พลังงานจักรวาล : Universe of Energy [หน้า 1/2]

พลังงานจักรวาล : Universe of Energy [หน้า 1/2]

ก่อนที่เราจะเข้าใจ ระบบพลังงาน ของจักรวาลทั้งมวลนั้น เคยสงสัยหรือไม่ว่า ตัวเราเองมีส่วนสัมพันธ์กับ สสารและพลังงาน ที่อยู่รอบๆตัวเราเพียงใด ประกาีร สำคัญเราต้องเข้าใจ ที่มาแห่งสสารและพลังงาน ที่ใกล้ชิดตัวเรามากที่สุด จึงจะ เข้าใจถึงศักยภาพ พลังงานอื่นๆที่มีอยู่ในจักรวาลซึ่งห่างไกลออกไป ส่วนของมวลย่อย คือระบบกลไกพลังงานของมนุษย์ ดวงอาทิตย์ เป็นส่วนหนึ่งของกลไกพลังงานจักรวาล เพียงแต่มีตำแหน่งถิ่นที่ตั้ง อยู่ใน ระบบสุริยะ นอกจากนั้นยังมี ดาวเคราะห์และ ระบบสุริยะอื่น นับไม่ถ้วน ต่างๆมากมาย ในจักรวาลนี้ ส่วนโลกก็เป็นเลี้ยวเล็กๆิิ ของกลไกพลังงานที่มีต่อ มนุษย์ซึ่งเป็นส่วนย่อยจิ๋วลงไปอีก แทบไม่มีความสำคัญเลยเมื่อเทียบกับทั้งหมด ของสัดส่วนจักรวาล หากมองย้อนกลับไปนับหลายพันล้านปี ขณะมนุษย์ยังไม่เกิดขึ้น กลไกอะไรที่ ทำให้มีการวิวัฒนาการต่างๆของทั้งระบบจักรวาลก่อนหน้านี้ และยังมีต่อไปอีกใน อนาคตที่ไม่ทราบจุดจบ กลไกหลักที่จะกล่าวถึงคือ มวลกลไก พลังงานแห่ง จักรวาล มวลกลไกดังกล่าวรวมกัน เข้าด้วยอนุภาคต่างๆ สนามแรงโน้มถ่วง จากระบบ ของกาแล็คซี่ กระจุกดาว ดาว รวมถึงหลุมดำ สสารมืด พลังงานลึกลับ หรืออื่นๆ ที่มนุษย์มองไม่เห็น ไม่รู้จัก สืบค้นระยะไกลในจักรวาลมีความสำคัญ แต่มีข้อจำกัด พลังแห่งจักรวาล มีระบบประกอบด้วยอนุภาค นั้นมีอยู่มากมายทั่วไปทุกหนแห่ง กลับไม่ง่ายที่ออกไปเสาะแสวงหา เพราะศักยภาพการเดินทางไปในห้วงอวกาศ ของมนุษย์ แต่การค้นพบพลังงาน ในทางวิทยาศาสตร์ด้วยการสืบค้นระยะไกล ด้วยเทคโนโลยี ทำให้เราพอที่จะทราบ เข้าใจอยู่บ้างว่า ในจักรวาลมีส่วนประกอบ ของพลังงานอะไรบ้างและยังต้องศึกษากันต่อไปอีก ในรูปแบบมิติจักรวาลที่เรา มองไม่เห็น การมองไม่เห็นมิได้หมายความว่าไม่มี แต่หมายความหาไม่พบ จะด้วยอาณาเขต ที่ใหญ่โต หรือปัญหาทางเทคโนยีก็มีส่วนสำคัญเช่นกัน โดยเฉพาะพลังงานที่เิกิด จากอนุภาคบางชนิด มีแต่ก็ดูเหมือนจะไม่มี หรือไม่มีแต่ดูเหมือนจะไม่มี การสืบค้นระยะไกลด้านจักรวาลวิทยา มีความสำคัญยิ่ง หากใครไม่เข้าใจแล้ว บอกว่าใช้กล้องทางดาราศาสตร์ค้นหาก็ได้ ขณะนี้มีกล้องประสิทธิภาพสูงสามารถ วิเคราะห์ผล นั้นเป็นเรื่องล่อแหลมต่อการสรุปผล เพราะนักวิทยาศาสตร์ต้องการ ชิ้นตัวอย่าง ไม่ใช่ภาพถ่ายหรือคลื่นสัญญานที่มีอยู่แล้ว แม้แต่การทดลองด้วย The Large Hadron Collider (LHC) เครื่องเร่งอนุภาพพลังงานสูงอย่างน้อยต้อง มีอนุภาพตัวอย่างจริงๆจากอวกาศ เพื่อเปรียบเทียบหาพลังงานที่แท้จริง

อะตอมคือ รากฐานส่วนปลายสุด ของมวลกลไกพลังงานจักรวาลที่ปรากฎในมนุษย์

ดาว IRS 46 (ห่างจากโลก 375 ปีแสง กำเนิดรุ่นเดียวกับโลก) สำรวจโดย NASA's Spitzer Space Telescope ถูกตรวจพบว่า พื้นผิวมีหินคล้ายโลก และ ในธาตุอากาศ แสดงถึง DNA และ Protein เรียกว่า Acetylene และ Hydrogen cyanide เชื่อว่าพื้นที่เหมือนโลกอาจพบสิ่งมีชีวิต ?

อธิบายกันแบบไหน จึงเห็นภาพจริง มวลกลไกของพลังงาน เป็นธรรมชาติอย่างที่สุด ของระบบจักรวาลที่ดำรงคงอยู่ และไม่เคยอนุโลมกฎเกณฑ์ใดๆ ต่อสิ่งใดแต่สามารถปรับปรุง ระบบที่เหมาะสม ได้อย่างเข้าใจยาก เพื่อความสมดุลยต่อการรักษาสถานะของกลไกไว้ โดยตลอด เวลามีทั้งมีด้านบวกและด้านลบ หากคราวใดส่งผลไปด้านบวกมาก ก็จะเกิดผล ด้านลบเพิ่มขึ้นเช่นกัน สลับกันไปเช่นนี้ และเป็นไปไม่ได้ที่จะมีเพียงด้านหนึ่งด้าน ใดเพียงด้านเดียว ถามว่าแล้วอธิบายได้อย่างไร ตอบว่ายากที่จะอธิบาย ในหลายอย่างจะค้านกับ กฎทางฟิสิกส์ไปหมด เพียงว่าเราบอกว่า ไม่อะไรเดินทางได้เร็วเท่าแสงซึ่งเป็น กฎเกณฑ์ที่ถูกต้องยอมรับกันทั้งโลก แต่หากจะต้องอธิบายในเรื่องมวลกลไก ของพลังงานจักรวาลในหลายมิติ ก็ต้อง บอกว่ายังมีสิ่งที่เดินทางได้เร็วกว่าแสงอีกหลายเท่า ในสภาพแรงโน้มถ่วงแบบอื่น ด้วยกลไกที่มีขบวนการต่างกัน นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ต้องบอกว่าเป็นไปไม่ได้ เมื่อ 100 ปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์ บอกว่า ดาวอังคารมีลำธาร แม่น้ำ มีการเกษตร (ด้วยความเข้าใจผิด เพราะกล้องมีประสิทธิภาพด้อยกว่าปัจจุบัน) แต่ต่อมาเรารู้ ว่าบนดาวอังคารเคยมีน้ำแต่ได้แห้งไปหมดแล้ว ณ วันนี้เรากำลังจะส่งมนุษย์ ไปสำรวจดาวอังคาร พบข้อมูลใหม่เกิดขึ้นว่าชั้นใต้ผิว ดินดาวอังคารยังมีน้ำอยู่ในลักษณะเกล็ดน้ำแข็งปนกับดินในชั้นที่ลึกลงไป ทั้งหมด หมายความว่ากระไรคำตอบคือ เทคโนโลยีที่ใช้ในการสำรวจเป็นตัวบอก ทุกอย่าง อาจเปลี่ยนได้เสมอ ดังนั้นการอธิบายวันนี้ได้น้อยกว่าอนาคต เพราะมนุษย์ มีขอบเขตการรับข้อมูล ด้วยเหตุผลด้านวิทยาศาสตร์อย่างจำกัด สสารธรรมชาิติจากจักรวาล คือ ต้นทางพลังงานทั้งมวล ปัจจัยพื้นฐานสสารคือพลัง เพราะฉะนั้นการพบสสารย่อมพบพลังงาน เมื่อพบสสาร คล้ายกับโลก ก็ควรมีพลังงานในรูปแบบใกล้เคียงกัน แต่สสารที่อยู่ในจักรวาลนั้น เรายังไม่เข้าใจทั้งหมด เชื่อว่าระบบกลไกพลังงานที่ก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิต ไม่เพียงแต่บนโลกได้เท่านั้นใน สถานที่อื่น กลไกพลังงานอาจเอื้อต่อการเกิด รูปแบบสสารที่แปลกประหลาดกว่า สร้างรูปแบบพลังงานเหลือเชื่อ ในเงื่อนไขมหัศจรรย์ที่เราอาจไม่เคยพบเห็นได้ อย่างมากมาย ไม่ใช่เป็นผิดปกติ ปัญหาอยู่ที่มนุษย์ทั่วไป ยังไม่เคยประจักษ์แจ้ง ส่วนผู้ที่รู้เห็น รูปแบบพลังงานต่างๆ (จะด้วยวิธีการใดก็ตาม) ตั้งแต่ครั้นโบราณหรือ ปัจจุบันก็ตาม เมื่ออธิบายขึ้นกลับเป็นผลลบ เพราะอ้างอิง ทางวิทยาศาสตร์ไม่ได้ ประสบการณ์นั้นจึงต้องกลายเป็นเรื่องเหลือเชื่อ อย่างไรก็ตาม สถานที่อื่นในจักรวาล เช่น โลกอื่น นับว่าเป็นที่ยอมรับเพิ่มขึ้นจาก การวิเคราะห์ความเป็นไปได้ทางวิทยาศาสตร์ และต่างจากโลกเรา แต่ก็ยังอยู่ใน มิติเดียวกัน ความแปลกจึงไม่น่าตกใจ แม้ในปัจจุบันมีเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ ก้าวหน้าขึ้นมากตรวจพบพลังงานหลาย รูปแบบที่ยังไม่เข้า แต่ก็มีระบบแบบแผนอย่างน่าประหลาด ซึ่งมิได้พึ่งมี แต่เราพึ่ง รู้จัก เช่น รังสีจักรวาล ที่มีข้อสงสัยกันมานานว่ามีจริงหรือไม่ ล่าสุดนักวิทยาศาสตร์ ยังพบ อิเล็คตรอนกลายพันธ์ ถ้าถามว่าทำไมจึงกลายพันธ์ ข้อเท็จจริงเพราะเราไม่ เคยพบเห็นสิ่งนี้ ทั้งนี้เป็นระบบหนึ่งของ กลไกพลังงานในจักรวาลที่เราเริ่มเจอ โดยท้ายที่สุด มูลฐานอนุภาคพลังงานเหล่านั้น มีความดั้งเดิมจากธรรมชาติของ จักรวาลทั้งสิ้น

Hydrogen cyanide ตรวจพบในจักรวาล คือ องค์ประกอบต้นทางของชีวิตมนุษย์

Quarks อนุภาคเก่าแก่ ต้นทางพลังงานของการกำเนิดจักรวาล มีขนาดเล็กมากยัง ไม่มีเครื่องมือชนิดใดในโลกมนุษย์สามารถวัดขนาดได้และ Gluons ลักษณะอนุภาคเหมือนกาวที่ยึดเกาะอนุภาคต่างๆไว้ด้วยกัน รูปร่างเหมือนลูกบิลเลียด

ทุกอย่างไกลเกินไป หันกลับมาเริ่มที่ตัวเอง เริ่มต้นที่ตัวเราก่อน โดยไม่ต้องค้นหาสิ่งที่ไกลตัวเลย ก็ประหลาดใจแล้วเพราะว่า เราเชื่อมโยง สสารธรรมชาติ ของจักรวาลอย่างไม่ต้องสงสัย ทางวิทยาศาสตร์ มีข้อยืนยันที่หนักแน่นขึ้น ว่าต้นทางชีวิตมนุษย์มีส่วนประกอบมาจากจักรวาลไม่ใช่ จากบนโลกเสียทั้งหมด Quark อนุภาคเก่าแก่ดึกดำบรรพ์ จำเป็นต้องใช้ระบบของมนุษย์ อธิบายให้เข้าใจในเรื่องนี้ เพื่อจะเห็นภาพง่ายขึ้น เริ่มต้นจาก องค์ประกอบสสารทั้งมวล (All matter) ที่มีอยู่ในจักรวาลก่อนหน้านี้ อะตอมชนิดต่างๆที่เรารู้จัก คือ อนุภาค Quarks และ Gluons ขนาดเล็ก เป็นราก ฐานดั้งเดิมเริ่มแรกยุคกำเนิดจักรวาล และยังเป็นกลไกพลังงานทั่วไปในจักรวาล ทุกวันนี้ เป็นอนุภาคที่มีความแปลกประหลาด จากธรรมชาติของจักรวาล เป็นต้นทางส่วน ผสมทำให้เกิดรูปแบบ พลังงานจาก Proton ซึ่งอยู่ในอนุภาค Quark โดยเกาะยึด กันเหนียวแน่น โดยอนุภาคเหล่านี้เกิดขึ้นครั้งแรก มาพร้อมๆกับการระเบิดตัวของ Big Bang การปรากฎตัวจักรวาล อนุภาคเหล่านี้เปรียบเสมือนต้นตระกูลของสิ่งต่างๆ โดยเข้าไปผสมรวมกันในธาตุ สารประกอบทุกชนิด จากนั้นพัฒนาขึ้นด้วยความหลากหลายรูปแบบ หลายหลาก วิธีการ ท่ามกลางสภาพแวดล้อมในจักรวาลยุคนั้น ที่ต่างกันอย่างสุดขั้ว ถ้าเปรียบเทียบกับระบบมนุษย์ เพียงหนุ่มสาวคู่เดียว สามาถให้เกำเนิดลูกหลาน เหลน ต่อเนื่องกันมากมายนับแสนได้ในระยะไม่กี่พันปี โดยลูกหลานที่แตกแยก เผ่าพันธ์ออกไป หน้่าตา สีผิว นิสัย ก็ไม่ได้เหมือนกันเสียทั้งหมดแถมบางคนอาจ มีข้อบกพร่องพิการ บางคนอาจโง่ อาจฉลาดหรือซื่อสัตย์ ด้วยสภาพแวดล้อมและ องค์ประกอบที่ต่างกัน เช่นเดียวกับ อนุภาคของ Quarks ดูภาพประกอบตาม และคำอธิบายตามลำดับ

เมื่อพลังงานถูกปลดปล่อยออกมา จากภายในขอบเขตของอนุภาค จึงเกิดการขยายตัว ต่อมามีขนาดใหญ่เพียงพอ อนุภาค Quark และอนุภาค Anti-Quark พัฒนาการก่อตัว ต้นแบบอนุภาค Quark ก็เกิดขึ้น

หลังจากนั้น ความแปลกประหลาดเกิดขึ้นภายใน มีการรวมตัวโดยไม่คำนึงถึงลำดับชั้น ของ Protons และ Neutrons ทำให้เกิดปฏิกิริยาส่วนผสม เป็นอนุภาค Quark 3 ชนิด เกิดการแลกเปลี่ยนพลังงานเชื่อมโยงโดย อนุภาค Gluons

Quarks และ Gluons รวมตัว เคลื่อนไหวหมุนมีความเร็วเท่าแสง ตลอดระยะอายุขัย ของอนุภาคอย่างไม่หยุด ขณะการหมุนปั่น (Spin) ทำให้เกิดจำนวนมากของ Proton ใน Quark ทุกๆรอบของการหมุน

การหมุนปั่น ยิ่งทำให้มีพลังงานแข็งแกร่งมากขึ้น เปิดโอกาส Gluons quarks เข้าสู่ Protons และ Neutrons (ส่วนน้อยที่หลุดพ้นออกมาได้) ขณะเดียวกัน เกิดการก่อตัวของ Atomic nuclei (แกนกลาง ของอะตอม) จาก Protons และ Neutrons เมื่อเกิด Nuclei ระบบก็จะปราศจากพลังงานและหยุดการหมุนปั่น ทำให้ Nuclei นั้น หลุดกระเด็นออกมา สู่บรรยากาศและท่องไปในจักรวาล

Quark ที่เรากล่าวถึงนั้นนักฟิสิกส์สถาบัน Fermi National Laboratory อเมริกา ได้พบในห้องทดลองเมื่อ ค.ศ. 1994 เป็นอนุภาคหายากมากที่สุด มีมวลประมาณ 174 พันล้านอิเล็คตรอนโวลต์ เป็นอนุภาคพื้นฐานมวลหนักที่สุด ใกล้เคียง Atom ของทอง อนุภาค Quark มีด้วยกันหลายคู่ๆ ที่เล็กที่สุดเรียก Up และ Down เมื่อรวมกันจะได้ Protons - Neutrons เหมือนในจักรวาลทั้งมวล และยังเหมือน กับ อะตอม-โมเลกุล ที่อยู่ในร่างกายของเรา นอกจากนั้นประเภท ของ Quark ยังมีอีก เช่น Strange – Charm – Bottom – Top รวม Up - Down เป็น 6 ชนิด แต่ละชนิดมี 3 สี รวมเป็น 18 ชนิด หากรวม Anti-Quark มี 36 ชนิด ในขณะนี้ก็ ยังไม่สามารถอธิบายได้ถึงความลึกลับของสสารดังกล่าว ว่าจักรวาล สร้างขึ้นมาอย่างมากมายด้วยเหตุผลอะไร เพราะทั้งหมด มีคุณสมบัติเหมือนกัน แตกต่างเพียงน้ำหนักเท่านั้น และจากที่ผสมรวมกันหลากหลาย นักวิทยาศาสตร์ มักจะเรียกว่า เป็นซุปหรือน้ำแกง (Quark soup) ของจักรวาล

ภาพขยายเพื่อให้เห็น ถึงอนุภาคเบื้องต้น Hadronic matter ลูกโป่งสีเทา คือ สีธรรมชาติของอนุภาค (Color-neutral hadrons) ภายในคือจำนวนอะตอมของ Quarks (มีหลายสี) เส้นตั้งชี้แสดง Isospin (สัดส่วนกลุ่มย่อยของควันตัม)

แสดงถึงการการรวมตัวของอนุภาค Quark - Gluon - Plasma สิ่งนี้คือ ต้นทางแห่งพลังงานจักรวาล ที่อยู่ในมนุษย์ทุกคนโดยมีอัตราเฉลี่ย ประมาณ 1-4 % ขณะที่มีชีวิตอยู่ (บางคนอาจมี 7-10 % แต่มีจำนวนน้อยมาก)

ช่องทางการเกี่ยวโยง ของอนุภาคเก่าแก่กับมนุษย์ แล้วอนุภาคเหล่านี้สำคัญอย่างไร ถึงต้องค้นคว้าหาข้อมูลกันขนานใหญ่ สิ่งที่เรา อยากทราบเป็นประเด็นสำคัญ คือ มนุษย์มาจากไหน เราจึงต้องสืบย้อนกลับไป ในอดีตเพราะเป็นสิ่งที่ปรากฎเหลืออยู่ในร่างกายเรา จากอนุภาคเก่าแก่ นักวิทยาศาสตร์พยายามจะค้นหา ไขปริศนาส่วนลึกถึงพลังงาน ที่สามารถเชื่อมโยง สิ่งต่างๆระหว่างมนุษย์ และจักรวาล คงไม่ใช่เป็นคำตอบที่ง่าย อาจต้องใช้ความเข้าใจ และความก้าวหน้าอีกนับร้อยปี การเชื่อมโยงในวันนี้กับอนุภาค ที่เราลืมไปแล้ว สิ่งที่พิสูจน์อย่างชัดเจนแล้วว่า อนุภาคนั้นเชื่อมโยงกับมนุษย์ และมนุษย์เองก็ได้ ใช้ทรัพยากรอนุภาพเหล่านั้น ผ่านระบบโภชนาการ ในรูปแบบต่างๆ เช่น ดื่ม กิน หายใจทุกสิ่งไม่ว่า น้ำ อาหารทุกชนิด อากาศทุกอณู มีอนุภาคจากจักรวาลผสม รวมอยู่พร้อมที่แปลงเปลี่ยนเป็นพลังงาน

ปัจจุบันสิ่งที่ย่อมรับได้ คือทรัพยากรที่มีอยู่ในจักรวาล ก็มีอยู่ในร่างกายของมนุษย์ ซึ่งเป็นพัฒนาการมาจาก อนุภาคต้นทางจาก Quark เริ่มถ่ายทอดพลังงานผ่านสู่ระบบ กำเนิดมนุษย์หล่อเลี้ยงสิ่งมีชีวิตทั้งปวง ในรูปแบบพลังงานทางตรง ที่สัมผัสด้วยการดื่มกิน หายใจ

อนุภาคจักรวาล สู่ระบบชีวิตมนุษย์ จากบาร์โค้ดจักรวาล เพื่อความเข้าใจถึง ต้นกำเนิดทางพันธุกรรมมุนษย์ จำเป็นต้องทราบหลักเกณฑ์ วิชาว่าด้วย การถ่ายทอดพันธุกรรม (Genetics code) ได้กำหนดรหัสพันธุกรรมทางเคมี ซึ่งเป็นองค์ประกอบ ใน Genome (ส่วนของโครโมโซม) ประกอบด้วย Adenine (A) Thymine (T) Cytosine (C) และ Guanine (G) โดยจัดเป็นคู่กัน A กับ T และ C กับ G ลักษณะทางเคมีดังกล่าวมีอยู่ในมนุษย์ทุกคน เกิดมานานแล้ว ตั้งแต่ 2.8 - 3.5 พันล้านปีเรียกว่า The Four Letter

Genetic code รหัสพันธุกรรมนี้ คือการพัฒนาจาก อะตอมของธาตุต่างๆ สู่การกำเนิดมนุษย์ บางครั้งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า บาร์โค้ดจักรวาล

แสดงการพัฒนาการการกำเนิดชีวิต Genetic code สู่ DNA (Code for life)

ขั้นตอนพัฒนาการที่เริ่มเป็นอันดับถัดมาจากการเชื่อมต่อฐาน ได้รับทรัพยากรของ จักรวาลคือ Genetic code (บาร์โค้ดจักรวาล) จะถ่ายทอดสู่ DNA เป็นบทบาทการ ถ่ายทอดพันธุกรรมในขั้นถัดไป คงได้ ยินคำว่า DNA บ่อยมาก การกำเนิดชีวิตแท้จริงแล้ว มีอยู่ในตัวเราลักษณะ เป็นเกลียวคู่วนสลับคู่ ยาวไม่เกิน 2 เมตร แต่ละ Cell คือรหัสชีวิต (Code for life) หรือ เรียกว่า DNA double helix Genes หน่วยถ่ายพันธุ์  3% จากทั้งหมดของ Genome (ส่วนของโครโมโซม) จะสร้าง Genes (ส่วนที่เหลือจะไม่มีประโยชน์ใดๆ) Genes มีคุณลักษณะพิเศษ จะเรียงตัวจับเป็น ฐานคู่เป็นต้นแบบ (Template) จำนวน 100-1,000 ชุด สำหรับ โปรตีนตามที่ร่างกายต้องการ Chromosome รากแห่งผู้ให้กำเนิด มีลักษณะคล้ายเข็มอยู่ใน Cell เราจะไม่ทราบ จำนวนที่แน่นอน ในแต่ละ Genes (ประมาณ 30,000-120,000) โดยทั้งหมดเกิด ผูกพันกันเป็น Chromosome โดยมนุษย์ ทุกคนจะมี 23 คู่ (มี 1 ชุดจะเป็นของ บิดาหรือมารดา) ใน Nucleus และ Cell ของขบวนการสร้างชีวิต Chromosome ทั้ง 46 หน่วย จะช่วยกันยึดเกาะสร้างแกน Nucleus ซึ่งพบได้ใน Cell ของมนุษย์ ขบวนการนี้ทำให้รหัสทางพันธุกรรม ก่อกำเนิดรูปแบบมนุษย์เข้า สู่ระบบชัดเจนขึ้น เกิดร่างกายมนุษย์ แต่ละ Cell มีลักษณะพิเศษ ที่จะก่อโครงสร้าง เลือด กระดูก กล้ามเนื้อและส่วน ต่างๆของร่างกาย จากทั้งหมดจำนวน 100 ล้านล้านล้านของ Cell