊าซชนิดนี้บนโลกของเรา การใช้กล้องสเปคโทรส โคปวิเคราะห์แสงสว่างจากดวงดาวทำให้นักดาราศาสตร์ทราบว่าสสารในเอกภพประกอบ ด้วยไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ไฮโดรเจนเป็นธาตุมีอะตอมแบบง่าย ๆ และมีน้ำหนักเบา ที่สุด นอกจากไฮโดรเจนแล้วที่เหลือนอกจากนั้นเป็นฮีเลียม ซึ่งมีอยู่ประมาณร้อยละ 7 ของสารทั้งหมดในจักรวาล โลกของเราซึ่งมี เหล็ก นิเกิ้ล ออกซิเจน ทองแดง ฯลฯ ประกอบอยู่มากนั้นความจริงแล้วมีเพียงปริมาณเล็กน้อยเท่านั้นเมื่อเทียบกับสารส่วนใหญ่ ในเอกภพ
ในการค้นหาเหตุผลว่า เหตุใดในเอกภพจึงประกอบด้วยอะตอมชนิดง่ายที่สุด คือไฮโดรเจน และฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ เป็นปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจมากที่สุด ในปี ค.ศ.1946 นักฟิสิกส์ ชื่อ ยอร์ช กามอฟ (Grorge Gamov) เสนอทฤษฎีที่น่าสนใจ เพื่ออธิบายปัญหาเหล่านี้ ทกษฎีของกามอฟอธิบายว่า อะตอมขนาดใหญ่เกิดจากอะตอม ขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น อะตอมของคาร์บอน ซึ่งประกอบด้วยโปรตอน 7 ตัว เกิดขึ้นจาก นิวเคลียสของฮีเลียมสามอะตอมรวมตัวกัน ทฤษฎีนี้หมายความว่า เอกภพเริ่มต้นจาก ส่วนประกอบง่าย ๆ คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนอิสระแล้วรวมตัวกันเป็นอะตอม สารต่าง ๆ ในเอกภพจึงเกิดขึ้นมาจากการรวมตัวกันของอนุภาคเหล่านี้ อะตอมของธาตุ ง่าย ๆ อย่างไฮโดรเจน และฮีเลียมจะเกิดขึ้นมาไม่นานนัก ภายหลังที่มีอนุภาคขั้นพื้นฐาน
ระบบสุริยะ (Solar System)

ดวงอาทิตย์ (Sun)

ดาวพุธ (Mercury)
ดาวศุกร์ (Venus)
โลก (Earth)
ดาวอังคาร (Mars)
ดาวพฤหัสบดี (Jupiter)
ดาวเสาร์ (Saturn)
ดาวยูเรนัส (Uranus)
ดาวเนปจูน (Neptune)
ดาวพลูโต (Pluto)