ទ្រឹស្តី និងគំរូនៃសកលលោក
សកលលោកគឺជាផលបូកនៃលំហ ពេលវេលា សារធាតុ និងថាមពលដូចដែលយើងស្គាល់។ ចាប់តាំងពីមនុស្សចាប់ផ្តើមសម្លឹងមើលមេឃពេលយប់ សំណួរអំពីប្រភពដើម រូបរាង និងជោគវាសនានៃសកលលោកបានជំរុញឱ្យមានការចង់ដឹងចង់ឃើញ។ នៅក្នុងវិទ្យាសាស្ត្រសម័យទំនើប ការយល់ដឹងអំពី សកលលោកត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមរយៈទ្រឹស្តី និងគំរូ - គោលគំនិតពីរដែលទាក់ទងគ្នា ប៉ុន្តែខុសគ្នា។ ទ្រឹស្តីគឺជាក្របខ័ណ្ឌពន្យល់ដែលគាំទ្រដោយភស្តុតាង និងមានសមត្ថភាពទស្សន៍ទាយបាតុភូត ខណៈពេលដែលគំរូគឺជាការតំណាងដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធ (ជារឿយៗជាគណិតវិទ្យា) ដែលប្រើដើម្បីពិពណ៌នាអំពីផ្នែកជាក់លាក់មួយនៃ សកលលោក ដោយផ្អែកលើទ្រឹស្តីនោះ។ អត្ថបទនេះពិភាក្សាអំពីទ្រឹស្តី និងគំរូសំខាន់ៗមួយចំនួនដែលបង្កើតជាលោហធាតុវិទ្យាសម័យទំនើប។
១. ពីសកលលោកបុរាណទៅសកលលោកទំនើប
នៅសម័យដើម ទស្សនៈអំពី សកលលោកត្រូវបានជះឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដោយទស្សនវិជ្ជា និងការសង្កេតមានកម្រិត ។ គំរូភូមិសាស្ត្រកណ្តាលរបស់ Ptolemy បានដាក់ផែនដីនៅចំកណ្តាលនៃសកលលោក ខណៈដែលគំរូអេលីអូកណ្តាលរបស់ Copernicus បានផ្លាស់ប្តូរចំណុចកណ្តាលទៅព្រះអាទិត្យ។ ខណៈពេលដែលការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះហាក់ដូចជាសាមញ្ញ ពួកគេបានបង្កឱ្យមានបដិវត្តន៍វិទ្យាសាស្ត្រមួយ៖ សកលលោកអាចត្រូវបានយល់តាមរយៈគណិតវិទ្យា និងការសង្កេតជាប្រព័ន្ធ។
បន្ទាប់មក ញូតុន បានណែនាំអំពីទំនាញសកល ដោយពន្យល់ពីចលនារបស់ភព និងវត្ថុដែលធ្លាក់ចុះជាមួយនឹងច្បាប់ដូចគ្នា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ លោកធាតុវិទ្យាញូតុនបានប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាមួយនៅពេលអនុវត្តទៅលើមាត្រដ្ឋានដ៏ធំសម្បើម៖ ប្រសិនបើសកលលោកមានភាពគ្មានដែនកំណត់ និងដូចគ្នា កម្លាំងទាញនៃទំនាញគួរតែធ្វើឱ្យវាដួលរលំ។ ភាពតានតឹងនេះបានបើកផ្លូវសម្រាប់ទ្រឹស្តីនៃទំនាក់ទំនង។
២. ទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅ៖ មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃលោហធាតុទំនើប
អាល់ប៊ើត អែងស្តែង ជាមួយនឹង ទ្រឹស្តីទូទៅនៃរ៉ឺឡាទីវីតេ របស់គាត់ (១៩១៥) បានផ្លាស់ប្តូររបៀបដែលយើងយល់ពីទំនាញផែនដី។ ជំនួសឱ្យកម្លាំងទាក់ទាញរបស់ញូតុន ទំនាញផែនដីត្រូវបានគេមើលឃើញថាជាកោងនៃលំហ-ពេលវេលាដែលបណ្តាលមកពីម៉ាស់ និងថាមពល។ គោលការណ៍នេះមានសារៈសំខាន់ណាស់ ពីព្រោះសកលលោកនៅលើមាត្រដ្ឋានលោហធាតុមិនអាចពន្យល់បានគ្រប់គ្រាន់ដោយមេកានិចបុរាណនោះទេ។
ទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅអនុញ្ញាតឱ្យអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របង្កើតគំរូគណិតវិទ្យាថាមវន្តនៃសកលលោក៖ សកលលោកអាចពង្រីកឬរួមតូចអាស្រ័យលើមាតិការូបធាតុ-ថាមពលរបស់វា។ អែងស្តែងផ្ទាល់ដំបូងឡើយមានបំណងបង្កើតសកលលោកឋិតិវន្ត ដូច្នេះលោកបានបន្ថែមថេរលោហធាតុ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការសង្កេតក្រោយៗទៀតបានបង្ហាញថា សកលលោកពិតជាកំពុងពង្រីកខ្លួន ដែលធ្វើឱ្យឌីណាមិកពង្រីកក្លាយជាធាតុកណ្តាលនៃលោហធាតុវិទ្យា។
៣. គំរូប៊ីកប៊ែង៖ ប្រភពដើម និងការវិវត្តនៃសកលលោក
គំរូ Big Bang គឺជាការពន្យល់ដែលត្រូវបានទទួលយកយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតសម្រាប់ប្រភពដើមនៃសកលលោក ដែលយើងសង្កេតឃើញ។ គំនិតស្នូលរបស់វាគឺថាសកលលោកបានចាប់ផ្តើមនៅក្នុងស្ថានភាពក្តៅ និងក្រាស់ខ្លាំង បន្ទាប់មកបានពង្រីក និងត្រជាក់ជាងរាប់ពាន់លានឆ្នាំ។ Big Bang មិនមែនជា "ការផ្ទុះ" នៅក្នុងលំហទទេនោះទេ ប៉ុន្តែជាការពង្រីកលំហខ្លួនឯង។
ភស្តុតាងសង្កេតសំខាន់ៗចំនួនបីគាំទ្រគំរូនេះ។ ទីមួយ ការសង្កេតរបស់ Edwin Hubble បានបង្ហាញថា កាឡាក់ស៊ីកំពុងផ្លាស់ទីឆ្ងាយពីគ្នាទៅវិញទៅមក។ កាឡាក់ស៊ីកាន់តែឆ្ងាយ វាហាក់ដូចជាកំពុងផ្លាស់ទីកាន់តែលឿន។ ទីពីរ ផ្ទៃខាងក្រោយមីក្រូវ៉េវលោហធាតុ (CMB) ដែលត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ 1965 គឺជា "ហត្ថលេខាកំដៅ" នៃសកលលោកដំបូង។ ទីបី ភាពសម្បូរបែបនៃធាតុពន្លឺដូចជាអ៊ីដ្រូសែន អេលីយ៉ូម និងលីចូម គឺស្របនឹងការព្យាករណ៍នៃសំយោគនុយក្លេអូទីសឹមប៊ីកប៊ែង។
ប៊ីកប៊ែងមិនឆ្លើយគ្រប់រឿងទេ ជាពិសេសសំណួរថា "អ្វីដែលបានកើតឡើងនៅ t=0" ឬមូលហេតុដំបូង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងនាមជាគំរូនៃការវិវត្តន៍របស់សកលលោកចាប់ពីដំណាក់កាលដំបូងបំផុតរបស់វារហូតមកដល់បច្ចុប្បន្ន វាមានឥទ្ធិពល និងត្រូវបានធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពជាបន្តបន្ទាប់ជាមួយនឹងទិន្នន័យតេឡេស្កុបទំនើប។
៤. គំរូអតិផរណាលោហធាតុ៖ ពន្យល់ពីភាពរលោងនៃសកលលោក
គំរូបំប៉ោងលោហធាតុត្រូវបានណែនាំដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាមួយចំនួននៅក្នុងប៊ីកប៊ែងស្តង់ដារ ដូចជាបញ្ហាជើងមេឃ (ហេតុអ្វីបានជា CMB លេចឡើងឯកសណ្ឋានទូទាំងមេឃ ទោះបីជាតំបន់ខ្លាំងមិនគួរមានពេលដើម្បី "ទំនាក់ទំនងគ្នា" ក៏ដោយ) និងបញ្ហារាបស្មើ (ហេតុអ្វីបានជាធរណីមាត្រ នៃសកលលោកលេចឡើងជិតនឹងរាបស្មើខ្លាំង )។
អតិផរណាស្នើថា ក្នុងរយៈពេលមួយវិនាទីដំបូងបន្ទាប់ពីប៊ីកប៊ែង សកលលោក បានឆ្លងកាត់ការពង្រីកយ៉ាងលឿន និងអិចស្ប៉ូណង់ស្យែល។ ការពង្រីកនេះ "ធ្វើឱ្យសំប៉ែត" សកលលោក ដោយធ្វើឱ្យតំបន់ដែលឥឡូវនៅឆ្ងាយពីគ្នាខ្លាំងដែលធ្លាប់នៅជិតគ្នាយូរល្មមដើម្បីសម្រេចបានឯកសណ្ឋាន។ អតិផរណាក៏ព្យាករណ៍ពីការប្រែប្រួលកង់ទិចតូចៗដែលក្រោយមកបានក្លាយជាបុព្វបទនៃរចនាសម្ព័ន្ធធំៗដូចជាកាឡាក់ស៊ី និងចង្កោមកាឡាក់ស៊ី ដែលជាអ្វីដែលសមនឹងលំនាំនៃអានីសូត្រូពីតូចៗនៅក្នុង CMB។
៥. សារធាតុងងឹត៖ គំរូមួយដើម្បីពន្យល់ពីទំនាញផែនដីដែល «បាត់»
នៅពេលដែលតារាវិទូវាស់ល្បឿនបង្វិលនៃកាឡាក់ស៊ី ពួកគេបានរកឃើញលទ្ធផលគួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលមួយ៖ ផ្កាយនៅគែមកាឡាក់ស៊ីកំពុងធ្វើចលនាលឿនជាងការរំពឹងទុក ប្រសិនបើមានតែរូបធាតុដែលអាចមើលឃើញ។ បាតុភូតស្រដៀងគ្នានេះកើតឡើងនៅក្នុងកែវយឹតទំនាញ និងឌីណាមិកនៃចង្កោមកាឡាក់ស៊ី។ ដើម្បីពន្យល់ពីរឿងនេះ លោកធាតុវិទ្យាសម័យទំនើបបានណែនាំសមាសធាតុនៃ "រូបធាតុងងឹត" ដែលជាសារធាតុដែលមិនបញ្ចេញពន្លឺ ប៉ុន្តែមានទំនាញផែនដី។
គំរូរូបធាតុងងឹតមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធលោហធាតុ។ បើគ្មានរូបធាតុងងឹតទេ ការបង្កើតកាឡាក់ស៊ីនឹងយឺតជាងច្រើន ដែលធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការពន្យល់ពីគំរូរចនាសម្ព័ន្ធដែលយើងឃើញសព្វថ្ងៃនេះ។ ទោះបីជាមានភស្តុតាងរឹងមាំសម្រាប់ទំនាញផែនដីក៏ដោយ ភាគល្អិតដែលបង្កើតជារូបធាតុងងឹតមិនទាន់ត្រូវបានរកឃើញដោយផ្ទាល់នៅឡើយទេ។ ការពិសោធន៍ក្រោមដី និងការសង្កេតតារាសាស្ត្រជាច្រើនកំពុងដំណើរការដើម្បីកំណត់អត្តសញ្ញាណបេក្ខជនដែលមានសក្តានុពល។
៦. ថាមពលងងឹត៖ ហេតុអ្វីបានជាសកលលោកកំពុងពង្រីកលឿនជាងមុន?
នៅចុងទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1990 ការសង្កេតឃើញស៊ូពើណូវ៉ាប្រភេទ Ia បានបង្ហាញថា ការពង្រីកសកលលោកមិនបានថយចុះដោយសារទំនាញផែនដីទេ ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញកំពុងបង្កើនល្បឿន។ ដើម្បីពន្យល់ពីការបង្កើនល្បឿននេះ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានស្នើឡើងអំពីអត្ថិភាពនៃថាមពលងងឹត ដែលជាទម្រង់ថាមពលមួយដែលបង្កើតសម្ពាធអវិជ្ជមាន និងជំរុញការពង្រីកដែលបានបង្កើនល្បឿន។
គំរូសាមញ្ញបំផុតមួយសម្រាប់ថាមពលងងឹតគឺថេរលោហធាតុ (Lambda, Λ) ដែលបានរីករាយនឹងការងើបឡើងវិញ។ ក្នុងក្របខ័ណ្ឌនេះ គំរូលោហធាតុដែលត្រូវបានគេប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតនៅសព្វថ្ងៃនេះគឺ ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) ដែលសន្និដ្ឋានថាសកលលោកត្រូវបានផ្សំឡើងដោយថាមពលងងឹត (ប្រហែល 68%) សារធាតុងងឹតត្រជាក់ (ប្រហែល 27%) និងសារធាតុធម្មតា (ប្រហែល 5%)។ គំរូនេះទទួលបានជោគជ័យយ៉ាងខ្លាំងក្នុងការពន្យល់អំពីផ្ទៃមីក្រូវ៉េវលោហធាតុ រចនាសម្ព័ន្ធទ្រង់ទ្រាយធំ និងការវិវត្តន៍លោហធាតុ ទោះបីជាធម្មជាតិនៃថាមពលងងឹតនៅតែជាអាថ៌កំបាំងក៏ដោយ។
៧. គំរូធរណីមាត្រនៃសកលលោក៖ រាបស្មើ បើកចំហ ឬបិទ
ទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅអនុញ្ញាតឱ្យសកលលោកមានធរណីមាត្រខុសៗគ្នាអាស្រ័យលើដង់ស៊ីតេថាមពលសរុបរបស់វា។ និយាយឱ្យសាមញ្ញទៅ មានលទ្ធភាពបីយ៉ាង៖ សកលលោកបិទ (កោងវិជ្ជមាន) សកលលោករាបស្មើ (កោងសូន្យ) ឬសកលលោកបើកចំហ (កោងអវិជ្ជមាន)។ ទិន្នន័យ CMB ជាពិសេសពីបេសកកម្មដូចជា WMAP និង Planck បង្ហាញថាសកលលោកគឺជិតនឹងរាបស្មើខ្លាំងណាស់។
ធរណីមាត្រនេះទាក់ទងនឹងជោគវាសនារយៈពេលវែងរបស់សកលលោក។ សកលលោកបិទជិតអាចបញ្ចប់ដោយ "ការដួលរលំដ៏ធំ" (Big Crunch) ខណៈពេលដែលសកលលោកបើកចំហ ឬរាបស្មើមានទំនោរបន្តពង្រីក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ជាមួយនឹងវត្តមាននៃថាមពលងងឹត សេណារីយ៉ូនាពេលអនាគតកាន់តែស្មុគស្មាញ រួមទាំងលទ្ធភាពនៃ "ការកកដ៏ធំ" (ការត្រជាក់ជាបន្តបន្ទាប់) ឬសូម្បីតែ "ការរហែកដ៏ធំ" (Big Rip) ប្រសិនបើការពង្រីកបង្កើនល្បឿនគួរឱ្យកត់សម្គាល់។
៨. ទ្រឹស្តីកង់ទិច និងទំនាញផែនដី៖ ការស្វែងរកទ្រឹស្តីនៃអ្វីៗទាំងអស់
ទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅទទួលបានជោគជ័យខ្លាំងនៅក្នុងមាត្រដ្ឋានធំ ខណៈដែលមេកានិចកង់ទិចពូកែនៅក្នុងមាត្រដ្ឋានតូច។ បញ្ហាប្រឈមដ៏ធំបំផុតនៅក្នុងរូបវិទ្យាទំនើបគឺការបង្រួបបង្រួមទាំងពីរនៅក្នុងទ្រឹស្តីទំនាញកង់ទិច។ វិធីសាស្ត្រល្បីមួយចំនួនគឺទ្រឹស្តីខ្សែអក្សរ និងទំនាញកង់ទិចរង្វិលជុំ។ ទ្រឹស្តីខ្សែអក្សរចែងថា ភាគល្អិតមូលដ្ឋានកំពុងញ័រ "ខ្សែអក្សរ" មួយវិមាត្រ ខណៈដែលទំនាញកង់ទិចរង្វិលជុំព្យាយាមវាស់បរិមាណលំហពេលវេលាដោយខ្លួនឯង។
នៅក្នុងបរិបទនៃលោហធាតុវិទ្យា ទំនាញកង់ទិចគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់សម្រាប់ការយល់ដឹងអំពីលក្ខខណ្ឌដំបូងបំផុតនៃសកលលោក ដូចជាមុនពេលមានការបំប៉ោង ឬសូម្បីតែអត្ថន័យរូបវន្តនៃភាពឯកវចនៈរបស់ប៊ីកប៊ែង។ គំរូជំនួសជាច្រើនបានលេចចេញឡើង ដូចជា "លោហធាតុវិទ្យាលោត" ដែលសន្និដ្ឋានថា សកលលោក បានឆ្លងកាត់វដ្តនៃការពង្រីក និងការរួមតូចដោយគ្មានភាពឯកវចនៈដំបូង។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ទ្រឹស្តី និងគំរូអំពីសកលលោកបន្តវិវត្តន៍ នៅពេលដែលការសង្កេត និងបច្ចេកវិទ្យារីកចម្រើន។ ទ្រឹស្តីរ៉ឺឡាទីវីតេទូទៅគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃលោហធាតុវិទ្យាសម័យទំនើប ខណៈដែលគំរូប៊ីកប៊ែង និងអតិផរណាពន្យល់ពីប្រភពដើម និងការវិវត្តន៍ដំបូងរបស់វា។ រូបធាតុងងឹត និងថាមពលងងឹតផ្តល់នូវក្របខ័ណ្ឌសម្រាប់ការយល់ដឹងអំពីឌីណាមិកនៃកាឡាក់ស៊ី និងការពង្រីកខ្លួនយ៉ាងឆាប់រហ័ស ទោះបីជាធម្មជាតិពិតប្រាកដរបស់វានៅតែមិនទាន់អាចពន្យល់បានក៏ដោយ។ ទន្ទឹមនឹងនេះ ការស្វែងរកទ្រឹស្តីនៃទំនាញកង់ទិចគឺជាជំហានដ៏សំខាន់មួយឆ្ពោះទៅរកការឆ្លើយសំណួរស៊ីជម្រៅអំពីប្រភពដើមនៃលំហ និងពេលវេលា។
លោហធាតុវិទ្យាបង្ហាញថា ការយល់ដឹងអំពីសកលលោកមិនមែនគ្រាន់តែជាការមើលផ្កាយ និងកាឡាក់ស៊ីប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏អំពីការបង្កើតការពន្យល់ដែលស៊ីសង្វាក់គ្នា អាចសាកល្បងបាន និងចម្រាញ់ជាបន្តបន្ទាប់ផងដែរ។ កាលណាយើងរៀនអំពីសកលលោកកាន់តែច្រើន វាកាន់តែច្បាស់ថា ចំណេះដឹងរបស់មនុស្សគឺជាដំណើរការរីកចម្រើនមួយ - ពីគំរូសាមញ្ញៗ រហូតដល់ការយល់ដឹងកាន់តែស៊ីជម្រៅអំពីការពិត។
