จักรวาล…

กำเนิดจักรวาล
จักรวาลกำลังขยายตัว แต่อะไรทำให้จักรวาลขยายตัว สภาพบิกแบงเป็นแบบใด ยังเป็นปัญหาที่ท้าทายความพยายาม มีทฤษฎีมากมายที่เสนอฉากกำเนิดจักรวาล
บิกแบงต้นตอ
ค.ศ. 1929 เอ็ดวิน ฮับเบิลพิมพ์แผนภาพที่มีชื่อเสียง แสดงดาราจักรเกือบทั้งหมดเคลื่อนที่ห่างจากดาราจักรของเรา ด้วยความเร็วถอยห่าง เป็นสัดส่วนกับระยะทางปัจจุบัน หรือดาราจักรไกลกว่าก็เคลื่อนที่เร็วกว่าดาราจักรใกล้ๆ แม้แต่ฮับเบิลเองตอนแรกก็ปฏิเสธความคิดเช่นนี้ ข้อมูลเหล่านี้บอกว่า จักรวาลทั้งหมดกำลังขยายตัวจากการยืดของอวกาศระหว่างดาราจักร เมื่อจักรวาลขยายตัว มันหนาแน่นน้อยลงและเย็นตัวมากขึ้น การมองย้อนกลับไปในอดีตสรุปได้ว่าจักรวาลมีการเริ่มต้นแน่นอน ตอนนั้นมันอยู่ในสภาวะที่ถูกบีบอัดและร้อนมาก จากจุดเริ่มต้นหนาแน่น มีการบวมตัวที่รู้จักในสภาพบิกแบง (Big Bang)
จักรวาลขยายตัวยังไม่มีนิยามของจุดเริ่มต้นดีพอ มีแต่การขยายตัวตลอดเวลา ความหนาแน่นเฉลี่ยยังคงเหมือนเดิม เพราะมีการสร้างมวลต่อเนื่อง เฟรด ฮอยล์ , เฮอร์แมนน์ บอนดิ และ ทอมัส โกลด์ เสนอทฤษฎีสภาวะคงที่ (steady – state theory) ในค.ศ.1948 แม้มีความสุนทรีในสายตานักดาราศาสตร์บางคน แต่ทฤษฎีสภาวะคงที่ก็ไม่ได้รับการสนับสนุนอย่างเดียวกับจักรวาลบิกแบง ในค.ศ. 1965 อาร์โน เพนเซียส์ และโรเบิร์ต วิลสัน ล้มทฤษฎีสภาวะคงที่จากการค้นพบรังสีฉากหลังไมโครเวฟคอสมิค (CMB: cosmic microwave backgroud) ที่เป็นรังสีเรืองจางหลงเหลือจากอดีตร้อนไกล ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่มีเหตุผลอธิบายรังสีแบบนี้ แต่แบบจำลองบิกแบงอธิบายได้ ยิ่งกว่านั้น ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่สามารถอธิบายจำนวนไฮโดรเจนธรรมดา (โปรตอน) ไฮโดรเจนหนัก (ดิวเธอเรียม) ฮีเลียม และลิเธียม ในก้อนกาซระหว่างดาราจักร ที่ไม่ได้รับผลใดๆจากขบวนการวิวัฒนาการในดาว ภายในไม่กี่นาทีแรกหลังบิกแบง ความหนาแน่นและอุณหภูมิของจักรวาล เป็นตัวทำให้เกิดธาตุเบาในก้อนกาซเริ่มแรก ที่สอดคล้องกับที่วัดในก้อนกาซดั้งเดิมเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์เกือบทั้งหมดเชื่อแล้วว่า ทฤษฎีสภาวะคงที่ไม่ถูกต้อง
เอ็ดวิน ฮับเบิลค้นพบว่าดาราจักรทั้งหมดกำลังถอยออกจากเรา
มีดาราจักรที่อยู่ไกลเคลื่อนที่เร็วกว่าดาราจักรที่อยู่ใกล้
“กฏฮับเบิล” นี้หมายถึงเอกภพกำลังขยายตัวที่บอกว่า
ครั้งหนึ่งเอกภพเคยอยู่ในบิกแบงที่เป็นสภาวะหนาแน่นและร้อน
แผนภาพแสดงว่าอัตราที่เอกภพสังเกตการณ์ได้ขยายตัว
ไม่ว่าเป็นแบบจำลองพองตัวและไม่พองตัว ในแบบจำลองพองตัว
เอกภพเริ่มแรกมีขนาดเล็กมาก จึงมีอุณหภูมิสม่ำเสมอได้

ปัญหาของบิกแบง
แม้ทฤษฎีบิกแบงร้อนที่เป็น “มาตรฐาน” ต้นตอประสบความสำเร็จในการอธิบายลักษณะที่สังเกตการณ์ได้มากมาย แต่จักรวาลของเรามีลักษณะบางอย่างน่าฉงนที่ทฤษฎีอธิบายไม่ได้ โดยเฉพาะสภาวะเริ่มแรกที่ดูคล้ายเป็นไปไม่ได้และยังไม่ได้ตัดสินว่าเป็นแบบใดแน่
ปัญหาแรกคือว่า จักรวาลมีความสม่ำเสมอหรือแบบเดียวกันอย่างเหลือเชื่อ เช่นอุณหภูมิชี้ให้เห็นถึงการแผ่รังสีหลังฉากจักรวาลที่เหมือนกันทุกทิศทุกทาง ไม่รวม 2 สาเหต ุที่ไม่มีความเหมือนกันคือ การเคลื่อนที่ของดาราจักรผ่านจักรวาล และการแปรเปลี่ยนความหนาแน่นที่เกิดกระจุกดาราจักร จักรวาลเป็นเนื้อเดียวกันหรือเหมือนกันได้อย่างไร? บิกแบงอาจเริ่มต้นจาก “จุด” จึงมีอุณหภูมิเหมือนกันได้ แต่บิกแบงไม่ใช่เป็น”จุด”ที่แท้จริง สมการบิกแบงต้นตอที่ย้อนกลับไปในอดีต พบว่าจักรวาลใหญ่โตกว่าระยะทางที่สัญญานใดหรือแสงสามารถเดินทางได้ ภายในอายุจักรวาลนั้น สภาวะแรกเริ่ม ยังไม่มีเหตุผลสนับสนุน สภาพจักรวาลตอนกำเนิดที่เริ่มจากอุณหภูมิเท่ากัน
ปัญหาใหญ่ที่ 2 ที่มากับทฤษฎีบิกแบงต้นตอคือ ไม่มีวิธีที่จะอธิบายว่าทำไมเรขาคณิตของจักรวาลจึงใกล้เคียงกับยูคลิเดียน (นั่นคือมีความแบน หมายถึง มุมภายในของสามเหลี่ยมบวกกันได้ 180 องศา) ไม่นานมานี้ ได้วัดขนาดเชิงมุมของการแกว่งอุณหภูมิขึ้นลงในฉากหลังไมโครเวฟคอสมิคแสดงว่า เรขาคณิตจักรวาลแบนจริงๆ ที่เรียกกันว่า”ปัญหาความแบน” ทำไมตอนนี้จึงพากันประหลาดใจเรื่องจักรวาลแบน? ตามสมการที่บรรยายวิวัฒนาการของจักรวาลในทฤษฎีบิกแบงต้นตอ จักรวาลต้องแบนมากอย่างยิ่งใกล้ตอนเริ่มเกิด มิฉะนั้นเมื่อจักรวาลมีอายุมากขึ้น จะมีความโค้งมาแทนที่ความแบนโดยเร็วเพราะขอบเขตมหาศาล เราไม่น่าวัดความแบนได้ในปัจจุบัน
การที่จะเข้าใจปัญหาความแบน ลองพิจารณากรณีที่ไม่น่าเกิดได้ เมื่อเดินเข้าไปในห้องและพบว่าดินสอตั้งตรง คุณอาจหวังจะเห็นตอนดินสอเริ่มอยู่ท่านี้สมดุลตั้งแต่ต้น มันไม่น่าจะเกิดอย่างบังเอิญได้ น่าจะมีเหตุผลทางฟิสิกส์ว่า ทำไมดินสอจึงตั้งตรงได้ บนจุดนี้ที่เราอยากเห็นตอนนั้น ทฤษฎีบิกแบงต้นตอไม่มีคำอธิบายที่เหมาะสมว่าทำไมจักรวาลจึงเริ่มจากความแบนมากได้
การพองตัวมาช่วยแล้ว
ค.ศ. 1979 อลัน กูธ (Alan Guth) นักฟิสิกส์หนุ่มปรากฏตัวพร้อมกับคำเฉลยที่ชาญฉลาดในปัญหาเหล่านี้ เขาเสนอ อินฟลาชันหรือการพองตัว (Inflation) เพื่อแก้ไขทฤษฎีบิกแบงต้นตอ แม้ความคิดที่เสนอมีข้อบกพร่องสำคัญ แต่สมมุติฐานมีพื้นฐานน่าสนใจมาก รอยตำหนินั้นแก้ไขใน ค.ศ. 1981 โดยแอนเดรีย ลินเด ,ปอล สไตน์ฮาร์ดท์ และ แอนเดรียส์ อัลเบรชท์ แต่สูตรของกูธ และการแก้ไขจาก ลินเด สไตน์ฮาร์ดท์ และอัลเบรชท์ ยังมีหลักการจำเป็นมากมายที่คล้ายกัน กูธเสนอว่า สมมุติว่าจักรวาลเริ่มต้นเล็กกว่าขนาดที่มาจากสมการของทฤษฎีบิกแบงต้นตอ มันอาจพองตัว ขยายตัวเร็วมาก และมีแฟคเตอร์ที่มหึมาอาจเป็น 10 ยกกำลัง 50 หรือมากกว่านี้ การขยายตัวมหึมาได้จากจักรวาลที่เติบโต 2 เท่า ทุกๆเศษส่วนเล็กน้อยของหนึ่งวินาที ภายในช่วงเวลาหนึ่ง ตรงกันข้ามกับจักรวาลที่คงที่ หรือการขยายตัวที่มีความหน่วงในทฤษฎีบิกแบงต้นตอ การพองตัวเป็นการขยายตัวแบบเอกซโพเนลเชียล ก่อนการพองตัว จักรวาลแรกเกิดขนาดจิ๋วมีสมดุลความร้อน มันแตกต่างจากในทฤษฎีบิกแบงแรกต้นตอ จักรวาลก่อนพองตัวมีขนาดเล็กมาก จนส่งสัญญานเดินทางข้ามมันได้ การชนกันระหว่างอนุภาคและโฟตอน จะกระจายความร้อนสม่ำเสมอ จักรวาลมีความสม่ำเสมอจากการพองตัว จักรวาลที่สังเกตการณ์ในปัจจุบันมีความสม่ำเสมอ ยิ่งกว่านั้นการพองตัวจะทำให้ความโค้งเริ่มแรกแบนได้ เหมือนบัลลูนขยายตัวได้ขนาดใหญ่มาก จักรวาลใหญ่มากจนบริเวณทั้งหมดที่เราเห็นด้วยกล้องโทรทรรศน์มีประสิทธิภาพมากสุด (ราว 10 ยกกำลัง -30 ของจักรวาลที่มีอยู่จริง) ปรากฏแบนหรือเกือบแบนอย่างผิวโลกที่ปรากฏแบนต่อเราเมื่อมองในระยะทางใกล้ การพองตัวแก้ปัญหาความแบนได้แล้ว หลังการพองตัวสิ้นสุด จักรวาลจะยังคงขยายตัวด้วยอัตราที่สอดคล้องการขยายตัวในทฤษฎีบิกแบงต้นตอ ดังนั้นการพองตัว มีผลแค่ช่วงเวลาสั้นๆในชีวิตเริ่มต้นของจักรวาล มันไม่ได้มาแทนทฤษฎีบิกแบง แต่เป็นการแก้ไขดัดแปลง การพองตัวสามารถเป็นกลไกที่จุดให้บิกแบงได้เกิด! ในจักรวาลแห่งการพองตัว (inflationary universe) อวกาศขยายตัวเร็วกว่าความเร็วของแสง จักรวาลแรกเริ่มเล็กกว่าอะตอม แต่มันก็พองตัวเร็วมากและไปไกลได้หลายปีแสงในช่วงเวลาสั้น

อลัน กูธ ที่เอ็มไอที คิดแบบจำลองการพองตัวของเอกภพในค.ศ. 1979
การพองตัวเป็นการแก้ไขทฤษฎีบิกแบงต้นตอ
ระหว่างเสี้ยวเล็กของช่วงชีวิตเริ่มต้นการมีเอกภพ

ของฟรี !
ในทฤษฎีการพองตัว มวลสาร ปฏิมวลสารและโฟตอน ผลิตจากพลังงานของสูญญากาศปลอม (false vacuum) ที่ถูกปล่อยตามเฟสทรานสิชัน (phase transition) คล้ายกับที่เกิดขึ้นเมื่อน้ำเหลวเย็นตัวต่ำกว่าอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส โดยทั่วไปมักเป็นน้ำแข็ง เมื่อน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ขบวนการแข็งตัวคายพลังงานมาก จนโมเลกุลน้ำเรียงตัวกันกลายเป็นผลึก อนุภาคเหล่านี้ทั้งหมดประกอบด้วยพลังงานบวก อย่างไรก็ตาม พลังงานนี้สมดุลโดยพลังงานโน้มถ่วงลบของทุกสิ่งทุกอย่างที่ดึงสิ่งอื่นที่เหลือ หรืออาจพูดได้ว่าพลังงานทั้งหมดของจักรวาลเป็นศูนย์ ! จักรวาลประกอบด้วยความไม่มีอะไรนอกจากส่วนที่เป็นลบและบวก อาจเห็นง่ายๆว่าแรงโน้มถ่วงเกี่ยวข้องกับพลังงานลบดังนี้ ถ้าทิ้งลูกบอลจากจุดนิ่ง (มีนิยามว่าเป็นสภาวะของพลังงานศูนย์) มันได้พลังงานจากการเคลื่อนที่ (พลังงานจลน์) เมื่อมันตกลงมา แต่การได้พลังงานบวกนี้สมดุลกับพลังงานโน้มถ่วงลบที่ค่ามากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ใจกลางโลก ดังนั้นพลังงานทั้งสองยังคงเป็นศูนย์
ความคิดเรื่องจักรวาลที่มีพลังงานเป็นศูนย์กับการพองตัว แสดงว่า จากพลังงานเริ่มต้นนิดเดียวก็ได้ทุกสิ่งทุกอย่าง จักรวาลมีการขยายตัวแบบการพองตัว โดยไม่มีพลังงานลัพธ์ อะไรสร้างพลังงานก่อนการพองตัว? นี่คงเป็นคำถามสุดยอด คล้ายกับความบ้าคลั่ง พลังงานอาจมาจากความไม่มีอะไรเลย มาจากความว่างเปล่า ความหมายของความไม่มีอะไรเป็นบางอย่างที่ยังคลุมเครือ มันอาจเป็นสูญญากาศในที่อวกาศ และเวลามีอยู่ก่อนแล้ว หรืออาจไม่มีอะไรเลย
ทฤษฎีควอนตัมและหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก อธิบายธรรมชาติว่าพลังงานนั้นอาจมาจากความไม่มีอะไรเลยได้อย่างไร? อนุภาคและปฏิอนุภาคเกิดพร้อมกันทั่วจักรวาล และทำลายล้างกันซึ่งกันและกันโดยเร็ว การยืมพลังงานจากที่ว่างสูญญากาศในเวลาสั้นๆ และทำลายกฏอนุรักษ์พลังงานในอาณาเขตแคบๆระดับจุล การเกิดดับเองตามธรรมชาติของคู่อนุภาคเสมือน (virtual particle) เรียกว่าการแกว่งควอนตัม (quantum fluctuations) จากห้องทดลองได้พิสูจน์แล้วว่าการแกว่งควอนตัมเกิดได้ทุกแห่งตลอดเวลา คู่ของอนุภาคเสมือน (เช่นโปสิตรอนและอิเลกตรอน) มีผลโดยตรงต่อระดับพลังงานของอะตอม และระดับพลังงานที่คาดไว้จะไม่สอดคล้องกับระดับการวัดในการทดลองถ้าไม่คิดการแกว่งควอนตัมเข้าไปด้วย การแกว่งควอนตัมมากมายอาจเกิดขึ้นก่อนกำเนิดจักรวาลของเรา ส่วนใหญ่หายไปโดยเร็ว แต่มีอันหนึ่งอยู่นานมาก และมีสภาวะเหมาะเพื่อให้กำเนิดการพองตัว ดังนั้นปริมาตรเล็กๆแต่แรกเริ่มพองตัวด้วยแฟคเตอร์ใหญ่โตมาก และทำให้จักรวาลใหญ่โตของเราเกิดขึ้น คู่ของอนุภาค-ปฏิอนุภาคอาจทำลายล้างซึ่งกันและกัน และคืนพลังงานที่ยืมจากสูญญากาศกลับมา แต่หากไม่เป็นไปตามนี้ การทำลายการอนุรักษ์พลังงานมีค่าน้อย ไม่มากพอที่จะให้วัดได้ จากกรณีที่พลังงานทั้งหมดเป็นศูนย์ และถ้าสมมุติฐานนี้ถูกต้อง คำตอบสำหรับคำถามสุดยอดนั้นให้ อลัน กูธพูดดีกว่า กูธพูดว่า “จักรวาลเหมือนเป็นอาหารกลางวันฟรี ” หรือเราได้จักรวาลมาฟรีๆ จักรวาลมาจากความไม่มีอะไรเลย มันมาจากความว่างเปล่า

บิกแบงยังมีชีวิตชีวา
ทฤษฎีบิกแบงอายุเก่าแก่มากถูกโจมตีเป็นบางครั้งบางคราว เพราะแทบไม่มีการสังเกตการณ์สนับสนุน และไม่มีหลักฐานสนับสนุนหนักแน่น มีการเปลี่ยนแปลงปรับปรุงทฤษฎีที่สำคัญ ส่วนมากแก้ไขความคิดของการพองตัว แต่ผลกระทบแค่ช่วงกระพริบตาแรกของความเป็นตัวตนจักรวาลเท่านั้น สมมุติฐานใหม่เหล่านี้ไม่ได้เปลี่ยนลักษณะสำคัญของบิกแบง ยังไม่มีท่าทีที่ทฤษฎีจะล้มเลิกได้ มันกลับขยายตัวและงามสะพรั่ง เมื่ออธิบายลักษณะน่าฉงนของจักรวาล (เช่นความแบนและความเหมือนกันได้) แต่มีผู้ตำหนิสภาพที่ทฤษฎีบิกแบง ต้องการมวลและพลังงานมากมายจากความไม่มีอะไรเลย คงเป็นเพราะยังไม่เคยกำหนดสิ่งที่มาก่อนการพองตัว จักรวาลมาจากการแกว่งควอนตัม มันออกจากความไม่มีอะไรเลย หรือคลอดจากปริมาตรอวกาศต่างๆกันได้ ความคิดเหล่านี้เป็นสมมุติฐานมีเหตุผลขึ้น กับกฏฟิสิกส์ที่ทราบแล้ว และมันแสดงว่าจักรวาลของเราอาจเป็นเพียงจักรวาลหนึ่งจากชุดจักรวาลนับอนันต์หรือหลายๆจักรวาล

จักรวาลจากการชนกัน
ราว 20 ปีที่แล้ว การรวมทฤษฎีบิกแบงเข้ากับการพองตัวได้เสนอสิ่งที่ปฎิเสธกันไม่ได้ แบบจำลองนี้ได้อธิบายการสังเกตการณ์เกือบทั้งหมดในจักรวาลที่เคยทำนายไว้อย่างได้ผล แต่แบบจำลองกำเนิดจักรวาลยังน่าท้าทายต่อไป ไม่นานมานี้เกิดทฤษฎีใหม่ๆที่เพิ่งจะเริ่มต้น รายล่าสุดเรียกแบบจำลองไซคลิคหรือแบบจำลองวงกลมหรือวงจรหรือวัฎจักร(cyclic model) ที่ทำให้เห็นวงจรอันเป็นนิรันดรของบิกแบงและบิกครั้นช์หรือการเค้นอัดใหญ่ (Big Crunch) แต่แบบจำลองเอกไพโรติค (the ekpyrotic model) มาก่อนทฤษฎีไซคลิก (เป็นคำกรีกโบราณที่แปลว่าโกลาหล) เปิดตัวออกมาเมื่อ เมษายน ค.ศ. 2001 โดยปอล สไตน์ฮาร์ดท์ และจัสติน คูรี จากมหาวิทยาลัยพรินสตัน เนล ทูรอก จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และเบิร์ต โอฝรัทของมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย แม้สไตน์ฮาร์ดท์เคยเป็นหนึ่งในผู้กำเนิดทฤษฎีการพองตัว แต่ดูท่าความคิดแบบจำลองเอกไพโรติคจะเข้ามาแทนที่การพองตัวซะแล้ว จักรวาลเอคไพโรติค (ekpyrotic universe) มาจากทฤษฎีเอ็ม (M Theory) เป็นเวอร์ชันใหม่ของทฤษฎีเส้นเชือกยิ่งยวดหรือทฤษฎีซุปเปอร์สตริง (supersting theory) ที่มี 11 มิติในที่ซึ่ง 6 มิติม้วนตัว ไปเป็นปริมาตรเล็กๆที่ไม่มีบทบาทสำคัญ ในทฤษฎีเอ็ม จักรวาล 4 มิติของเรา (3 มิติของอวกาศและ 1 มิติของเวลา) สามารถที่จะคิดเป็นแผ่นบาง (membrane) หรือเรียกสั้นๆว่าเบรน (brane) มี 3 มิติที่มีอาณาเขตอนันต์ฝังในกาลอวกาศ มิติที่ 5 จักรวาลเอกไพโรติคผิดแผกไปจากแบบจำลองบิกแบงมาตรฐานในหลายรูปแบบ ตามทฤษฎีบิกแบง จักรวาลมีจุดเล็กจิ๋วเริ่มต้นที่ร้อนและหนาแน่นมากราว 14 พันล้านปีมาแล้ว แบบจำลองเอกไพโรติคให้จักรวาลมีอายุยาวนานมากซักล้านล้านล้านล้านปี และมีอาณาเขตอนันต์ จนกระทั่ง 14 พันล้านปีมาแล้วมันอยู่เป็นเบรนที่เย็น เบรนขนานเคลื่อนที่ในมิติที่ 5 เคลื่อนเข้าหาเบรนของเราช้าๆจนเบรนทั้งสองชนกัน เหตุการณ์นั้นจุดประกายการเกิดบิกแบง พลังงานจลน์ของการชนเปลี่ยนไปเป็นควาร์ก อิเลกตรอน โฟตอน และอนุภาคอื่นๆที่เห็นทุกวันนี้ การชนกันก็ทำให้เบรนของเรายืดยาว ให้จักรวาลอยู่ในลักษณะขยายตัว

จากจุดนี้ แบบจำลองเอกไพโรติคต่างจากทฤษฎีบิกแบงเดิมออกไปที่ไม่มีการพองตัว ลักษณะที่ดึงดูดใจของแบบจำลองเอกไพโรติคคือ มันหลีกเลี่ยงการพองตัว ไม่มีใครทราบว่าแรงอะไรเริ่มต้นการขยายตัวแรงจัด (hyperexpansion) ของการพองตัว? หรือทำไมการพองตัวถึงยุติ ?
จักรวาลเอกไพโรติค แก้ปัญหาได้เหมือนดังการพองตัวแก้ปัญหาทฤษฎีบิกแบงต้นตอ เช่น เบรน 2 เบรนเคลื่อนเข้าหากันช้าๆ มีเวลาที่จะถึงจุดสมดุลและมีความแบน การชนกันของเบรนแบน 2 แผ่นผลิตจักรวาลแบน ฉะนั้นการขยายตัวรุนแรงของการพองตัว จึงไม่มีความจำเป็นที่จะเป็นสาเหตุของความโค้งแบนของ

จักรวาลเริ่มแรก
เนื่องจากเบรนที่ชนกัน 2 แผ่น ขนานกันและแบนเหมือนตีฉิ่งฉาบ ความสะเทือนแผ่ไปพร้อมกันทุกแห่ง บริเวณที่ห่างกันรับการกระแทกเริ่มแรกเหมือนกัน อธิบายได้ว่าทำไมจักรวาล (โดยเฉพาะฉากหลังไมโครเวฟจักรวาล) จึงเหมือนกันในทุกทิศทาง อย่างไรก็ดี ระลอกควอนตัมภายในเบรนที่เข้าหากันหมายถึง การชนเผยตัวที่เวลาต่างกันเล็กน้อยในเบรนของเรา ทำให้มีการแปรอุณหภูมิบ้างในฉากหลังไมโครเวฟสอดคล้องกับการสังเกตการณ์ในปัจจุบัน การแปรอุณหภูมิเหล่านี้วิวัฒนาการไปเป็นการเพิ่มความหนาแน่นของมวลในอวกาศ แล้วในที่สุดจะกลายเป็นการเกิดดาราจักร

จักรวาลมีวงจรที่ไม่สิ้นสุด
ไม่กี่เดือนที่ผ่านมาก็ราวๆต้นค.ศ. 2002 สไตน์ฮาร์ดท์และทูรอก ได้แนะนำลักษณะใหม่ของทฤษฎี ที่เปลี่ยนรูปร่างเอกไพโรทิคไปเป็นแบบจำลองวงจรหรือวงกลม (cyclic model) ที่ว่าจักรวาลมีวงจรไม่สิ้นสุดของการขยายตัว/เย็นตัวและการหดตัว /ร้อนขึ้น เมื่อมันชนกันและถอยออกเข้าหาเบรนอื่นในมิติที่ 5 ในแบบจำลองนี้ จักรวาลมีอดีตและอนาคตเป็นนิรันดร์ จึงเลี่ยงปัญหาสภาวะเริ่มต้นของการพองตัว อะไรที่เกิดช่วงเวลาสั้นมากๆในสภาพแบบจำลองพองตัว แบบจำลองใหม่นี้ทำได้ในช่วงเวลายาวนาน ถ้าอัตราการขยายตัวของจักรวาลมีความเร่งตามหลักฐานชี้ชัด จักรวาลมีชตากรรมที่จะกลายเป็นอาณาจักรที่ดาวเผาไหม้ มวลสลายตัว หลุมดำระเหย และจักรวาลเสื่อมทรามไปเป็นที่กว้างใหญ่ของความว่างเปล่า ในแบบจำลองบิกแบงที่มีการพองตัว การขยายตัวมีความต่อเนื่องตลอดกาล ไม่มีหวังที่จะเกิดใหม่อีกแล้ว การพองตัวไม่ให้ความหวังสำหรับชีวิตในอนาคตซะเลย
แต่แบบจำลองวงจรให้เวลาล้านล้านปี แก่จักรวาลที่แห้งแล้งตายซากจะมีเบรนกลับมาชนกันอีก การชนกันครั้งใหม่นี้จะจุดกำเนิดมวล ดาวและดาราจักรรอบใหม่ที่ชีวิตจะมีหวังโผล่ออกมาได้อีก ความเร่งจักรวาลเป็นหลักฐานว่าจักรวาลมุ่งหน้าเพื่อการชนครั้งใหม่ สนามของแรงรับผิดชอบความเร่งที่มี และยังรับผิดชอบแรงที่จะลากเบรนเข้าหากันเพื่อผลิตมวลและรังสี ทั้งหมดนี่ก็ว่าไปตามความคิดของสไตน์ฮาร์ดท์ ทฤษฎีใดถูกต้อง? เราคงได้รู้กันภายใน 20 ปี แบบจำลองการพองตัวมั่นใจว่าจะค้นหาคลื่นโน้มถ่วงที่มีความยาวคลื่นยาวมากเคลื่อนผ่านจักรวาลยุคแรก จารึกโพราไลเซชันของฉากหลังไมโครเวฟ แต่แบบจำลองเอคไพโรติคไม่เน้นคลื่นโน้มถ่วง การทดลองฉากหลังไมโครเวฟในอนาคตอาจค้นพบรอยจารึกการพองตัว นักจักรวาลศาสตร์อาจเห็นความแตกต่างระหว่าง 2 ทฤษฎี สไตน์ฮาดร์ท์เคยคิดว่าการพองตัวเป็นความคิดแจ๋วแล้ว แต่ตอนนี้ ความคิดเรื่องจักรวาลวงจรหรือที่มีเบรนชนกันหลายรอบแจ๋วกว่า เพราะเป็นทฤษฎีที่ประหยัดและมีพลังมาก มันให้ภาพของจักรวาลในอดีต ปัจจุบันและอนาคตดีกว่า และยังสามารถอธิบายการสังเกตการณ์แทบทั้งหมดได้มากจนถึงทุกวันนี้ มีเรื่องต้องติดตามกันตอนต่อไปอีกแล้วว่าใครจะชนะและอะไรแน่เป็นกำเนิดจักรวาลของเรา

อ.ยุพา วานิชชัย แปลและเรียบเรียง