เมื่อมองขึ้นไปบนฟากฟ้า คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่า ดวงดาวที่กระพริบระยิบระยับเหล่านั้น อยู่ห่างไกลจากเราแค่ไหน?
ในสมัยกรีก เราเคยเชื่อว่า “โลกแบน” และคิดว่าโลกเป็นศูนย์กลางของทุกสรรพสิ่งในจักรวาล มีดวงดาวและดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปรอบๆ โลก
จนกระทั่ง นิโคลัส โคเปอร์นิคัส (Nicolaus Copernicus) ค้นพบว่า ดวงอาทิตย์ต่างหากที่เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ โลกและดาวเคราะห์ ล้วนโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม
เมื่อกาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์ได้สำเร็จ เขาจึงสามารถสังเกตการณ์วัตถุต่างๆ บนท้องฟ้าได้ และค้นพบสิ่งแปลกใหม่อีกมากมาย รวมถึงดวงจันทร์ 4 ดวง ที่โคจรอยู่รอบดาวพฤหัสบดี
ในช่วงเวลาเดียวกันนั้นเอง โจฮันส์ เคปเลอร์ (Johannes Kepler) ก็ได้ค้นพบกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ที่บอกว่า พื้นที่สามเหลี่ยมจากดาวเคราะห์ไปยังดวงอาทิตย์ในเวลาที่เท่ากันจะมีพื่นที่เท่ากัน
จากนั้น ปริศนาแห่งจักรวาล ก็ค่อยๆ คลี่คลายขึ้นทีละน้อย เมื่อ เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Isaac Newton) ค้นพบกฎของแรงโน้มถ่วง และการเคลื่อนที่ของวัตถุ เพราะนั่นคือคำอธิบายของปรากฏการณ์ต่างๆ บนโลกและการโคจรรอบดวงอาทิตย์ของดาวเคราะห์ได้เป็นอย่างดี
ในขณะที่ เอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ (Edmond Halley) เป็นผู้สำรวจพบว่า ดาวหางดวงหนึ่งโคจรมาให้ชาวโลกเห็นในทุกๆ 75-76 ปี
เมื่อ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ศึกษาพบว่า แสงเดินทางเป็นเส้นโค้ง เมื่อแสงเข้าใกล้วัตถุที่มีแรงโน้มถ่วงสูง และทุกสิ่งในเอกภพ เคลื่อนที่ไปไม่หยุดนิ่ง เขาจึงได้ค้นพบสมการ ที่ไขปริศนาความลับการเปลี่ยนแปลงระหว่างสสารกับพลังงาน นั่นคือ E = MC ยกกำลัง 2
เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Powell Hubble) ได้นำเสนอทฤษฎีว่าด้วยการขยายของเอกภพ ที่เราเรียกกันว่า “ทฤษฎีบิกแบง” (Big Bang Theory) เพราะเขาสังเกตเห็นว่า กาแล็กซีทั้งหลายเคลื่อนตัวหนีห่างจากกันและกัน
จนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 20 สตีเฟน ฮอว์คิง (Stephen William Hawking) จึงได้นำทฤษฎีพื้นฐานของนักวิทยาศาสตร์รุ่นก่อนมาอธิบายความเป็นไปในจักรวาล ตั้งแต่จุดเริ่มต้นของการระเบิดใหญ่ ที่ทำให้เอกภพนี้ถือกำเนิดขึ้น
การระเบิดใหญ่ที่เรารู้จักกันในชื่อว่า “บิกแบง”
เอกภพของเรามีขนาดมหึมา และรวมทุกสิ่งทุกอย่างในอวกาศเอาไว้ ทั้งโลก ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ และกาแล็คซี่จำนวนมาก
ระยะทางอันแสนไกลในอวกาศ ระบุได้ด้วยอัตราเร็วของแสง เนื่องจากแสงเดินทางได้เร็วที่สุด เกือบ 300,000 กิโลเมตร ภายในเวลา 1 วินาที แม้ดวงอาทิตย์จะอยู่ห่างจากโลก 150 ล้านกิโลเมตร แต่แสงก็ใช้เวลาเดินทางประมาณ 8 นาที เท่านั้น ในระยะเวลา 1 ปี แสงจะเดินทางได้ 9,500,000 ล้านกิโลเมตร เราเรียกระยะทางนี้ว่า “1 ปี แสง”
ระบบสุริยะของเรา เป็นเพียงส่วนหนึ่งในกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งประกอบรวมกันกับกาแล็กซี่อีกจำนวนนับไม่ถ้วนกลายเป็นเอกภพ โดยกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้เราที่สุด อยู่ห่างจากโลกถึง 2 ล้านปีแสง
นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่า เอกภพของเราเริ่มต้นขึ้นเมื่อประมาณ 13,000-14,000 ล้านปี มาแล้ว โดยการระเบิดครั้งใหญ่ที่เรียกว่า “บิกแบง” เอกภพอุบัติขึ้นจากพลังงานมหาศาล ซึ่งมีอุณหภูมิสูงมาก ประมาณ 10 ยกกำลัง 32 เคลวิน แต่มีขนาดเล็กเป็นจุดเล็กๆ ที่รวบรวมพลังงานและสสารทั้งเอกภพ
หลังจากเกิดบิกแบง ในตอนแรกเอกภพอยู่ในรูปของพลังงาน เนื่องจากสสารและตัวต้านสสารทำลายล้างกันได้ เช่น พลังงาน โชคดีสำหรับเราที่สสารเป็นฝ่ายชนะ ทำให้เอกภพของเรามีสสารมากมาย
เอกภพทั้งหมดซึ่งมีสสารและพลังงาน ได้ขยายตัวอย่างรวดเร็ว พร้อมกับลดอุณหภูมิลง เอกภพจึงมีขนาดโตขึ้นเรื่อยๆ ขณะที่มีอุณหภูมิต่ำลงเรื่อยๆ เหลือ 3,000 เคลวิน ในปัจจุบัน
เมื่อเอกภพขยายตัวขึ้น แรงโน้มถ่วงก็เริ่มทำงาน แรงโน้มถ่วงคือสิ่งที่ควบคุมเอกภพ เป็นแรงที่ดึงวัตถุเข้าหากันยึดเหนี่ยวกัน จนกลายเป็นก้อนก๊าซและกลายเป็นดาวฤกษ์ กระจุกดาวฤกษ์ขนาดมหึมานี้ ถูกยึดเหนี่ยวเข้าด้วยกันด้วยแรงโน้มถ่วง กลายเป็นกาแล็กซี่ อย่างที่เราเห็นเป็นรูปไข่ หรือรูป Spiral ในปัจจุบัน
แต่กาแล็กซีก็ยังมีดาวฤกษ์ใหม่เกิดขึ้นอยู่เรื่อยๆ รวมทั้งยังมีแรงโน้มถ่วงดึงดูดกาแล็กซีข้างเคียงเข้ามาเรื่อยๆ ด้วยเช่นกัน และเมื่อถูกดึงดูดมารวมกัน กาแล็กซี่ก็สามารถเปลี่ยนรูปร่างไปได้อีก
กาแล็กซีที่อยู่ในเอกภพ ไม่ได้กระจายอยู่อย่างสม่ำเสมอ แต่ส่วนใหญ่จะอยู่เป็นแผ่นกว้าง หรือเรียงเป็นเส้นสายหรือเป็นกลุ่มๆ บางแห่งเป็นครอบครัวใหญ่ของกาแล็กซี่จำนวนมาก เรียกว่า “กระจุกกาแล็กซี”
กาแล็กซีที่เราอยู่เรียกว่า “กาแล็กซีทางช้างเผือก” ซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์ 200,000-400,000 ล้านดวง
ดาวเคราะห์และเมฆฝุ่น กับก๊าซที่เรียกว่า “เนบิวลา”
ถ้าเรามองดูกาแล็กซีทางช้างเผือกจากในอวกาศ เราจะเห็นเป็นกาแล็กซีแบบสไปรัล กาแล็กซีทางช้างเผือก เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 10,000-14,000 ล้านปี มาแล้ว จากกลุ่มก๊าซขนาดใหญ่ที่หมุนรอบตัวเองช้าๆ แรงโน้มถ่วงดึงก๊าซเข้าสู่ศูนย์กลาง ทำให้ก๊าซยุบตัวลงเป็นรูปจานคว่ำประกบกัน นูนออกตรงกลาง
ที่จุดศูนย์กลางของกาแล็กซี มีหลุมดำอยู่ที่นั่น เราสามารถสังเกตเห็นวัตถุเคลื่อนที่รอบศูนย์กลางของกาแล็กซีด้วยความเร็วที่สูงมาก หรือบางครั้งพบก๊าซร้อนหมุนวนรอบศูนย์กลาง นี่คือหลุมดำที่มีแรงโน้มถ่วงสูง ดึงทุกสิ่งทุกอย่างลงไปในหลุม แม้แต่แสงสว่างซึ่งมีความเร็วสูงที่สุด ก็ยังไม่สามารถหลุดออกมาได้ เราจึงเห็นหลุมนั้นมืดมิด
แต่ในขณะเดียวกัน ก็ส่งพลังงานจำนวนมาก จากสสารที่ดึงดูดเข้าไปนั้นออกมา ในกาแล็กซีทางช้างเผือก มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 100,000 ปีแสง มีหลุมดำที่มีมวลสารมากกว่าดวงอาทิตย์หลายล้านเท่าอยู่ที่จุดศูนย์กลาง
เป็นที่น่าสนใจว่า จากบริเวณจุดศูนย์กลางที่มีขนาดเพียง 20 ปีแสง มีคลื่นวิทยุและความร้อนแผ่กระจายออกมาด้วยความเข้ม เท่ากับดวงอาทิตย์ 80 ล้านดวง ภายในหลุมดำที่มนุษย์มองไม่เห็น จึงยังมีความลับอีกมากมาย ที่ชวนให้เราค้นหา
ในขณะที่นักดาราศาสตร์กลุ่มหนึ่งเชื่อว่า เอกภพจะยืดแผ่ขยายไม่มีที่สิ้นสุด เนื่องจากกาแล็กซี่เคลื่อนที่ถอยห่างกันไม่หยุดยั้ง นักดาราศาสตร์อีกกลุ่มกลับเชื่อว่า สักวันหนึ่งกาแล็กซี่จะถดถอยหวนกลับ เกิดการชนผนึกครั้งใหญ่ รวมกันเป็นก้อนใหญ่อีกครั้ง ก้าวเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 การศึกษาเรื่องราวของเอกภพ ยังก้าวหน้าไปไม่หยุดยั้ง
จนกระทั่งไป พ.ศ. 2546 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่า ที่ดาวเคราะห์ดวงที่ 10 ซึ่งอยู่ห่างไกลออกไปจากดาวเคราะห์แคระพลูโต โดยอยู่ห่างจากโลกประมาณ 15,000 ล้านกิโลเมตร และอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ถึง 97 เท่าของโลก ปัจจุบันดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ระหว่างการตั้งชื่อ โดยมีชื่อเรียกชั่วคราวว่า 2003-UB313
เพราะการศึกษากาแล็กซี่และเอกภพ เป็นการศึกษาอดีต และเป็นสิ่งที่มนุษย์คาดว่า จะทำให้เราล่วงรู้ความเป็นไปของโลกในอนาคตได้ เราจึงค้นคว้ากันอย่างจริงจัง เพื่อให้ได้มาซึ่งคำตอบ ที่สำคัญอาจหมายรวมถึงเรื่องราวอีกมากมาย ที่มนุษย์พยายามไขปริศนา เป็นไปได้หรือไม่ว่า มีอารยธรรมอื่นในเอกภพที่เกิดขึ้นและดับสูญไปนานก่อนโลกของเรา เอกภพนี้จะถึงกาลอวสานหรือไม่ แม้กระทั่งว่า เราคือสิ่งมีชีวิตเดียวในจักรวาลหรือไม่
ความลึกลับของเอกภพ ยังคงรอคอยนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ให้ค้นหา
เมื่อมองขึ้นไปบนฟากฟ้าอีกครั้ง คุณนึกถึงอะไร?
