กำเนิดของจักรวาล ?

การเกิดขึ้นของชีวิตแรกเริ่ม ?

นักวิทยาศาสตร์คนแรกของโลก ?

“วิทยาศาสตร์ ทันโลก ทันชีวิต” เริ่มต้นมาพบกับท่านผู้อ่านเป็นประจำที่นี่ ทุกวันอาทิตย์เว้นวันอาทิตย์ กับ 3 เรื่องเกี่ยวกับ “การเริ่มต้น” ที่สำคัญทางวิทยาศาสตร์ เป็นการเปิดตัว “ตั้งหลัก” กับท่านผู้อ่าน เพื่อที่ “เรา” จะเดินทางไปด้วยกัน บนถนนสายการแสวงหาและแบ่งปัน ความรู้ความคิดดี ๆ ที่จะเป็นประโยชน์มิใช่เพื่อตัวเราเท่านั้น อย่างมีความสุขและ (หวังว่า) อย่างสร้างสรรค์

เราไปเริ่มต้นกันเลยกับเรื่องแรก เกี่ยวกับการก่อกำเนิดของจักรวาล

กำเนิดของจักรวาล

อย่างน่าสนใจ “กำเนิดของจักรวาล” เป็นคำถามอย่างเป็นวิทยาศาสตร์จริง ๆ ที่เกิดขึ้นในศตวรรษที่ 20

อย่างเร็ว ๆ ความรู้ความคิดถึงล่าสุดเกี่ยวกับกำเนิดของจักรวาล ที่ “ยอมรับ” กันมากที่สุด คือ จักรวาลมีกำเนิดแบบ “บิกแบง” (Big Bang) เมื่อประมาณ 13,800 ล้านปีก่อน ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป (general theory of relativity) ของไอน์สไตน์ ที่ไอน์สไตน์ตั้งขึ้นมาเมื่อปี ค.ศ. 1915 และจากหลักฐานการค้นพบโดย เอ็ดวิน ฮับเบิล (Edwin Hubble : ค.ศ. 1889-1953) ผ่านกล้องโทรทรรศน์เมื่อปี ค.ศ. 1929 ว่า จักรวาลประกอบด้วยกาแล็กซีมากมาย และจักรวาลกำลังขยายตัว

นอกเหนือไปจากทฤษฎีกำเนิดจักรวาลแบบบิกแบงแล้ว ก็มีทฤษฎีเกี่ยวกับกำเนิดของจักรวาล ที่แตกต่างออกไปอีกทฤษฎีหนึ่ง คือ ทฤษฎีกำเนิดจักรวาลแบบสภาวะคงที่ (Steady State Theory) เสนอเมื่อปีค.ศ. 1948 โดย เฟรด ฮอยล์ (Fred Hoyle : ค.ศ. 1915-2001) เฮอร์แมน บอนดี (Herman Bondi : ค.ศ. 1919-2005) และ โทมัส โกลด์ (Thomas Gold : ค.ศ. 1920-2004)

จริง ๆ แล้ว ตามทฤษฎีจักรวาลแบบสภาวะคงที่ จักรวาลมิได้มีการก่อกำเนิดดังเช่นทฤษฎีกำเนิดจักรวาลแบบบิกแบง เพราะตาม (อีกที) ทฤษฎีจักรวาลแบบสภาวะคงที่ จักรวาลมีสภาพการดำรงอยู่เป็นดังที่เป็นอยู่ตลอดมา อย่างตรง ๆ ก็คือ จักรวาลมิได้มีจุดก่อกำเนิดดังบิกแบง และก็จะไม่มีวาระสุดท้ายอีกด้วย

อย่างแน่นอน ก็ต้องมีการตั้งคำถามว่า ถึงแม้จักรวาลจะมีสภาวะคงที่ แต่ก็น่าจะต้องมี “ที่มา” และ “ที่จะไป” อย่างเป็นวิทยาศาสตร์มิใช่หรือ ?

ตลอดชั่วชีวิตของทั้งสามนักดาราศาสตร์ ผู้ตั้งทฤษฎีจักรวาลแบบสภาวะคงที่ ก็พยายามหาคำตอบ แต่ก็ไม่มีคำตอบที่ลงตัว

ทว่า ก็มีคำตอบสำหรับคำถามว่า แล้วทฤษฎีจักรวาลแบบสภาวะคงที่ จะอธิบายหลักฐานการขยายตัวของจักรวาลที่ปฏิเสธไม่ได้อย่างไร ?

คำตอบคือ ถึงแม้จักรวาลจะมีสภาพรวมแบบคงที่ แต่การขยายตัวของจักรวาลที่เกิดขึ้น เป็นผลจากการ “ก่อกำเนิด” ของอนุภาคใหม่ ที่เกิดขึ้นเป็นประจำ และการเกิดขึ้นของอนุภาคใหม่ ก็จะแทรกขึ้นมาในอวกาศ ผลักดันให้อวกาศรอบอนุภาคขยายตัวออกไป

เป็นคำอธิบายที่ “เป็นไปได้” แต่ก็ค่อนข้าง “อ่อน” ที่จะอธิบายการขยายตัวอย่างรวดเร็วของจักรวาล ในอัตราอย่างที่เป็นระบบชัดเจน

 ผลคือ ในปัจจุบัน ทฤษฎีจักรวาลแบบสภาวะคงที่ก็ “ยังไม่ตาย” เพราะมีนักวิทยาศาสตร์เป็นจำนวนไม่น้อย ที่กำลังทำงานหาคำตอบที่ “แข็งขัน” ขึ้นอีก เพื่ออธิบายการขยายตัวของจักรวาล…

รวมทั้งโจทย์ใหญ่ที่นักวิทยาศาสตร์ฝ่ายผู้เชื่อในทฤษฎีสภาวะคงที่ ก็ยังกำลังทำงานหาคำตอบอยู่ คือ ถึงแม้จักรวาลจะมีสภาวะคงที่ แต่ทุกสิ่งที่เกิดขึ้น อย่างเป็นวิทยาศาสตร์แล้ว ก็ล้วนต้องมีที่มา ซึ่งก็ยังเป็นโจทย์ท้าทายนักวิทยาศาสตร์ฝ่ายสภาวะคงที่ต่อไป

แล้วทฤษฎีกำเนิดจักรวาลแบบบิกแบง เป็นอย่างไร ?

อย่างเร็ว ๆ ตามทฤษฎีกำเนิดจักรวาลแบบบิกแบง จักรวาลมีกำเนิดจากบางสิ่งบางอย่างเรียก “ซิงกูลาริตี” (singularity) มีขนาดเสมือนกับเป็นสูญ แต่มีความหนาแน่นมหาศาลเป็นอนันต์ แล้วก็เกิดการเปลี่ยนแปลงใหญ่ คือ การขยายตัวอย่างรวดเร็วเสมือนกับการระเบิด เป็นจุดเริ่มต้นของสรรพสิ่ง รวมทั้ง “เวลา” ด้วย

หลังจากนั้น อนุภาคที่มนุษย์รู้จักจึงกำเนิดขึ้น เริ่มจากควาร์ก อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน อะตอม ดวงดาว และกาแล็กซี รวมกันเป็นจักรวาลที่มนุษย์เรารู้จักในปัจจุบัน

ถึงแม้ทฤษฎีกำเนิดจักรวาลแบบบิกแบง จะเป็นทฤษฎีหลักการก่อกำเนิดของจักรวาลอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน แต่ก็ยังมีประเด็นปัญหามากมายใหญ่ ๆ คือ

* “ซิกูลาริตี” ที่เป็นปฐมบรมที่มาของจักรวาล จริงๆ แล้ว คืออะไร ? มีที่มาอย่างไร ?

* อะไรมาก่อน “ซิกูลาริตี” ?

* อะไรทำให้เกิด “บิกแบง” ?

* ทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป ก็ยังเป็นทฤษฎีที่ไม่สมบูรณ์ เพราะยังขัดแย้งกับทฤษฎีควอนตัม ซึ่งก็เป็นทฤษฎีสำคัญสำหรับปรากฎการณ์หรือส่วนของจักรวาลที่มีขนาดเล็ก เกี่ยวกับพลังงานที่ต่ำ ตรงกันข้ามกับทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไป ซึ่งเกี่ยวข้องกับส่วนของจักรวาลระดับใหญ่ พลังงานสูง

การเกิดขึ้นของชีวิตแรกเริ่ม ?

จากเรื่องใหญ่ที่สุดของเราวันนี้ คือ กำเนิดของจักรวาล มาสู่เรื่องต่อเนื่องอย่างเป็นธรรมชาติ คือ กำเนิดของชีวิต ซึ่งมี 2 ประเด็นที่แยกย่อย แต่เกี่ยวเนื่องกัน คือ กำเนิดชีวิตแรกเริ่มในจักรวาล กับกำเนิดของชีวิตแรกเริ่มบนโลก

บทสรุปและข้อสังเกตอย่างเร็ว ๆ สำหรับเรื่องกำเนิดของชีวิตทั้ง 2 ประเด็น คือ 

หนึ่ง : ทั้งเรื่องกำเนิดแรกเริ่มของชีวิตในจักรวาล กับกำเนิดของชีวิตบนโลก มีจุดร่วมสำคัญ คือ การเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต จากสิ่งไม่มีชีวิต เพราะทั้งในจักรวาลแรกเริ่ม และบนโลกของเราแรกเริ่ม (เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว) ล้วนมีเฉพาะสิ่งไม่มีชีวิต

การเกิดขึ้นของชีวิตบนโลก จึงเป็นหลักฐานชัดเจนว่า สิ่งมีชีวิต เกิดขึ้นได้จริงจากสิ่งไม่มีชีวิต

สอง : การทดลองโดยสแตนลีย์ มิลเลอร์ (Stanley Miller) เมื่อปี ค.ศ. 1953 ซึ่งจำลองสภาพบรรยากาศของโลกก่อนมีสิ่งมีชีวิต ที่ได้ผลออกมาเป็นกรดอะมิโน หน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต แสดงให้เห็นว่า กระบวนการที่มีอยู่ในธรรมชาติสามารถทำให้สิ่งมีชีวิตกำเนิดขึ้นได้จริง

สาม : รูปแบบของสิ่งมีชีวิตบนโลก เป็นชีวิตแบบคาร์บอน ประกอบด้วยธาตุพื้นฐานสำคัญ 5 ชนิด คือ คาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน ซัลเฟอร์ และฟอสฟอรัส

คำถาม : แล้วชีวิตในจักรวาล ดังเช่นชีวิตในโลก (ดาวเคราะห์) อื่น ๆ จำเป็นจะต้องเป็นชีวิตแบบคาร์บอนดังเช่นบนโลกหรือไม่ ?

คำตอบที่ยอมรับกันโดยทั่วไป คือ ไม่!

ชีวิตบนโลกเป็นชีวิตแบบคาร์บอน ชีวิตบนโลกอื่น อาจเป็นชีวิต (เช่น) แบบซิลิคอน ซึ่งมีสภาพทางกายภาพ และระบบการดำรงชีวิตแตกต่างกับมนุษย์โลก แต่มีคุณสมบัติของ “สิ่งมีชีวิต” ร่วมกัน ดังเช่น การสืบพันธุ์หรือการขยายพันธุ์

สี่ : แล้วชีวิตในจักรวาล จะมีความประหลาดพิสดารได้แค่ไหน ?

คำตอบที่ผู้เขียนเชื่อว่า เป็นไปได้ คือ ชีวิตในจักรวาล จะมีความประหลาดพิสดารได้เหนือจินตนาการของนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์

บางที อาจมีสิ่งมีชีวิตที่กำเนิดมาตั้งแต่เริ่มต้นกำเนิดของชีวิตแรกในจักรวาล ที่ยังดำรงอยู่...ในปัจจุบัน!

นักวิทยาศาสตร์คนแรกของโลก ?

จากเรื่องใหญ่ที่สุด คือ กำเนิดของจักรวาล ลงมาถึงเรื่องกำเนิดแรกเริ่มของชีวิตในจักรวาลและบนโลก แล้วก็มาถึงเรื่องของมนุษย์ ผู้ไขความลับของจักรวาล และกำเนิดของชีวิต คือ นักวิทยาศาสตร์

ใครคือ นักวิทยาศาสตร์คนแรกของโลก ?

หลายชื่อพลันโผล่ขึ้นมาทันที

* เธลีส (Thales : ประมาณ 626-548 ปีก่อน ค.ศ.) กรีก ผู้สร้างทฤษฎีสามเหลี่ยมมุมฉาก

* เดโมคริตุส (Democritus : 460-370 ปีก่อน ค.ศ.) กรีก ผู้ให้กำเนิดทฤษฎีอะตอม

* อริสโตเติล (Aristotle : 384-322 ปีก่อน ค.ศ.) กรีก ผู้แยกสัตว์เป็นสัตว์มีและไม่มีกระดูกสันหลัง

แต่ ไอแซก อาซิมอฟ (Asimov’ s Biographical Encyclopedia of Science and Technology , Isaac Asimov , Pan Books , 1975) และแหล่งเรียนรู้ประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์ ดังเช่น ปทานุกรมวิทยาศาสตร์จำนวนมาก ยกตำแหน่งนักวิทยาศาสตร์คนแรกแก่ อิมโฮเทป (Imhotep)

ประวัติเรื่องราวชีวิตของอิมเทป มีบันทึกไว้น้อยมาก แต่ผลงานของเขายิ่งใหญ่และยืนยงอยู่ถึงปัจจุบัน

ตามหลักฐานที่ปรากฏ อิมโฮเทปเป็นที่ปรึกษาของฟาโรห์โซเซอร์ (Zoser) เกิดใกล้ ๆ กับเมืองเมมฟิส ไม่ปรากฎช่วงที่มีชีวิตอยู่ แต่มีผลงานที่ปรากฏอยู่ระหว่าง 2,980-2,950 ปีก่อน ค.ศ. ก่อนยุคสมัยของเธลีส ประมาณกว่า 2,000 ปี

อิมโฮเทปมีความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติ ดาราศาสตร์ การแพทย์โบราณและการก่อสร้างเป็นอย่างดี ผลงานที่เชื่อกันว่า เป็นผลงานของอิมโฮเทป คือ พีระมิดแบบขั้นบันได ขนาดใหญ่แห่งแรกของอียิปต์ ที่หมู่บ้านซัคคารา (Sakkara) ใกล้ ๆ กับเมืองเมมฟิสของอียิปต์โบราณ โดยที่เขาเป็นทั้งคนออกแบบและควบคุมการก่อสร้าง ซึ่งหมายความว่า เขาต้องมีความรู้ทางด้านดาราศาสตร์เป็นอย่างดีด้วย เพราะโครงสร้างของพีระมิดขนาดใหญ่ ล้วนถูกออกแบบให้มีความเชื่อมโยงกับโครงสร้างและการเคลื่อนที่ของดาวหรือกลุ่มดาวในท้องฟ้า

จากผลงานเกี่ยวกับการก่อสร้าง ทำให้อิมโฮเทปได้รับการยกย่องจากชาวอียิปต์ให้เป็นบุตรแห่ง “พทาห์” (Ptah) เทพเจ้าช่างฝีมือและสถาปัตยกรรม 

ส่วนผลงานด้านการแพทย์ ทำให้อิมโฮเทปมีชื่อเสียง จนกระทั่งได้รับการยกย่องจากชาวกรีก ให้เป็นเทพเจ้าแห่งการแพทย์ ชื่อ แอสคลีเพียส (Asclepius) มีคทาประจำกายซึ่งมีงูพันอยู่รอบคทาหนึ่งตัว เรียก “คทาแอสคลีเพียส” (Rod of Asclepius)

ถึงปัจจุบัน พีระมิดแบบขั้นบันไดที่อิมโฮเทปสร้าง ยังยืนยงท้าทายกาลเวลาอยู่ และได้รับการขึ้นทะเบียนโดยยูเนสโกเป็นแหล่งมรดกโลก (World heritage site) เมื่อปี ค.ศ. 1979 และวงการแพทย์ในหลายประเทศทั่วโลกรวมทั้งประเทศไทยด้วย ก็ยึดถือ “คทาแอสคลีเพียส” เป็นสัญลักษณ์แห่งการแพทย์

จากการตั้งหลักกับ “3 ที่สุดแห่งการเริ่มต้น” แล้วอย่างไรต่อ ?

ถนนข้างหน้า ผู้เขียนมองเห็นสิ่งดี ๆ ...งดงาม...รออยู่ข้างหน้ามากมาย และก็เห็นสิ่งเลวร้าย...น่าสะพรึงกลัว...รอเป็นกับดักอยู่มากมายเช่นกัน

ความตั้งใจของผู้เขียน คือ ติดตามเรื่องราวความเคลื่อนไหวและเหตุการณ์หรือประเด็นสำคัญทางวิทยาศาสตร์ ที่มีผลทั้งเชิงบวกและลบต่อมนุษย์ นำมาเล่าสู่ท่านผู้อ่าน ด้วยเป้าหมายสำคัญที่สุด คือ “การติดปัญญากับสังคมไทย”

หรือท่านผู้อ่านเห็นว่า ผู้เขียนจะทำอะไรได้อีก เพื่อที่เราคนไทย จะก้าวเดินไปข้างหน้าด้วยกันอย่าง...มีปัญญา...และสติ ?