ทำไมความโน้มถ่วงถึงไม่ใช่แรง แต่เป็นภาพลวงตาอย่างหนึ่ง
ทำไมเราจึงต้องมีการปกครอง - วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการเมือง
ทำไมเราจึงต้องมีการปกครอง – วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการเมือง
กันยายน 17, 2021
ขนาดของจักรวาล: เวลา สสาร และ พลังงาน อันไร้ขีดจำกัด
ขนาดของจักรวาล: เวลา สสาร และ พลังงาน อันไร้ขีดจำกัด
กันยายน 28, 2021

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปกล่าวว่า ความโน้มถ่วง (gravity) ไม่ใช่แรง และไม่ใช่สนามโน้มถ่วง (gravitational field) แต่เป็นภาพลวงตาอย่างหนึ่ง ไอสไตน์เคยพูดไว้ว่าความคิดที่ทำให้เขารู้สึกมีความสุขที่สุดก็คือ การจินตนาการให้มีชายคนหนึ่งร่วงลงจากหลังคาบ้าน ซึ่งดูเหมือนจะเป็นความสุขที่ได้รับจากความโชคร้ายของคนอื่นเสียจริง แต่มโนทัศน์เช่นนี้ทำให้เขาตระหนักได้ว่า ขณะที่ชายคนดังกล่าวกำลังร่วงลงมาอยู่ เขาจะไม่รู้สึกถึงน้ำหนักของตัวเอง หรือจะกล่าวได้ว่าเขาอยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก รวมถึงทุกๆ สิ่งที่กำลังร่วงหล่นตามเขาไปด้วย ความรู้สึกดังกล่าวสามารถเทียบเท่าได้กับการที่คุณลอยตัวอยู่ในอวกาศที่ไม่ได้อยู่ใกล้กับมวลสารขนาดใหญ่ใดๆ รวมถึงภายในจรวดอวกาศที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ด้วยเช่นกัน ภายในจรวดแห่งนี้คุณสามารถรับรู้ได้ถึงภาวะไร้น้ำหนัก แม้ว่าจรวดกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ค่าหนึ่งอยู่ก็ตาม เราสามารถนิยามถึงการเคลื่อนที่เล็กๆ ที่เกิดขึ้นอยู่ภายในในจรวดนี้ได้เหมือนกับ “ผู้สังเกตการณ์เฉื่อย” (Inertial observer) ในทุกๆ ที่ โดยที่ผู้สังเกตการณ์เฉื่อยทุกคนจะไม่มีความเร่ง และไม่ได้อยู่ภายใต้สนามโน้มถ่วงใดๆ ในสภาพเช่นนี้กฎฟิสิกส์ต่างๆ จะเหมือนกัน นั่นหมายความว่าภายในจรวดแห่งนี้ คุณจะไม่สามารถแยกแยะได้ว่ามันเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไรกับสภาพที่ชายคนแรกกำลังร่วงหล่นลงมา

โดยไอสไตน์มองว่า ชายคนที่กำลังตกลงมาจากตึก และอีกคนที่โดยสารอยู่ภายในจรวดอวกาศ สถานการณ์ของทั้งสองคนนี้มีค่าเท่ากัน ไม่ใช่แค่คล้าย ฟิสิกส์ที่ทำให้พวกเขาลอยตัวอยู่นั้นก็เหมือนกัน ซึ่งหมายความว่าชายคนที่กำลังร่วงลงมาจากหลังคาก็ไม่ได้อยู่ภายในสนามโน้มถ่วง เพราะไม่มีสนามโน้มถ่วงอยู่จริงต่างหาก และเขาก็ไม่ได้กำลังเร่งด้วย เขาเป็นเพียงแค่ “ผู้สังเกตการณ์เฉื่อย” คนหนึ่งเช่นเดียวกับนักบินอวกาศเท่านั้น 

อย่างไรก็ตาม แม้เราจะสามารถเข้าใจได้ว่าทั้งสองคนนี้จะรับรู้สภาพไร้น้ำหนักได้อย่างไร แต่จากมุมมองของเราจะเห็นว่าทั้งสองคนนี้เคลื่อนที่ไม่เหมือนกัน และเห็นชัดเจนเลยว่าชายที่กำลังตกลงมาจากหลังคานั้น ดูเหมือนอยู่ภายใต้สนามโน้มถ่วง เนื่องจากหากเราพิจารณาปลายทางของเขาก็คือพื้นโลก ก็จะพบว่าเขากำลังลงมาด้วยความเร่งที่ทำให้ความเร็วของเขานั้นเพิ่มขึ้น 9.8 เมตรต่อวินาที ในทุกๆ วินาที และความเจ็บปวดก็จะปรากฏขึ้นอย่างรุนแรงครั้งเมื่อตัวเขากระแทกลงกับพื้น

คำอธิบายของไอสไตน์คือแม้ภายนอกทั้งสองสถานการณ์จะดูต่างกัน แต่หลักความสมมูลของไอน์สไตน์ (Einstein’s equivalence principle) นั้นบอกกับเราว่า สิ่งหนึ่งที่ต้องเน้นย้ำคือประสบการณ์ของผู้ถูกสังเกต ถ้าความรู้สึกไร้น้ำหนักของเขานั้นแตกต่างจากพวกที่อยู่ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย ข้าวของภายในจรวด ไม่ว่าจะเป็นกระเป๋า, ปากกา หรือ ลูกบอลยาง ทุกอย่างจะเคลื่อนที่และทะลุออกสู่อวกาศ

เพื่อให้เข้าใจถึงมุมมองนี้อย่างลึกซึ้งให้จินตนาการว่า มีจรวดเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางด้วยความเร็วคงที่ภายในอวกาศ แล้วปล่อยให้ไม่มีการแจ้งเตือนภัยใดๆ ล่วงหน้า ขณะที่ใกล้ๆกับปลายทางคือดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง ในสถานการณ์เช่นนี้ผู้สังเกตภายนอกจะพบว่าเส้นทางเดินของจรวดนั้นไม่ได้เป็นเส้นตรง แต่จะค่อยๆ เลี้ยวเบนเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ไปสู่ดาวเคราะห์ ขณะที่ชายผู้ที่อยู่ภายในจรวดกลับไม่รู้สึกถึงความเปลี่ยนแปลงใดๆเลย เขาไม่รู้สึกถึงแรงกระทำหรือประสบการณ์ที่ทำให้ต้องเผชิญกับความเร่ง และเมื่อเวลาผ่านไปจรวดก็ค่อยๆเคลื่อนที่เข้าไปใกล้กับดาวเคราะห์มากขึ้น และเร็วขึ้นๆ ขณะเดียวกันผู้สังเกตที่อยู่ภายในจรวดก็ยังคงรื่นรมย์อยู่กับสภาพไร้น้ำหนัก สำหรับเขาแล้วสถานการณ์ทุกอย่างปกติดีไม่มีเปลี่ยนแปลง กล่าวคือเราจะไม่สามารถแยกแยะกรอบอ้างอิงที่กำลังเปลี่ยนแปลงจากเฉื่อยไปไม่เฉื่อยได้เลย 

แม้นักบินอวกาศจะพยายามตรวจเช็ค มอนิเตอร์บอกสถานะของความเฉื่อย และความเสถียรของความเร่งที่เป็นศูนย์อยู่ตลอดเวลา ด้วยความตายใจที่สรุปว่าตัวเองนั้นอยู่ในกรอบอ้างอิงเฉื่อยนี้เอง ที่จะทำให้เขาต้องพบกับจุดจบโดยการพุ่งชนเข้าใส่ดาวเคราะห์อย่างเต็มแรง 

ตอนนี้ก็ทำให้เกิดข้อสงสัยเพิ่มขึ้นอีกว่า ตกลงแล้วอะไรที่ไปทำให้เส้นทางของจรวดนั้นโค้ง หากปราศจากแรงโน้มถ่วง (gravitational force) หรือ สนามโน้มถ่วง (gravitational field) คำตอบก็คือการโค้งของกาลอวกาศ (space-time)

แม้ว่านักบินอวกาศจะรู้สึกว่าตัวเองนั้นกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ (ยานอวกาศไม่ได้เดินเครื่องขับดัน) ที่เป็นเส้นทางตรงอยู่ตลอดเวลา อย่างไรก็ตามเส้นทางที่ตรงของเขานั้นมันอยู่ภายในกาลอวกาศ แต่การที่กาลอวกาศโค้งได้ดังเช่นในกรณีตัวอย่างนี้ ก็เป็นเพราะได้รับอิทธิพลมาจากการมีอยู่มวลของวัตถุขนาดใหญ่อย่างเช่นดาวเคราะห์ ยิ่งเข้าไปใกล้กับใจกลางมวลมากเท่าไหร่ กาลอวกาศก็จะโค้งมากขึ้นเท่านั้น นี่คือคำอธิบายว่าทำไมเส้นทางของจรวดถึงโค้งได้เมื่อเฝ้าติดตามจากระยะไกล

ในอีกมุมมองหนึ่ง เส้นทางการบินของเครื่องบินพาณิชย์คือตัวอย่างที่ดีที่จะช่วยอธิบายเรื่องนี้ได้เข้าใจยิ่งขึ้นไปอีก โดยปกติเครื่องบินจะบินข้ามผ่านระหว่างเมืองโดยใช้เส้นทางที่สั้นที่สุด และจะเห็นได้ว่าเส้นทางนั้นตรงตลอดสำหรับผู้สังเกตภายใน แต่อย่างที่รู้กันว่าพื้นผิวของโลกนั้นโค้ง ดังนั้นเส้นทางที่สั้นที่สุดจึงดูไม่เหมือนเส้นตรงเลยหากมองจากอวกาศ และเราจะเรียกเส้นทางโค้งเหล่านี้ว่า เส้นจีโอเดสิค  (geodesic) นั่นเอง เช่นเดียวกันเราจะใช้ชื่อนี้สำหรับเรียกเส้นทางตรงใดๆก็ตามที่ผู้สังเกตการณ์เฉื่อยเคลื่อนที่ผ่านกาลอวกาศที่โค้ง  

อีกหนึ่งตัวอย่างที่คล้ายกับในเรื่องนี้ก็คือ ลองจินตนาการว่าคุณและเพื่อนของคนอยู่ห่างกัน 1,000 กิโลเมตรที่เส้นศูนย์สูตร จากนั้นคุณทั้งคู่ก็เริ่มออกเดินไปสู่ขั้วโลกเหนือ เมื่อเวลาผ่านไปจะพบว่าพวกคุณเริ่มขยับเข้ามาใกล้ชินกันเรื่อยๆ โดยที่ไม่ได้มีแรงใดๆมากระทำเลย คุณและสหายของคุณก็ไม่รู้สึกถึงแรงนั้นด้วย เมื่อถึงขั้วโลกท้ายที่สุดพวกคุณทั้งสองก็ได้มาพบเจอกัน สำหรับความโน้มถ่วงแล้วประพฤติตัวคล้ายกับแรงเช่นเดียวกัน แต่มันไม่มีอยู่จริง และการที่คุณทั้งสองได้เดินทางมาพบกันนั้นก็เป็นเพราะเส้นทางเดินที่ตรงนั้นมันโค้งไปตามพื้นผิวของโลกต่างหาก

ดังนั้นนักบินอวกาศที่อยู่ในสถานีอวกาศนานาชาติจึงอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักด้วย นั่นหมายความว่าพวกเขาคือผู้สังเกตการณ์เฉื่อยที่กำลังเดินทางอยู่บนจีโอเดสิค แต่ทว่าโลกของเรานั้นทำให้กาลอวกาศรอบๆ โค้ง นี่จึงเป็นสาเหตุว่าทำไมเส้นทางตรงของพวกเขาถึงปรากฏบิดเบี้ยวเป็นรูปเกลียวครั้งเมื่อโลกเคลื่อนที่ไปด้วย และเมื่อเรานำมิติของเวลาออกไป ลักษณะการเคลื่อนตัวของสถานีอวกาศก็จะเป็นวงกลมที่ดูเหมือนกับวงโคจรนั่นเอง แต่ก็อย่าลืมว่าพวกเรานั้นกำลังเคลื่อนที่ผ่านปริภูมิและเวลาอยู่ ที่เรียกว่ากาลอวกาศ

หลายคนอาจจะเคยเห็นแบบจำลองของกาลอวกาศที่เป็นผืนผ้ามาบ้างแล้ว เมื่อเรานำวัตถุที่หนักกว่าไปวางไว้ตรงกลาง วัตถุนั้นจะกดผืนผ้าให้ยุบลง แล้วเมื่อเราปล่อยวัตถุทรงกลมอีกลูกลงไป บอลลูกนั้นก็จะเคลื่อนไปตามผืนผ้าที่ถูกทำให้โค้งไปด้วย ซึ่งเปรียบเสมือนกับเป็นกาลอวกาศ จนมีลักษณะคล้ายกับที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ แม้แบบจำลองเช่นนี้ไม่ค่อยถูกต้องสักเท่าไหร่นัก และอาจทำให้ใครหลายๆท่านเข้าใจผิดได้ว่าท้ายที่สุดแล้วโลกก็จะต้องเคลื่อนที่ไปชนกับดวงอาทิตย์ แต่ก็ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับการอธิบายให้เข้าใจว่าสัมพัทธภาพทั่วไปนั้นทำงานอย่างไร

อย่างที่ได้บอกไปว่า สัมพัทธภาพทั่วไป ไม่ได้มองว่าความโน้มถ่วงนั้นเป็นแรง และวัตถุใดๆที่อยู่นอกโลก พวกมันก็แค่เคลื่อนไปตามเส้นทางตรงของมันผ่านกาลอวกาศที่โค้งอยู่รอบๆมวลของวัตถุขนาดใหญ่ แต่สำหรับผู้สังเกตภายนอก จะเห็นว่าเส้นทางตรงของวัตถุใดๆ นั้น ไม่ได้ตรงเลยสักนิด

จึงอาจสรุปได้ตามที่นักฟิสิกส์ทฤษฎีชาวอเมริกัน จอห์น วีลเลอร์ (john wheeler) ได้เคยพูดไว้ดังนี้ “สสารเป็นตัวบอกให้กาลอวกาศโค้งได้อย่างไร และขณะเดียวกันกาลอวกาศก็เป็นตัวบอกว่าวัตถุจะเคลื่อนที่อย่างไร”

“Matter tells spacetime how to curve; spacetime tells matter how to move.”

ทีนี้กลับมาที่จรวดอวกาศกันอีกครั้ง จะเกิดอะไรขึ้นถ้าจรวดค่อยๆ เดินเครื่องขับดันเพื่อสร้างความเร่งค้างไว้ที่ 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง สิ่งที่พบเห็นได้ในช่วงแรกคือทุกอย่างรอบตัวนักบินจะยังคงเหมือนเดิม เพียงแต่เขาจะเริ่มสังเกตเห็นว่า พื้นด้านในของยานจะค่อยๆ ขยับเข้ามาหาเท้าของตัวเอง เมื่อเวลาผ่านไปเท้าของนักบินรวมทั้งข้าวของต่างๆภายในยานก็จะไปกองกันอยู่พื้นจรวด จะกล่าวได้ว่าภายในจรวดเราจะสามารถเห็นวัตถุทุกๆอย่างปรากฏเคลื่อนที่ลงสู่พื้นด้วยความเร่ง และนักบินก็จะรู้สึกได้ถึงแรงที่ผลักขึ้นมากระทำต่อเท้าของเขา และเมื่อความเร่งของจรวดไปสู่ค่า g นักบินก็จะสามารถยืนอยู่ในจรวดได้เหมือนกับยืนอยู่บนโลก! ใช่แล้ว… ฟิสิกส์ของการเคลื่อนที่ต่างๆภายในยานก็จะเหมือนกับคนบนโลกแบบไม่มีผิดเพี้ยน 

จึงเกิดคำถามขึ้นว่าตกลงแล้วพวกเราทุกคนที่อยู่บนโลกตอนนี้อยู่ในกรอบอ้างอิงเฉื่อยหรือไม่ ขั้นแรกเราสามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายเลยว่า เรารู้สึกไร้น้ำหนักหรือไม่ หากว่าไม่ นั่นแสดงว่าคุณไม่ใช่ผู้สังเกตการณ์เฉื่อย (Inertial observer) สถานการณ์ทุกอย่างของคุณในตอนนี้จึงเหมือนกับผู้ที่โดยสารอยู่บนยานจรวดที่กำลังเร่งนั่นเอง แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าสนามโน้มถ่วงจะเหมือนอะไรกับการเร่งของจรวด และเมื่อทั้งสองเหมือนกัน โดยความหมายคือการที่คุณกำลังเร่งอยู่นั้นจึงไม่ได้อยู่ในสนามโน้มถ่วงใดๆ ไม่ว่าจะเป็นการเร่งของจรวด หรือ การเร่งด้วยค่า g บนผิวโลกก็ตาม เพราะสนามโน้มถ่วงนั้นไม่มีอยู่จริง สิ่งนี้ฟังดูเหลือเชื่อมากแต่เพื่อให้เห็นภาพกระจ่างขึ้นไปอีก ลองมาดูอีกตัวอย่างดังต่อไปนี้

ในฟิสิกส์ทั่วไปของนิวตันแสดงให้เห็นว่าแรงน้ำหนักของเรา ก็คือแรงโน้มถ่วงที่ดันเราลงมา ขณะเดียวกันก็มีอีกแรงที่ผลักเท้าเราขึ้นมา และเราเรียกแรงนี้ว่า แรงปกติ หรือแรง N (normal force) ด้วยแรงผลักจากด้านบนและล่างที่เท่ากันนี้เองจึงทำให้แรงลัพธ์บนตัวคุณเป็นศูนย์ ดังนั้นคุณจึงไม่รู้สึกว่ามีความเร่งใดๆ แต่สัมพัทธภาพทั่วไปมองต่างจากนี้ และไม่ได้มองว่าความโน้มถ่วงคือแรง และเราก็ไม่ได้มีน้ำหนักด้วย ดังนั้นจึงมีแต่แรงปกติเท่านั้นที่ผลักคุณขึ้นมา สิ่งที่ควรเป็นคือคุณกำลังเร่งขึ้นสู่ด้านบน คำกล่าวนี้ดูจะขัดแย้งกับสามัญสำนึกของเรา เพราะตัวของเราไม่ได้ลอยขึ้นสู่ฟ้า รวมถึงสิ่งข้องต่างๆ ทีวี ตู้เย็น หรือแม้แต่สมาร์ทโฟนที่คุณกำลังถืออยู่

อย่างที่ได้บอกคือ เราไม่ได้อยู่ในกรอบอ้างอิงเฉื่อย รวมถึงนักบินที่อยู่ในจรวดด้วย ซึ่งนักบินอวกาศรู้ตัวเองดีว่าตัวเขาก็ไม่ได้เร่งเช่นเดียวกัน ดังนั้นถ้าเราอยากจะตรวจวัดว่าการเร่งของเราอยู่ในกรอบอ้างอิงเฉื่อยหรือไม่ แบบชายที่กำลังตกลงมาจากตึก สิ่งที่เขาเห็นคือทุกสิ่งรอบตัวกำลังเคลื่อนที่ออกจากด้านหน้าเขาด้วยความเร่ง 9.8 เมตรต่อวินาทีกำลังสอง และเร็วขึ้นๆ จึงตีความได้ว่าแท้จริงความเร่งก็คือการการไถลตัวอยู่ในจีโอเดสิคนั่นเอง และการที่เท้าของเราติดพื้นนั่นก็เป็นเพราะเราไม่สามารถเคลื่อนที่ไปตามทางผ่านของกาลอวกาศได้ เนื่องจากถูกปิดกั้นเอาไว้โดยพื้นแผ่นดินของโลก และพื้นผิวโลกนี่เองที่ผลักเราขึ้นบน ด้วยการเร่งขึ้น หากมองในมุมนี้บางคนอาจสงสัยว่าแล้วอย่างนั้นโลกของเราก็ต้องขยายตัวออกไปเรื่อยๆ อย่างไม่มีที่สิ้นสุดสิ แต่ความจริงไม่ใช่เช่นนั้นแม้ตัวเราจะมีการเร่ง แต่ช่องว่างเชิงพื้นที่ก็ยังไม่ผันแปร หรือถ้าจะให้เข้าใจกว่านี้เราสามารถพิจารณา โดยเริ่มจากอนุภาคที่มีมวลขนาดเล็ก ที่ประกอบสร้างเป็นโลกขึ้นมา ซึ่งในแต่ละอนุภาค ก็มีความต้องการที่จะตกลงไปสู่ใจกลางของโลกเช่นกัน เพียงแต่ถูกกีดขวางจากมวลอนุภาคอื่นๆ ที่เบียดเสียดกันอยู่ รวมถึงแรงดันจากความร้อนและการแผ่กัมมันตภาพรังสีต่างๆภายในใจกลางโลก คำอธิบายเหล่านี้ฟังดูยุ่งยากกว่าฟิสิกส์ของนิวตันเสียก็จริง แต่ต้องยอมรับว่าเราอยู่กับมันมานานมาก ตั้งแต่จักรวาลได้ถือกำเนิดเลยทีเดียว 

ฟิสิกส์ของไอน์สไตน์สามารถอธิบายการร่วงหล่นของวัตถุสองชิ้นที่ถูกปล่อยออกจากที่ระดับเดียวกันแล้วถึงพื้นพร้อมกันได้อย่างเรียบง่าย ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเผยแพร่สู่สาธารณะครั้งแรกในปี 1915 และในช่วงร้อยปีที่ผ่านมาการทดลองทางวิทยาศาสตร์หลายๆอย่าง ก็พิสูจน์ให้เห็นแล้วว่าหลักคิดของไอสไตน์นั้นถูกต้อง สัมพัทธภาพทั่วไปไม่ใช่เรื่องราวที่ลึกลับ เพราะเป็นสิ่งที่พวกเรากำลังเผชิญอยู่ตลอด การที่วัตถุจะตกลงมาพร้อมกันนั่นก็เป็นเพราะพวกมันไม่มีความเร่ง แค่มันเคลื่อนไปตามทางตรงของมันผ่านของกาลอวกาศเท่านั้น สภาพเช่นนี้จะคงอยู่ตลอดไป หรือจนกว่าจะมีสิ่งใดหยุดยั้งมั้น เช่นเดียวกับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นภายในจรวดที่กำลังเร่ง นักบินอวกาศและข้าวของต่างๆ จะปรากฏเหมือนตกลงมาสู่พื้นยานพร้อมๆกัน ด้วยความเร่งเดียวกัน เนื่องจากบนตัวของพวกเขาไม่มีความเร่งใดๆ มีแต่เพียงพื้นยานเท่านั้นที่เร่งไปหาพวกเขา

ด้วยแนวคิดของจรวดที่มีการเร่งนี้ ยังสามารถนำไปต่อยอดขึ้นไปอีก เพื่ออธิบายถึงปรากฏการณ์ที่แสงโค้งเมื่อผ่านเข้าใกล้กับวัตถุมวลมากได้อีกด้วย โดยแต่เดิมนั้นไอน์สไตน์จินตนาการว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากแสงจากภายนอกทะลุผ่านเข้ามาภายในลิฟต์อวกาศ หรือ จรวดอวกาศที่กำลังเร่งขึ้น ขณะที่ความรู้เดิมในก่อนหน้านั้นไอน์สไตน์รู้ดีอยู่แล้วว่าแสงนั้นคือสิ่งที่ไปได้เร็วที่สุดในจักรวาล มีค่าคงที่ทุกกรอบอ้างอิง และยังสามารถประพฤติตัวเป็นเหมือนอนุภาคได้ที่ชื่อว่า “โฟตอน” จากการศึกษาปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในเรื่องนี้ 

เขาพบว่ายิ่งจรวดมีการเร่งมากขึ้น โฟตอนที่ผ่านเข้ามาในแต่ละตัวก็จะยิ่งมีวิถีที่โค้งลงมามากขึ้นเท่านั้น และผู้สังเกตการณ์ภายในจรวดก็จะเห็นแสงโค้งลงมาสู่ผนังอีกด้านที่ระดับต่างกัน อย่างไรก็ตามในมุมมองของผู้สังเกตการณ์ภายนอกก็จะเห็นว่าแสงนั้นเดินทางเป็นเส้นตรงปกติดี ด้วยความแตกต่างของมุมมองในแต่ละแห่งนี้ก็จะนำไปสู่ในเรื่องของเวลาสัมพัทธ์อีกด้วย ซึ่งสามารถอธิบายได้ว่าทำไมเวลาของคนในจรวดถึงเดินช้ากว่าผู้สังเกตการณ์ที่อยู่ด้านนอก เช่นเดียวกันการมีอยู่ของสสารจำนวนมากก็สามารถสร้างภาวะของการเร่งนี้ออกมาได้เช่นเดียวกับจรวด แสงเมื่อเดินทางผ่านใกล้ดาวฤกษ์มวลมาก หรือหลุมดำ ก็สามารถบิดโค้งได้เช่นกัน แต่อย่าลืมว่าแสงนั้นอันที่จริงแล้วมันเดินทางเป็นเส้นตรง แต่ที่มันโค้งนั้นก็เป็นเพราะกำลังเคลื่อนที่อยู่ในกาลอวกาศที่โค้งนั่นเอง 

อย่างไรก็ตามแสงนั้นไปได้เร็วมาก 1 วินาทีมันสามารถไปได้ไกลถึง 300,000 กิโลเมตร ดังนั้นการบิดโค้งของกาลอวกาศที่โลกทำจึงยากมากที่จะทำให้แสงโค้งได้ ให้นึกถึงการปาลูกบอลในสถานีอวกาศ หากเราปาเบาๆ ลูกบอลนั้นก็จะโค้งไปตามเส้นจีโอเดสิค และอยู่ในวงโคจรของโลก เมื่อถึงเวลาหนึ่งก็อาจตกลงสู่ชั้นบรรยากาศของโลกไป แต่หากเราปาลูกบอลด้วยความเร็วเฉียดแสง ลูกบอลนั้นก็จะพุ่งเป็นเส้นตรงผ่านโลกไปเลยนั่นเอง ในกรณีนี้อาจเทียบเคียงได้กับแสงแต่ต่างกันที่แสงไม่มีมวล การที่เราจะเห็นปรากฏการณ์ที่แสงโค้งได้ก็ต้องอาศัยวัตถุมวลมากระดับดาวฤกษ์ขนาดใหญ่หรือหลุมดำเท่านั้น เรื่องนี้ไอสไตน์รู้ดีจึงออกแบบชุดการทดลองคลาสสิคขึ้นมา 3 เรื่องในปี 1916 เพื่อมาพิสูจน์ในทฤษฎีของเขาได้แก่ การพิสูจน์วงโคจรของดาวพุธ, การพิสูจน์การเลื่อนไปทางแดงของแสงภายใต้อิทธิพลของความโน้มถ่วง และสุดท้าย การพิสูจน์เรื่องแสงดาวที่โค้งเมื่อเข้าใกล้กับดวงอาทิตย์ 

โดยในปี 1919 ไอน์สไตน์ได้ให้ความเห็นเกี่ยวกับการทดลองของเขาเอาไว้ในหนังสือพิมพ์ The Times ของอังกฤษ เพื่อบอกต่อไปยังสหายนักฟิสิกส์ที่สนใจการทดลองของเขาเอาไว้ประมาณว่า การทดลองทั้งสามนี้เป็นจริงทางตรรกะเดียวกันอย่างสมบูรณ์ นั่นหมายความว่าหากมีการทดลองใดพิสูจน์แล้วพบว่าไม่เป็นจริง การทดลองเรื่องอื่นๆก็ควรไม่เป็นจริงตามไปด้วย แม้ว่าการทดลองที่เหลือจะถูกพิสูจน์ว่าถูกต้องก็ตาม หรือในอีกทางหนึ่งก็คือหากมีการทดสอบไหนถูกต้อง ผลการทดสอบที่เหลือก็ควรถูกต้องเสมอนั่นเอง

จนถึงตอนนี้เราก็ได้รู้แล้วว่าการทดลองของไอสไตน์ทั้งสามนั้นถูกต้อง ตรรกะที่เขาวางไว้ไม่มีข้อครหาใดๆมาลบล้างได้ การทดลองของ ‘อาเทอร์ เอดดิงตัน’ (Arthur Eddington) ในปี 1919 ขณะเกิดสุริยุปราคา ก็พิสูจน์ให้เห็นว่าแสงดาวบนฉากหลังของดวงอาทิตย์นั้นเลื่อนตำแหน่งไป เนื่องจากแสงเดินทางอยู่ในกาลอวกาศที่โค้งรอบดวงอาทิตย์ และเรื่องราวทั้งหมดนี้ก็คือความมหัศจรรย์ของธรรมชาติที่เกี่ยวข้องกับสสารและการโค้งของกาลอวกาศ 

“สสารเป็นตัวบอกให้กาลอวกาศโค้งได้อย่างไร และขณะเดียวกันกาลอวกาศก็เป็นตัวบอกว่าวัตถุจะเคลื่อนที่อย่างไร”


แหล่งอ้างอิง: Why Gravity is NOT a Force – https://youtu.be/XRr1kaXKBsU

SCIWAYS
SCIWAYS
นักเดินทางข้ามกาลเวลา: ผมสนใจเรื่องราววิธีการทำงานของธรรมชาติเป็นอย่างยิ่ง อยากรู้ว่าจักรวาลกำเนิดขึ้นมาได้อย่างไร แล้วทำไมเราถึงมาอยู่ที่นี่
0 0 โหวต
คะแนนบทความ
guest
0 Comments
การตอบกลับแบบอินไลน์
ดูความคิดเห็นทั้งหมด
Facebook
กลับสู่บนสุด