โลกคู่ขนาน

โลกคู่ขนาน

การเดินทางข้ามมิติจาก ”โลกคู่ขนาน” เพื่อไปพบตัวเราในอีกโลกหนึ่งที่คล้ายกันเป็นจินตนาการที่พบได้ทั่วไปในนิยายวิทยาศาสตร์และภาพยนตร์แนว “ไซไฟ” อีกทั้งเหตุการณ์ที่ อ.แม่จัน จ.เชียงรายซึ่งยังหาข้อสรุปไม่ได้ว่าเป็นอะไรกันแน่นั้นก็มีข้อสันนิษฐานว่ามนุษย์ต่างดาวอาจทำลายมิติจากโลกคู่ขนานเพื่อมาปรากฏตัว แต่จริงๆ แล้ว “มิติ” และ “โลกคู่ขนาน” ตามความหมายวิทยาศาสตร์นั่นคืออะไรกันแน่

ผู้จัดการวิทยาศาสตร์จะพาไปหาคำตอบกับ ดร.อรรถกฤต ฉัตรภูติ จากภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ทั้งนี้ในบางคำอธิบายเกี่ยวกับโลกคู่ขนานนั้นต้องใช้ทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่ชื่อว่า “ทฤษฎีสตริง” (String Theory) อธิบาย และในเมืองไทยก็มีเพียงไม่กี่คนที่ศึกษาทฤษฎีดังกล่าวและ ดร.อรรถกฤต ก็เป็นหนึ่งในนั้น ซึ่งได้เผยว่าการเดินทางข้ามมิติจากโลกที่มีมิติมากกว่านั้นไม่ใช่ความหมายในทางฟิสิกส์

ภาพชุด Their Past Lives Here ซึ่งหนึ่งในภาพปริศนานั้น เป็นภาพของชายคนหนึ่งที่ยืนรวมกับผู้คนมุงดูเหตุการณ์น้ำท่วม ในปี  1941 ล่าสุดสำนักข่าวต่างประเทศ รายงานถึงรูปที่สร้างความประหลาดใจแก่ผู้ที่พบเห็นคือ ชายคนดังกล่าว มีลักษณะคนในยุคปัจจุบัน โดยเขามีทรงผมล้ำสมัย สวมแว่นตาดำ ใส่เสื้อยืดสวมเสื้อแจ๊กเกตทับ ไม่ใช่แฟชั่นในยุค 70 ปีก่อนอย่างแน่นอน และที่สำคัญ กล้องถ่ายรูปที่เขาถืออยู่ เป็นปริศนาว่า เขานำมาจากแหล่งใด เพราะในยุคนั้น ยังไม่มี 

“มิติในทางฟิสิกส์ไม่ได้หมายถึงมิติลี้ลับ มิติมหัศจรรย์หรือว่าอีกโลกหนึ่ง แต่หมายถึง Dimension ในภาษาอังกฤษซึ่งมีความหมายทางคณิตศาสตร์ อย่างเช่น จุด (.) มีมิติเป็นศูนย์หรือไม่มิติ เส้นตรงก็มี 1 มิติ ส่วนพื้นที่เป็น 2 มิติ และปริมาตร 3 มิติก็เป็นสิ่งที่เราคุ้นเคยมีกว้าง ยาว สูง ในทางคณิตศาสตร์คุณสามารถมีมิติเท่าไหร่ก็ได้ แต่อวกาศหรือที่ว่างที่เราเห็นนั้นเป็น 3 มิติ” ดร.อรรถกฤตอธิบายพร้อมเพิ่มเติมว่าในการเคลื่อนที่ของวัตถุนั้นนอกจากขึ้นกับพื้นที่แล้วยังขึ้นอยู่กับเวลาด้วยซึ่งในทางคณิตศาสตร์นับเป็นอีกมิติหนึ่งได้กลายเป็น 4 มิติที่เรียกว่า “สเปซ-ไทม์” (space time) หรือ กาล-อวกาศ

ดร.อรรถกฤตกล่าวว่ามีหลายทฤษฎีที่แสดงความเป็นไปได้ว่าจะมีมากกว่า 4 มิติ โดยใน ค.ศ.1921 ธีโอดอร์ คาลูซา (Theodor Kaluza) สันนิษฐานว่ากาล-อวกาศมี 5 มิติ ซึ่งมิติที่เกินมานั้นเรียกว่ามิติพิเศษ (extra-dimension) ซึ่งคาลูซาต้องตอบให้ได้ว่ามิติดังกล่าวหายไปไหน และเขาก็มีกลวิธีในการอธิบายว่ามิติดังกล่าวขดตัวอยู่ (Compactify) กลายเป็นมิติที่เล็กมากจนมองไม่เห็น แต่การนำเสนอของคาลูซาไม่รับความสนใจนัก จนกระทั่งเริ่มมีการศึกษาแนวคิดดังกล่าวมากขึ้นในช่วงประมาณ 20 ปีที่ผ่านมา

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้น กาลอวกาศไม่จะเป็นต้องแบนราบ แต่สามารถที่จะโค้งงอได้ ถ้ามีมวลสาร หรือ พลังงานอยู่ใน space-time และแรงโน้มถ่วงก็สามารถอธิบายได้ด้วยความโค้งของอวกาศนี่เอง 

ทั้งนี้ ดร.อรรถกฤตเปรียบเทียบการขดดังกล่าวเหมือนการขดกระดาษเป็นทรงกระบอก หากรัศมีของการขดสั้นกว่าความยาวคลื่นของแสงจะไม่สามารถสะท้อนเป็นภาพออกมาให้มองเห็นได้ ซึ่งนักฟิสิกส์ก็พยายามจะพิสูจน์ว่ามิติดังกล่าวมีจริงหรือไม่ ซึ่งในอนาคตอันใกล้นี้จะมีการทดลองยิงอนุภาคด้วยเครื่องเร่งอนุภาค “แอลเอชซี” (LHC: Large-Hadron Collinder) ของห้องปฏิบัติการเซิร์น (CERN) อันเป็นองค์กรการวิจัยด้านนิวเคลียร์ ตั้งอยู่ที่สวิตเซอร์แลนด์ โดยตามหลักกลศาสตร์ควอนตัมต้องใช้พลังงานจำนวนมหาศาลเพื่อทำให้อนุภาคที่สามารถเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาคนั้นมีความยาวคลื่นสั้นลง จนเล็กพอที่จะเห็นมิติที่ขดซ่อนอยู่ได้

สำหรับการทำลายมิติหรือการทะลุมิติในทางวิทยาศาสตร์นั้นดูจะต่างจากความเข้าใจของคนส่วนใหญ่โดยสิ้นเชิง ซึ่ง ดร.อรรถกฤตอธิบายว่าในทางฟิสิกส์แล้วการทำลายมิติน่าจะหมายถึงการเร่งให้พลังงานสูงพอที่จะขยายมิติพิเศษที่นอกเหนือไปจากมิติทั้ง 4 ซึ่งขดอยู่ออกมาให้เห็นได้ เปรียบเหมือนกับเส้นลวดเล็กๆ ที่ดูเผินๆ เหมือนจะเป็นวัตถุ 1 มิติ แต่ถ้าเราเอาแว่นขยายไปสองแล้วเห็นพื้นผิวของเส้นลวด ซึ่งกลายเป็นว่าจาก 1 มิติก็เห็นเป็น 2 มิติ

ลักษณะของการทำให้กาลอวกาศบิดเบี้ยวเกิดฟองสูญญากาศรอบตัวยานขณะใช้วาร์บไดร์ฟ

ส่วนเรื่องโลกคู่ขนานนั้น ดร.อรรถกฤตกล่าวว่าส่วนหนึ่งมาจากทฤษฎีสตริงซึ่งใช้อธิบายการกำเนิดจักรวาล แต่โลกคู่ขนานนั้นแบ่งได้หลายอย่าง อย่างแรกคือโลกคู่ขนานแบบควอนตัม (quantum parallel universe) ซึ่งพัฒนามาเมื่อประมาณ ค.ศ.1957 โดยนักฟิสิกส์ชื่อ ดร.ฮิวจ์ เอเวอร์เรต (Dr.Hugh Everett) เพื่อแก้ปัญหาทางเทคนิคในทฤษฎีควอนตัมด้วยการสมมติว่ามีโลกคู่ขนานอยู่

“การวัดสำหรับควอนตัมเป็นเรื่องของความน่าจะเป็น เช่น การทอดลูกเต๋าซึ่งเปรียบเหมือนการวัด คุณอาจจะทอดได้หนึ่งหรือคุณอาจจะทอดลูกเต๋าได้สอง พอคุณทอดลูกเต๋าได้แล้ว รู้ว่าได้หนึ่ง อนาคตคุณก็จะเป็นไปตามลูกเต๋าหน้าที่คุณทอดได้หนึ่ง แต่ถ้าคุณทอดได้หก อนาคตคุณก็จะเป็นไปตามที่ทอดได้หก ระหว่างที่คุณทอดและลูกเต๋าอยู่ในถ้วย คุณครอบอยู่ คุณไม่มีทางรู้ว่าลูกเต๋าเป็นอะไร ทุกครั้งที่คุณเปิดคือคุณเลือกช้อยส์ (ตัวเลือก) ซึ่งตามทฤษฎีในกรณีนี้จะมีโลกคู่ขนานอยู่ 6 โลก ถ้าคุณเลือกได้เลขหนึ่งตัวคุณก็อยู่ในโลกหนึ่ง โดยที่เราไม่สามารถติดต่อกับโลกคู่ขนานอื่นๆ ได้เลย” ดร.อรรถกฤตยกตัวอย่างซึ่งโลกอื่นๆ ที่เราไม่เลือกนั้นก็คือโลกคู่ขนานที่เราไม่ทราบว่าคืออะไร

โลกคู่ขนานอีกประเภทที่ ดร.อรรถกฤตอธิบายคือโลกคู่ขนานแบบ String theory multi-universes แนวคิดเรื่องเอกภพคู่ขนานในกลุ่มนี้ เป็นแนวคิดที่ได้มาจากทฤษฎีเส้นเชือก (String Theory) ซึ่งเป็นทฤษฎีที่สร้างขึ้นมาเพื่อที่จะอธิบายธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงในระดับพลังงานสูงๆ ซึ่งเพียงทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ที่ใช้อธิบายแรงดังกล่าวไม่สามารถแก้ปัญหาสำคัญๆ ที่พบในการศึกษาจักรวาลวิทยาได้ เช่น ปัญหาเช่น ปัญหาสสารมืด (Dark matter problem) และปัญหาพลังมืด (Dark Energy problem) เป็นต้น ทั้งนี้ในวิชาฟิสิกส์แบ่งแรงออกเป็น 4 ชนิดคือแรงโน้มถ่วง แรงแม่เหล็กไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์แบบอ่อน และแรงนิวเคลียร์แบบเข้ม แต่ในบรรดาแรงทั้งหมดเราเข้าใจแรงโน้มถ่วงน้อยที่สุด

                                อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์

“อย่างไรก็ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพก็มีข้อจำกัด เพราะไม่สามารถอธิบายพฤติกรรมของแรงโน้มถ่วง ในสถานะการที่มีพลังงานสูงๆได้ เช่น ถ้าต้องการอธิบายการกำเนิดของเอกภพเป็นต้น นอกจากนี้ในปัจจุบันการศึกษาจักรวาลโดยอาศัยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปไม่สามารถตอบปัญหาสำคัญๆ เช่น ปัญหาสสารมืดและปัญหาพลังมืด ได้ นักฟิสิกส์จึงต้องการทฤษฎีอื่นเพื่อที่จะช่วยเสริมในจุดที่ทฤษฎีควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพไม่สามารถอธิบายได้ ซึ่งทฤษฎีสตริง ก็เป็นตัวเลือกหนึ่งของทฤษฎีดังกล่าว”

“ในทฤษฎีสตริง อนุภาคถูกอธิบายว่ามีลักษณะเป็นเส้นเชือกหนึ่งมิติ โดยการสั่นของเส้นเชือกนี้ทำให้เกิดเป็นตัวโน้ตต่างๆ ตัวโน้ตหนึ่งตัวสามารถแทนอนุภาคได้หนึ่งตัว ตัวโน้ตที่ต่างคีย์กันก็จะให้อนุภาคที่ต่างชนิดกัน ในการที่จะให้ทฤษฎีสตริงมีคุณสมบัติทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสม นักฟิสิกส์พบว่าจำนวนมิติของเอกภพจะต้องมีถึง 10 มิติคือ เวลาหนึ่งมิติและอวกาศอีก 9 มิติ ยิ่งไปกว่านั้นในในทฤษฎีเอ็ม (M-theory) ซึ่งเป็นทฤษฎีที่พัฒนาต่อมาจากทฤษฎีเส้นเชือก กาล-อวกาศอาจจะมีได้ถึง 11 มิติ คือเวลา 1 มิติและอวกาศอีก 10 มิติ แต่ในเอกภพของเรานั้น เราสังเกตจำนวนมิติได้เพียงแค่ 4 มิติ ทฤษฎีสตริงจึงอธิบายว่ามิติที่เกินมาหรือมิติพิเศษ (Extra dimension) นั้นขดตัวอยู่โดยที่ขนาดของมันเล็กมากจนเราไม่สามารถสังเกตได้”

ส่วนแนวคิดเรื่องสุดท้ายเกี่ยวกับโลกคู่ขนานคือ Inflation multi-universes ซึ่งเป็นแนวคิดที่พัฒนามาจากการศึกษาจักรวาลวิทยา (cosmology) หรือการศึกษาเกี่ยวกับการกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพ ดร.อรรถกฤตได้อธิบายว่าจุดกำเนิดของเอกภพเริ่มมาจาก “บิ๊กแบง” แต่เนื่องจากความรู้ที่เรามีอยู่จำกัดในปัจจุบันทำให้เราไม่สามารถเข้าใจการกำเนิดของเอกภพได้ดีนัก อังเดร ลินเด (Andre Linde) นักฟิสิกส์จึงได้เสนอทฤษฎีโลกคู่ขนานแบบ “บับเบิล” (bubble universe theory)

ดร.อรรถกฤตอธิบายถึงแนวคิดของทฤษฎีดังกล่าวว่าภายหลังเหตุการณ์บิ๊กแบง เอกภพมีพลังงานและความหนาแน่นสูงมาก และกาล-อวกาศมีความผันผวนสูงมากคือมีความไม่ต่อเนื่องเป็นเนื้อเดียวกัน เพราะมีการสั่นอย่างรุนแรง คล้ายกับน้ำเดือดแล้วมีฟองผุดขึ้นมา หากการสั่นดังกล่าวรุนแรงมากอาจทำให้กาล-อวกาศบางส่วนหลุดออกมาได้ เรียกว่า “ควอนตัมโฟม” (quantum foam) หรือ “ควอนตัมบับเบิล” (quantum bubble)

ทฤษฎีบิกแบง เสนอโดย Lemaitre ซึ่งกล่าวว่า ณ จุดเริ่มต้นของเอกภพ

“ได้ข้อสรุปว่าอวกาศแบบนี้เกิดขึ้นได้ ที่น่าสนใจคือว่าบับเบิลพวกนี้มีโอกาสเกิดได้หลายฟอง เหมือนน้ำเดือดก็มีฟองอากาศได้หลายฟอง แต่ละฟองก็เจริญเติบโตไปเป็นจักรวาลที่ต่างกัน เป็นอีกจักรวาล อีกเอกภพที่ต่างกัน ทุกวันนี้จักรวาลของเราก็ขยายตัวใหญ่ขึ้นๆ ถ้าตามทฤษฎีนี้ก็อาจจะมีจักรวาลอื่น แต่ว่าจักรวาลอื่นอาจจะมีค่าคงที่ทางฟิสิกส์ซึ่งไม่เหมือนกับเราเลย เช่น ประจุอิเล็กตรอนอาจจะไม่เท่านี้ ค่าคงที่แรงโน้มถ่วงของนิวตันอาจจะเปลี่ยนไป หรือว่าจำนวนมิติของเอกภพอาจจะไม่เท่ากับ 3+1 แต่เป็น 1+1 อะไรอย่างนี้ มันมีโอกาสจะเกิดได้ต่างๆ กัน เราเพียงแต่โชคดีที่มาอยู่ในนี้ที่เป็นสเปซ(อวกาศหรือที่ว่าง) 3 มิติ +1 ซึ่งเป็นมิติของเวลา”

“การที่เราเป็นสิ่งมีชีวิตอยู่อย่างที่เป็นอยู่ขณะนี้ได้ เพราะเราโชคดีที่เกิดในเอกภพที่มีค่าคงที่ทางฟิสิกส์อย่างที่มันควรเป็น ปฏิกิริยาเคมีเกือบทั้งหมดเกิดขึ้นเพราะอันตรกิริยาทางไฟฟ้าของอิเล็กตรอน ถ้าประจุไฟฟ้าเกิดมีค่าที่ต่างไปจากนี้ พันธะเคมีอาจจะเกิดไม่ได้เลย เมื่อพันธะเคมีเกิดไม่ได้ สารอินทรีย์ก็ไม่สามารถสร้างขึ้นมาได้ในธรรมชาติ และก็จะไม่มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้น หรือถ้ามีก็อาจจะมีสิ่งมีชีวิตในรูปแบบอื่น แต่ว่าไม่เหมือนเราแน่นอน เพราะฉะนั้นถ้าคุณข้ามจักรวาล "บับเบิล" ของเราไปจักรวาลบับเบิลของคนอื่นก็จะมีปัญหาล่ะ เพราะกฎทางฟิสิกส์อาจจะต่างกัน คุณอาจจะตายไปเลยก็ได้ ซึ่งก็ดูไม่ค่อยมีประโยชน์เท่าไหร่ที่จะข้ามไปยังโลกอื่น เพราะเราอยู่ในที่ซึ่งเหมาะกับเราแล้ว”

อย่างไรก็ดี ดร.อรรถกฤตกล่าวว่าแนวคิดเกี่ยวกับโลกคู่ขนานและมิติที่ขดซ่อนตัวนั้นยังเป็นเพียงทฤษฎีซึ่งอาจจะจริงหรือไม่จริงก็ได้ ซึ่งนักฟิสิกส์ไม่ได้สนใจว่าสิ่งเหล่านั้นจะมีจริงหรือไม่แต่สนใจเพียงการอธิบายธรรมชาติเท่านั้น