head-mtwatsaischool
ยินดีต้อนรับเข้าสู่เว็บไซต์ โรงเรียนมัธยมวัดไทรราษฎร์อุปถัมภ์
วันที่ 8 พฤษภาคม 2021 10:42 AM
head-mtwatsaischool
โรงเรียนมัธยมวัดไทรราษฎร์อุปถัมภ์
หน้าหลัก » นานาสาระ » ดาราจักร ที่เร็วที่สุดใน จักรวาล สามารถทำความเร็วได้ถึง 2.3 เท่าของแสงทำไมไม่ทำลายทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ดาราจักร ที่เร็วที่สุดใน จักรวาล สามารถทำความเร็วได้ถึง 2.3 เท่าของแสงทำไมไม่ทำลายทฤษฎีสัมพัทธภาพ

อัพเดทวันที่ 8 กุมภาพันธ์ 2021

ดาราจักร ที่เร็วที่สุดใน จักรวาล สามารถทำความเร็วได้ถึง 2.3 เท่าของแสงทำไมไม่ทำลายทฤษฎีสัมพัทธภาพ

จักรวาล

จักรวาล ดาราจักร ที่เร็วที่สุดในจักรวาลสามารถทำความเร็วได้ถึง 2.3 เท่าของแสงทำไมไม่ทำลายทฤษฎีสัมพัทธภาพ มีกาแลคซีจำนวนมาก ประมาณ 2 ล้านล้าน ดาราจักรนอกโลกที่ใกล้ที่สุดอยู่ห่างจากทางช้างเผือกเพียงหลายหมื่นปีแสง และ กาแล็กซีนอกโลกที่ไกลที่สุดอยู่ห่างออกไปหลายหมื่นล้านปีแสง ในกาแลคซีเหล่านี้ สเปกตรัมส่วนใหญ่จะแสดงการเปลี่ยนสีแดง และ ยิ่งระยะห่างออกไปมากเท่าใดค่าการเปลี่ยนสีแดงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น นั่นหมายความว่ากาแลคซีนอกกาแลคซีกำลังจะห่างออกไป และ ยิ่งอยู่ห่างออกไปมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งเคลื่อนที่ออกไปเร็วขึ้นเท่านั้น

หากกาแลคซีนอกโลกอยู่ห่างจากทางช้างเผือก มากพอความเร็วในการถอยร่นของพวกมันอาจสูงกว่าความเร็วแสงด้วยซ้ำ อย่างไรก็ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ยังชี้ให้เห็นว่าไม่มีความเร็วใดสามารถเกินความเร็วแสงได้ ดังนั้นความเร็วถอยหลังเข้าคลองของ กาแลคซี จะสูงกว่าความเร็วแสงได้อย่างไร เหตุใดความเร็วเหนือแสงดังกล่าวจึงไม่ขัดกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ความเร็วของแสงจะไม่มีใครเทียบได้อย่างไร ทฤษฎีสัมพัทธภาพเป็นหัวข้อที่ทุกคนชอบพูดถึง แต่ทฤษฎีนี้อาจทำให้เข้าใจผิดได้ง่าย มีความเร็วสูงสุดในจักรวาลซึ่งก็คือความเร็วสุญญากาศของแสงค และ เมื่อวัตถุมีมวลนิ่งแล้ว จะไม่สามารถเข้าถึงความเร็วของแสงได้นับประสาความเร็วแสงยิ่งยวดสิ่งที่มีมวลนิ่งเป็นศูนย์เท่านั้นที่สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงได้

ควรสังเกตว่า เมื่อเราพูดถึงความเร็วโดยปกติ ที่สัมพันธ์กับพื้นที่คงที่ในพื้นที่ แต่ถ้าวัตถุ 2 ชิ้นอยู่ในพิกัดอวกาศที่แตกต่างกัน เมื่อพูดถึงความเร็วคุณต้องใส่ใจกับปัจจัยสำคัญคือความโค้ง และ วิวัฒนาการของเวลาอวกาศซึ่งเป็นหมวดหมู่ที่กล่าวถึงโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป

ขอบเขตของการประยุกต์ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ คือพื้นที่ที่คงที่ และ ราบเรียบโดยไม่มีความโค้ง แต่ในความเป็นจริงจักรวาลเต็มไปด้วยสสาร และ พลังงาน เมื่อมีสสาร และ พลังงานโครงสร้างของอวกาศ เวลาจะเปลี่ยนไปตลอดเวลา ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งเชิงพื้นที่

รอบวัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่เช่นดาวฤกษ์อวกาศจะโค้งงอวัตถุในอวกาศโค้งนี้จะเร่งความเร็วเพื่อเข้าใกล้วัตถุท้องฟ้าขนาดใหญ่ และ แสดงผลของแรงโน้มถ่วงนี่คือคำอธิบายของแรงโน้มถ่วงโดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แม้ว่าวัตถุจะไม่เคลื่อนที่เมื่อเทียบกับโครงสร้างของอวกาศ แต่ก็จะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างอวกาศ ช่องว่างเปรียบเสมือนสายพานลำเลียง แม้ว่าวัตถุบนสายพานลำเลียงจะไม่เคลื่อนที่สายพานลำเลียงที่เคลื่อนที่ก็จะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับวัตถุที่อยู่บนสายพาน

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป กาแลคซีสามารถถอยหลังได้เร็วกว่าแสง ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปในเอกภพแบบไอโซทรอปิก และ สม่ำเสมอเป็นไปไม่ได้ที่เวลา และ อวกาศจะหยุดนิ่งจักรวาลกำลังยุบหรือขยายตัว แต่ไอน์สไตน์ไม่ยอมให้สิ่งนี้เกิดขึ้ นในช่วงแรกเขาแนะนำค่าคงที่ของจักรวาลเข้าในทฤษฎีนี้เพื่อรักษา สถานะคงที่ของเวลา และ อวกาศ

ในช่วงทศวรรษที่ 1920 ฮับเบิลได้ทำการศึกษารายละเอียด สเปกตรัมของกาแลคซี พบว่ากาแลคซีในเอกภพไม่ได้มีการเปลี่ยนสีน้ำเงินครึ่งหนึ่ง และ เปลี่ยนเป็นสีแดงครึ่งหนึ่ง แต่เกือบทั้งหมดจะเปลี่ยนเป็นสีแดงมีเพียงไม่กี่กาแลคซีที่อยู่ใกล้กับทางช้างเผือกเท่านั้น ที่มีการเปลี่ยนสีฟ้า ซึ่งบ่งชี้ว่ากาแลคซีอยู่ห่างจากทางช้างเผือกโดยทั่วไป

ตามเอฟเฟกต์ ดอปเลอร์ เมื่อแหล่งกำเนิดแสงค่อยๆเคลื่อนออกไปความยาวคลื่นของแสงจะยาวขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการเลื่อนสีแดง อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนสีแดงของกาแลคซี ไม่ได้เกิดจากการเคลื่อนที่เฉพาะของทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ เนื่องจากมีกฎที่สำคัญกว่า ซึ่งจะทำให้กาแลคซีถอยหลังด้วยความเร็วเร็วกว่าแสง

กาแลคซีส่วนใหญ่ไม่เพียงถดถอยเท่านั้น แต่ความเร็วลดลง วี จะเพิ่มขึ้นในเชิงเส้นด้วยการเพิ่มขึ้นของระยะทาง ดี ปัจจุบันความสัมพันธ์นี้เรียกว่ากฎของฮับเบิล และ ค่าสัมประสิทธิ์ตามสัดส่วนเรียกว่าค่าคงที่ของฮับเบิล ข้อเท็จจริงประการเดียวที่สามารถอธิบายกฎของฮับเบิลได้ก็คืออวกาศนั้นกำลังขยายตัว หากคุณเปรียบเทียบพื้นผิวของบอลลูน

กับโครงสร้างอวกาศจุดบนบอลลูนจะเปรียบเทียบกับกาแลคซีในอวกาศ จากนั้นเมื่อบอลลูนขยายตัวจุดบนบอลลูนจะถูกดันออกจากกัน ไม่ว่าจะมองจากจุดใดจุดอื่น ๆ ก็ถดถอย และ ยิ่งไกลออกไปก็ยิ่งถอยเร็วขึ้น ดังนั้นตราบใดที่ระยะทางไกลพอ และ ช่องว่างระหว่างกาแลคซีขยายออกไปอย่างเพียงพอในหน่วยเวลามันจะทำให้กาแลคซีถอยด้วยความเร็วสูงยิ่งยวด

ปัจจุบันค่าที่วัดได้ของค่าคงที่ของฮับเบิลอยู่ที่ประมาณ 70 กิโลเมตร / วินาที / ล้านพาร์เซก เมกะพาร์เซกเป็นหน่วยของความยาวที่ใช้ในดาราศาสตร์ และ 1 ล้านพาร์เซกหมายถึง 3.26 ล้านปีแสง ค่าคงที่ของฮับเบิลแสดงให้เห็นว่าถ้าระยะห่างระหว่างกาแลคซีสองแห่งเท่ากับ 3.26 ล้านปีแสงการขยายตัวของอวกาศจะทำให้พวกมันเคลื่อนที่ออกจากกันด้วยความเร็ว 70 กิโลเมตรต่อวินาทีเป็นต้นไปสำหรับระยะทางอื่น ๆ

จากการคำนวณนี้ เมื่อระยะห่างระหว่างกาแลคซีสองแห่งถึง 14 พันล้านปีแสงการขยายตัวของอวกาศจะทำให้พวกมันแยกออกจากกันด้วยความเร็วแสง หากระยะทางเกิน 14 พันล้านปีแสงดาราจักรจะถอยเร็วกว่าความเร็วแสง ควรเน้นย้ำอีกครั้งว่า นี่ไม่ใช่ความจริงที่ว่ากาแลคซีเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงในอวกาศ แต่เกิดจากการขยายตัวของโครงสร้างอวกาศซึ่งแตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับแนวคิดความเร็วในทฤษฎีสัมพัทธภาพ

เนื่องจากการขยายตัวอย่างต่อเนื่องของเอกภพกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดที่เราสามารถสังเกตเห็นได้ ได้ลดลงเหลือ 32 พันล้านปีแสงปัจจุบันมีความเร็วในการถอยกลับเท่ากับ 2.3 เท่าของความเร็วแสง ซึ่งเป็นกาแล็กซีย้อนยุคที่เร็วที่สุดที่รู้จักกันดี แสงที่เปล่งออกมาตอนนี้จะไม่มีวันมาถึงพื้นโลก ดังนั้นเราจึงไม่สามารถสังเกต ในปัจจุบันได้

แม้ว่าจะสามารถสร้างกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ขั้นสูงในอนาคตเพื่อสังเกตการณ์เอกภพที่อยู่ห่างไกลที่สุด แต่เราไม่สามารถสังเกตเห็นกาแลคซีส่วนใหญ่ได้ ในอนาคตเราสามารถสังเกตเห็นกาแลคซีที่อยู่ห่างจากทางช้างเผือกได้ไม่เกิน 14 พันล้านปีแสงเท่านั้นเนื่องจากแสงที่พวกมันเปล่งออกมาในปัจจุบันสามารถมาถึงโลกได้ในที่สุดหลังจากผ่านไปนานพอสมควร

อ่านบทความต่อไป คลิ๊ก !!!   ม้า

นานาสาระ ล่าสุด
โรงเรียนมัธยมวัดไทรราษฎร์อุปถัมภ์
โรงเรียนมัธยมวัดไทรราษฎร์อุปถัมภ์
โรงเรียนมัธยมวัดไทรราษฎร์อุปถัมภ์
โรงเรียนมัธยมวัดไทรราษฎร์อุปถัมภ์