จาก Einstein ถึง Hawking และ Black hole radiation
ในหัวข้อที่แล้วเราได้คุยกันพอหอมปากหอมคอ เกี่ยวกับทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์
และความสำเร็จอันงดงามของทฤษฏีที่ว่า อย่างไรก็ตามบทความนี้คงจะสมบูรณ์ไปไม่ได้ ถ้า
จะไม่กล่าวถึงอีกทฤษฏีหนึ่งซี่งมีความสำคัญไม่แพ้กันในฟิสิกส์สมัยใหม่ นั่นคือทฤษฏีควอนตัม
นั่นเอง (Quantum Theory) ควอนตัมฟิสิกส์นั้นมีการพัฒนามาพร้อมๆ กับทฤษฏีสัมพันธ์ภาพ
และประสบความสำเร็จ อย่างมากในการอธิบายธรรมชาติของระดับสเกลเล็กๆ หรือที่เรียกว่า
Microscopics เทคโนโลยีที่สำคัญในปัจจุบัน ล้วนมีรากฐานมาจากความเข้าใจควอนตัม ไม่ว่า
จะเป็นการค้นพบ ทรานซิสเตอร์ แผงโซลาเซลล์ ฯลฯ
แต่กระนั้นก็ตามจุดอ่อนที่สำคัญที่สุดของควอนตัมคือ ไม่สามารถอธิบายธรรมชาติของแรง
โน้มถ่วงได้ แม้ว่าจะมีความพยายามมานานกว่า 50 ปีแล้วก็ตาม ในทางกลับกันทฤษฏีสัมพัทธ์
ภาพ แม้จะอธิบายแรงโน้มถ่วงได้ แต่ก็ล้มเหลวที่จะอธิบายปรากฏการณ์อื่นๆ เช่นแรงแม่เหล็ก
ไฟฟ้า และแรงนิวเคลียร์ ตัวไอน์สไตน์นั้นใช้เวลาช่วงสุดท้ายของเขา พยายามที่จะอธิบายแรง
ที่เหลือเข้ากับแรงโน้มถ่วง โดยหลีกเลี่ยงควอนตัมฟิสิกส์ ไอน์สไตน์เรียกทฤษฏีของเขาว่า
Unifined Field Theory แต่ทฤษฏีดังกล่าวไม่ประสบความสำเร็จเท่าไหร่นัก จะด้วยเหตุผลใดก็
ตามแต่ ไอน์สไตน์ ดูจะไม่สนใจปัญหาที่สำคัญกว่าและยังไม่มีใครทราบคำตอบจนทุกวันนี้ นั่น
คือการรวมทฤษฏีควอนตัม เข้ากับ สัมพันธภาพทั่วไป(หรือแรงโน้มถ่วงนั่นเอง) เราจะกลับมา
คุยกันเรื่องนี้อีกครั้งหนึ่ง แต่ตอนนี้มาคุยกันก่อนว่าหลุมดำเข้ามา เกี่ยวข้องได้อย่างไร
หลุมดำ...ดำจริงๆหรือ ???
คำกล่าวที่ว่า "ช่วงเวลาที่ยากลำบากที่สุดของนักวิทยาศาสตร์ เป็นช่วงเวลาที่รุ่งเรืองของ
วิทยาการ" ดูเป็นความจริงอยู่ไม่น้อย ทศวรรษที่ 70 นั้นเป็นยุคทองของหลุมดำ ความรู้ความ
เข้าใจใหม่ๆของหลุมดำถูกค้นพบมากมาย ในหลายๆความรู้นั้นมาจากนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง
ซึ่งกำลังอยู่ในช่วงเวลาที่ทรมานที่สุดในชีวิต ดร. สตีเฟน ฮอว์คิงค์ ( Stephen Hawking )
 |
" เจ้าพ่อ Black Hole "
สตีเฟน ฮอว์คิงค์ แห่งมหาวิทยาลัย Cambridge ผู้แต่งหนังสือเรื่อง The Brief History of Time
|
Hawking นั้นได้รับความทุกข์ทรมานจากโรค Motor neurone disease ซึ่งเป็นโรคที่ร้ายแรง
ตามปกติผู้ที่ป่วยด้วยโรคร้ายนี้ จะเสียชีวิตภายในเวลาไม่นาน แต่สิ่งที่มหัศจรรย์ก็เกิดขึ้น คือ
ไม่เพียงแต่ที่เขาจะสามารถมีชีวิตอยู่ได้จนถึงปัจจุบัน แต่ยังสามารถสร้างผลงานวิจัยทางวิทยา
ศาสตร์ ได้อย่างน่าทึ่ง นับเป็นตัวอย่าง ของบุคคลที่ไม่ยอมจำนนต่อโชคชะตา น่านับถือเป็น
อย่างยิ่ง ผลงานที่สำคัญที่สุดของเขาเรื่องหนึ่งคือการศึกษาคุณสมบัติทางเทอร์โมไดนามิกส์
ของหลุมดำ Hawking กับนักฟิสิกส์ชาว อิสราเอลชื่อ Jacob Bekenstein ได้พบว่าอุณหภูมิ
ของหลุมดำนั้น ไม่ได้ เป็นศูนย์ การค้นพบนี้กลับทำความกลุ้มใจให้ Hawking เป็นอย่างมาก
เหตุเพราะว่า ตามธรรมชาติแล้ววัตถุใดก็ตามที่มีอุณหภูมิไม่เป็นศูนย์ จะต้องแผ่รังสีความ
ร้อนออกมาในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่เราทราบกันดีว่าไม่มีสิ่งใดแม้แต่แสงที่จะหลุด
รอดออกมาจากขอบฟ้าเหตุการณ์ (Even Horizon) ของBlack Hole ดังนั้นการที่หลุมดำจะ
ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาได้นั้นจึงไม่น่าจะถูกต้องนัก แต่แล้วในที่สุด Hawking ก็พบ
ทางออกของปัญหานี้ แฮะๆ... คงพอจะเดากันได้ใช่ไหมครับ คำตอบอยู่ที่ทฤษฏีควอนตัม
นั่นเอง | 
