หลมด าและอวกาศ

หลมด าคออะไร ?Stratrek มการกลาวถงค าวา หลมด า อยบอย ๆ แต

concept อยางเปนทางการ (หมายถงทางวทยาศาสตรทไดรบการยอมรบ) นยามหลมด าวา “ เปนอาณาบรเวณในกาลอวกาศ (spacetime) ทม สนามโนมถวงสงมาก ๆ แมกระทงแสง (อนภาคโฟตอนซงเปนสงทเดนทาง ไดเรวทสดในเอกภพ เทาทเรารจกกน) กไมสามารถเลดลอดออกมาได ท าใหอาณาบรเวณนนดเหมอนเปนสด า ”

ประเภทของหลมด า• แบงเปน 3 ประเภท

• หลมด ามวลยงยวด (Supermassive black holes)

เชอกนวาหลมด ามวลยงยวดอยใจกลางของควอซาร (Quasars) ซงเปนใจกลางของgalaxy ทมการระเบดเกดขน และมนดดดาวจ านวนนบพนลานดวง รวมถงกาซและฝ น ในอวกาศ หรอแมกระทงดาวเคราะหเขาไป ดวยเหตนจงเรยกวาหลมด ามวลยงยวด ในป 1994 กลองโทรทรรศนอวกาศ Hubble ไดถายภาพทถอวาเปนหลกฐานแหงการคนพบหลมด ามวลยงยวด ณ ใจกลางของ galaxy M87

หลมด าจว (Mini black holes)

• เชอกนวาหลมด าพวกน (ขนาดราว 10-15 เมตร) เกดขนระหวางการระเบดครงยงใหญ (The Big Bang) Stephen Hawking เปนผน าในการเสนอทฤษฎเกยวกบหลมด าจว ราวตนทศวรรษ 70 อกชอหนงของหลมด าจวคอ หลมด าแรกเรม (Primordial black holes) ในทฤษฎน โปรตอนและปฏโปรตอนอาจเกดขนได รอบ ๆ หลมด าจว

หลมด าทเกดจากดาวทตายแลว (Stellar black holes)

• หลมด าประเภทนเกดจากดาวยกษแดง (Red giant stars) ทมมวลมากกวา 3 เทาของ มวลของดวงอาทตยตามววฒนาการของดวงดาว (Stellar evolution) สวนดาวทมมวล นอยกวานกจะววฒนาการไปส ดาวแคระขาว (white dwarfs) หรอ ดาวนวตรอน (neutron stars)

• ตามหลก ของการสรางและการท าลายลางอนภาค (Pair production and annihilation) โดยทถาตวตวหนงตกลงไปในหลมด าอกตวกจะออกมา จากปรากฎการณนท าใหเรารวา หลมด าระเหยสาบสญไป (Evaporate) และหลมด ากแผรงสออกมา Stephen Hawking ไดสรางทฤษฎเกยวกบการแผรงสของหลมด าทรจกกนในนาม Hawking Radiation

• การทหลมด าแผรงสท าใหมนม อายขยทจ ากด (หรอกลาววาหลมด ากตายได) นอกจากน Hawking ไดพบดวยวาการแผรงสของหลมด านนเปนแบบ สเปกตรมเชงความรอน (Thermal spectrum) แปลวาหลมด าจวทมมวล 1015 กรม ซงมอายขยนอยกวาเอกภพไดระเหยสาบสญไปแลว

การวางแผนสรางหลมด าของมนษย

• หลมด าทง 3 ชนดทนกฟสกสเปนผแบงกลม แตชนดท มนษยจะสรางขน คอหลมด าจว เพราะถา เราสรางหลมด าชนดท 1 และ 2 ไดจรง ๆ กไมมอะไรเหลออย เพราะเราและ ทกอยาง บนโลกจะถกดดหายไป และเรากคงไมไดเรยนรอะไรอก หลมด าจวทนกฟสกสจะสรางขนมาอยท CERN (หองทดลองทางฟสกสอนภาคทกรงเจนวา ประเทศสวตเซอรแลนด)

• โดยเครองมอทจะสรางมชอวา LHC (Large HadronCollider) ซงเปนททนกฟสกส จะจบ เอา Hadron มาชนกนทพลงงานสงยงยวด Hadron คออนภาคทมอนตรกรยา อยางแรง นนคอ Meson (ประกอบดวยควาก และปฏควาก (quark -antiquark) ) และ Baryon (ประกอบดวย ควาก 3 ตว เชน โปรตอน นวตรอน เปนตน) LHC ไดรบการ คาดหมายวาจะสรางเสรจในป 2005 และเดนเครองไดในป 2006

• การทอนภาควงมาชนกนท LHC นน จะเกดพลงงาน ในระดบเดยวทเกดขน 1 ในลานลานของวนาทหลงจากการระเบดครงยงใหญ ซงอณภมของเอกภพ ตอนนนจะอยทประมาณ 1 หมนลานลานองศาเซลเซยส (1016 ) ทพลงงานสงมาก ๆ ระดบน เราคาดหวงวาสสารจะเปดเผยความลบเชน มวลสารนน มาจากไหนกน

• ไมเปนทแนนอนและไมมสามารถยนยนได 100 % วาหลมด าจวจะเกดขนไดจากฝมอของมนษยจรง ๆ ภายในป 2006 การสราง LHC นนตองใชเงนทนมหาศาล ดงนนจะเหน ไดวา ความรความอยากเหนของมนษยตองแลกมาดวยการทมเทอยางมากและเปนไปไมไดททกประเทศในโลกจะท าสงนไดส าเรจ

ตวอยางสงทคาดวาเปนหลมด า

• แมเราจะมองไมสามารถมองเหนมนได แตหลมด ากเปนสงทมอยจรงและนากลวมากเสยดวย เพราะมนมพลงมากพอทจะดดกลนทกสงทเขาไปอยในรศม ชนดทไมวาจะเปนสงไหนกไมสามารถหลดรอดไปได ไมเวนแมกระทงน าหรอแสง ซงตอนน นกวทยาศาสตรเชอวานอกจากบนอวกาศแลว บนโลกของเรากมหลมด าอยดวย

• เมอวนท 24 กนยายน 2556 เวบไซตเดลเมลขององกฤษ รายงานวา นกวทยาศาสตรพบวงน าวนพลงงานมหาศาลซอนตวอยในมหาสมทรแอตแลนตก มพลงและมรปแบบเดยวกบหลมด าทอยในหวงอวกาศ

รายงานระบวา หลมด าทวานอยทางตอนใตของมหาสมทรแอตแลนตก เปนน าวนขนาดยกษ และนกวจยจากมหาวทยาลยอทเอช ซรค และมหาวทยาลยไมอาม เชอวามนดดกลนน าแบบเดยวกบทหลมด าในหวงอวกาศดดกลนแสง อยางไรกตาม การจะสรปวานเปนแคน าวน หรอเปนหลมด าทซอนตวอยบนโลก ยงคงเปนปรศนาทไมอาจกลาวไดแนชด

• สวนทางดาน จอรจ ฮอลเลอร ศาสตราจารยจากมหาวทยาลอทเอช ซรค ไดท าการวเคราะหน าวนปรศนานดวยโมเดลทางคณตศาสตร ผานการจบตามองดวยภาพจากดาวเทยม ท าใหพบสงทนาตกใจ ซงกคอการทแสงแดดไมสองไปในบรเวณน แตกลบเบนกลบสทศเดม กลายเปนวงโคจรของแสง

• นอกจากน จากการทน าวนปรศนานท างานเหมอนกบหลมด า คอดดกลนทกสง รวมทงท าใหเกดความผดปกตของแสง คลายคลงกบปรากฏการณทไอสไตนตงชอวา โฟตอน สเฟยร ทมกเกดบรเวณหลมด า ท าใหนกวทยาศาสตรทงหลายใหความสนใจกบมนเปนพเศษ และตงใจจะศกษาตอไป เพอคนหาวามนคอน าวนธรรมดาหรอหลมด ากนแน รวมทงศกษาหาสาเหต เผอเปนแนวทางในการศกษาปญหาเกยวกบธรรมชาตเพมเตม

รหนอน ยอนเวลา ?• “รหนอน” คอสงทเชอกนวาจะเปนประตพาขามเวลาไปยงอดตหรออนาคตรวมถงเอกภพอนหางไกลได โดยภาพงายๆ ของทางลดน สามารถแสดงไดโดยการเจาะรตรงปลายแผนกระดาษ 2 รดานตรงขามกนซงแสดงถงจดทหางไกลกนในเอกภพ

• แลวมวนดานใดดานหนงใหมาซอนทบกนและหากบดเบยวเวลาดวยวธนได คนเราอาจจะกระโดดลงรหนอนแลวไปโผลยงกาลเวลาทหางออกไปหรอสถานทอนไกลโพน โดยตองผานบรเวณ “คอคอด” (throat) ของรหนอนทมลกษณะคลายทอและปลายทง 2 ดานทบานออก

• ทางลดของจกรวาลซงเชอมจดหนงในเอกภพไปยงอกจดหนงนถก เตมแตงจนตนาการจากนกเขยนนยายวทยาศาสตรใหเปนทงตวอธบายการเดน ทางขามกาลเวลาและการหลกเลยงขอจ ากดทถกก าหนดวาไมมสงใดเคลอน ทเรวกวาแสง และเหมอนเปนหนทางทดทสดส าหรบสรางยานขามเวลาแบบ "เรยลไทม" แตมนกวทยาศาสตร 2 กลมทแสดงแนวคดวาในการเดนขามมตผานรหนอนนไมใชเรองงาย

• ทงนตามหลกความไมแนนอนของไฮเซนเบรก (Heisenberg’s Uncertainty Principle) ซงเปนสวนหนงของควอนตมฟสกส (Quantum Physics) เมออนภาคเลกๆ ในระบบๆ หนงสนดวยชวงเวลาหนง (t) จะเกดพลงงาน (E) ขนมาจ านวนหนง เมอคณคาทง 2 เขาดวยกนแลวจะไดมากกวาหรอเทากบคาคงทคาหนงทเรยกวา “คาคงทของพลงค” (Planck’s constant) และถาระบบใดๆ ไมมพลงงาน (E=0) นนหมายความวาอะตอมตองสนดวยเวลาเปนอนนต (infinite)

• และตามแนวคดหนงเกยวกบรหนอน ประตขามเวลานจะเปดอยไดดวยการบรรจสงทเรยกวา “วตถอนแปลกประหลาด” (exotic matter) ลงในคอคอดรหนอนหรอบรเวณรอบๆ ซงเปนวธอนนาแปลกทเดยว แตวตถเหลานนจะถกผลกมากกวาถกดดโดยแรงโนมถวง ซงกลาวไดวามพลงงานเปนลบและมความหมายทนาปวดหวมากกวาอวกาศท วางเปลา (ไมมพลงงาน) ดงนนเพอจะอธบายวธการน นกวทยาศาสตรตองมองขามกฎฟสกสดงเดมไปสโลกของกลศาสตรควอนตม

ผลการศกษาวจยเรองรหนอน

• กลมแรกคอ ดร.สตเฟน ซ (Dr.Stephen Hsu) และโรมน บวน (Roman Buniy) แหงมหาวทยาลยโอเรกอน (University of Oregon) สหรฐซงตพมพผลงานผานเซรฟเวอรของ arXiv ได คานวาทฤษฎรหนอนแบบเดมนนอาจจะมชองโหวกได ซงนกวจยทง 2 ไดเพงพนจรหนอนแบบ “ทอ” กาล-อวกาศทมความคลาดเคลอนเลกนอยจากกฎฟสกสดงเดม และเสนอวาไมควรน าวตถแปลกประหลาดเขามารวมในการค านวณดวย

• สวนการศกษาอกดานหนงโดย ครส ฟวสเตอร (Chris Fewster) จากมหาวทยาลยแหงยอรค (the University of York) สหราชอาณาจกร และธอมส โรมน จากมหาวทยาลย เซนทรล คอนเนคตกต สเตต (Central Connecticut State University) สหรฐ

• ใชวธการทตางออกไปเพอไขปรศนาของรหนอนน โดยงานวจยของพวกเขานนอาศยพนฐานทคนอนศกษากอนหนานวาคอขอดของ รหนอนสามารถเปดรบวตถแปลกประหลาดไดเพยงเลกนอยเทานน

• ฟวสเตอรและโรมนค านวณวาแมจะสามารถสรางอะไรคลายๆ กบรหนอนได แตคอขอดของรหนอนกแคบเกนกวาจะเดนทางผานกาลเวลาได แมจะเปนไปไดในเชงทฤษฎวาหากปรบเรขาคณตของรหนอนดๆ คอขอดของรหนอนกอาจจะกวางพอทจะใหคนๆ หนงเดนทางทะลมตผานไปได

• แตวาการจะสรางรหนอนทคอขอดมรศมกวางพอทจะใหโปรตอนตวหนงผานไปไดตองปรบรายละเอยดโครงสรางในระดบ 1/1030 และรหนอนขนาดพอดตวคนนนตองปรบกนทความละเอยด 1/1060 เลยทเดยว

• อยางไรกดกยงมกลมคน ทสนบสนนแนวคดการสรางรหนอนทก าหนดสถานทและเวลาได โดยนกฟสกสคนหนงกลาววาเขามองเหนปญหาในขอสรปของทง ดร.ซและบวน ซงเขาแสดงความเหนวาการละเมดหลกการทางฟสกสจากสภาวะทไมมพลงงาน นนเกดขนในหลายปรากฏการณ แตนกวจยจากมหาวทยาลยโอเรกอนกพยายามทจะมองเพอละปญหานไป

• ส าหรบสตเฟน ฮอวกง (Stephen Hawking) นกฟสกสจากมหาวทยาลยเคมบรดจ (Cembridge University) กเปนนกวจยอกคนหนงทพยายามจะไขขอของใจเกยวกบหลมด า โดยประมาณป ค.ศ.1980 บางสงทเปนพนฐานอยภายใตกฎฟสกสนน

• จะตองปองกนรหนอนจากการใช เพอเดนทางขามเวลา ซงความคดดงกลาวเปนพนฐานของการคาดเดาของฮอวกงเกยวกบการปกปองเรองของเวลา (Hawking’s Chronology Protection Conjecture) ซงเชอวาการเดนทางยอนเวลาไมสามารถเกดขนได

ท าไมรหนอนจงถกเชอกนวาขามเวลาได O_o

เพราะตามกฏฟสกสปจจบนแลวนนไมสามารถน ามาใชอธบายรหนอน เพราะมนอยหางไกลความเปนจรงไปหนอย เราไมรวามอะไรอยหลงWormHole นกวทยาศาสตรสวนใหญคดวาเราไมสามารถก าหนด เวลา มต ต าแหนงและสถานทดานหลงรหนอนไดเลย จงมความเปนไปไดทจะไปยงต าแหนงกาลอวกาศอกจดไดดวย เพราะกาลอวกาศคอจดทเวลาและอวกาศรวมกนเปนทางเดยวแลว

อนตรายจากการขามมต

1.เรายงไมรรปแบบการปรากฏตว"ทแนนอน"ของมน 2.ความตางชนดของสสาร เพราะรหนอนนนเปนสภาพลบและแนนอนวาเราเปนสสารบวก... กฏขอเนยแหละทฉกการขามมตเปนชนๆเลย...

• 3.พลงงานมหาศาลทอยรอบๆรหนอนอาจบดขยเราจนเละหากเราขบยานพลาดไปชนมนเขา...4.ขอสดทาย การขบยานในรหนอนนนตองระวงเปนพเศษ หากเขาไป90องศาตอนขบในนนกตอง90องศา หามเฉยงแมแตองศาเดยว เพราะไมรอะไรจะเกดขนถาเราขบชนก าแพงรหนอน

ผจดท า

• 1. นางสาวชญญา แสนเสมอ เลขท 19

• 2. นางสาวหรญญการ หรญสรงค เลขท 40

• ชน ม. 6/3

แหลงอางอง• http://www.neutron.rmutphysics.com/science

news/index.php?option=com_content&task=view&id=500&Itemid=4

• http://www.manager.co.th/science/ViewNews.aspx?NewsID=9570000012940

• http://www.dek-d.com/board/view/3077107/

• http://www.mythland.org/v3/thread-4595-1-1.html