บนที่ ๕ ความไร้ระเบียบ
จักรวาลเริ่มต้นจากความไร้ระเบียบสุดๆ การระเบิดครั้งใหญ่ทำให้ทุกสิ่งทุกอย่างกระจัดกระจายออกจากกัน โชคดีที่จักรวาลมีแรงโน้มถ่วง
ซึ่งไปทำให้โปรตอนอัดรวมกันเป็นธาตุต่างๆ และเมื่อปริมาณมากขึ้น ก็กลายเป็นดวงดาวขนาดใหญ่ เนื่องจากโปรตอนมีประจุบวก ซึ่งจะผลักกันเอง การรวมตัวของโปรตอน จึงจะต้องอาศัยแรงโน้มถ่วงจำนวนมหาศาลเข้ามาช่วยอัดด้วยการที่โปรตอนเข้ามารวมกันได้ ความยุ่งเหยิงของระบบจะลดลง (เปรียบเสมือนห้องที่รกไปด้วยตัวต่อเลโก้กระจัดกระจาย แล้วตัวต่อเหล่านั้นก็วิ่งมารวมกันเป็นชิ้นงาน สภาวะความมีระเบียบจะเกิดขึ้นในห้อง) ดังนั้น ความโน้มถ่วงจึงทำให้จักรวาลมีความเป็นระเบียบมากขึ้น
ถ้าเรานำน้ำตาลมาละลายน้ำ โมเลกุลของน้ำตาลจะแพร่กระจายอย่างไร้ทิศทางอยู่ในน้ำ แต่ถ้าเรานำน้ำเชื่อมนั้นมาใส่หลอดทดลองแล้วหมุนเป็นวงกลมอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างสนามแรงโน้มถ่วงเทียม ในที่สุดเราจะเห็นน้ำตาลรวมกันเป็นเกล็ดตกตะกอนอยู่ก้นหลอดทดลอง สภาวะที่น้ำตาลตกตะกอน
ก็คือการมีระเบียบมากขึ้นนั่นเอง สภาวะไร้ระเบียบจะแปรผันตามเวลา
แรงโน้มถ่วงช่วยทำให้สภาวะมีระเบียบเพิ่มขึ้น ดังนั้น แรงโน้มถ่วงจึงทำให้เวลาเดินช้าลง การที่น้ำตาลกับกลายมาเป็นเกล็ดได้เหมือนเดิม ก็คล้ายๆ กับการย้อนเวลานั่นเอง จักรวาลก็ใช้หลักการนี้โดยอาศัยหลุมดำเป็นตัวเหวี่ยง
ดาราจักรจะต้องหมุนรอบตัวเอง โดยมีหลุมดำอยู่เป็นแกนกลางของแต่ละดาราจักรในดาราจักรทางช้างเผือกของเรา พบหลุมดำมีขนาดมวลประมาณ
3 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง ซึ่งมวลขนาดนี้ ถ้าแสงหลุดเข้าไป จะไม่มีทางได้กลับออกมา เวลาส่องกล้องมอง เราจึงเห็นมันมึดสนิท นักวิทยาศาสตร์จึงตั้งชื่อว่า หลุมดำ (Black Hole) ซึ่งในตอนแรกประเทศฝรั่งเศษ
ไม่ยอมรับคำนี้ เพราะคำว่า Black Hole ในภาษาฝรั่งเศษ แปลได้ความหมายเป็นคำหยาบอย่างมาก ที่น่าประหลาดใจก็คือ ดวงดาวที่อยู่บริเวณขอบนอกขอดาราจักรมีความเร็วในการเคลื่อนที่ไปรอบๆ ไม่ต่างจากดวงดาว
ที่อยู่ใกล้ใจกลางดาราจักรเลย ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น (ตามปกติวงนอกต้องเคลื่อนที่ช้ากว่างใน เช่น ดาวพลูโตมีความเร็วโคจรต่ำกว่าดาวพุธ) ยังคงเป็นปริศนาที่ นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบอยู่จนถึงทุกวันนี้ เพราะถ้าเร็วขนาดนั้น ดาวที่อยู่บริเวณขอบนอกของดาราจักรควรจะถูกเหวี่ยงออก
ไปจากวงโคจรแล้ว สมมติฐานหนึ่งบอกว่า ดาราจักรยังมีสสารมืด
ที่มองไม่เห็น กระจายอยู่ทั่ว คอยยึดดาราจักรเข้าไว้ด้วยกัน
นักวิทยาศาสตร์พบว่า ดาราจักรทางช้างเผือกของเราหมุนเร็วมากจนถึง
ขนาดที่ดวงดาวทั้งหลายน่าจะถูกเหวี่ยงจนกระจัดกระจายออกจากกัน
แต่มีพลังงานที่มองไม่เห็นคอยยึดดาราจักรไว้เป็นกลุ่มก้อนซึ่งนอกจากหลุมดำแล้ว อาจจะเป็นสสารมืด หรือพลังงานมืด เปรียบเสมือนการเอาลูกแก้วใส่จานแล้วหมุนอย่างเร็ว ลูกแก้วจะต้องกระเด็นออกนอกจากแน่นอน
แต่สำหรับดาราจักรที่มีการหมุนคล้ายจาน กลับสามารถยึดดวงดาว
ให้หมุนวนเป็นกลุ่มใหญ่ได้ แน่นอนว่าด้านในเกิดจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำยึดไว้ แต่บริเวณขอบของดาราจักรแรงจากหลุมดำมาถึงน้อย ดังนั้น
ดาวบริเวณนี้ไม่ควรหมุนเร็ว แต่ในความเป็นจริงมันหมุนเร็วเท่าดาวบริเวณ
ใจกลางดาราจักรเลยทีเดียว ดวงดาวแต่ละดวงในดาราจักร ก็จัดอันดับความสำคัญกันเองตามความโน้มถ่วง ดาวที่มีมวลมากกว่า ความโน้มถ่วงสูงกว่า
จะบังคับให้ดวงดาวที่เล็กกว่า หมุนรอบตัวมัน ถ้าไม่ยอมหมุน ก็จะดูดดวงดาวนั้นเข้าหาตัวมัน (เช่น ถ้าวันใดดวงจันทร์หยุดหมุน ก็จะตกลงสู่พื้นโลกหรือถ้าโลกหยุดหมุน ก็จะถูกดวงอาทิตย์ดูดเข้าไป) ดังนั้น ในดาราจักรจะประกอบด้วยระบบดวงดาวย่อยๆ ที่หมุนรอบๆ ถ้าเป็นกลุ่มอยู่มากมาย
จักรวาลเริ่มต้นจากความไร้ระเบียบสุดๆ การระเบิดครั้งใหญ่ทำให้ทุกสิ่งทุกอย่างกระจัดกระจายออกจากกัน โชคดีที่จักรวาลมีแรงโน้มถ่วง
ซึ่งไปทำให้โปรตอนอัดรวมกันเป็นธาตุต่างๆ และเมื่อปริมาณมากขึ้น ก็กลายเป็นดวงดาวขนาดใหญ่ เนื่องจากโปรตอนมีประจุบวก ซึ่งจะผลักกันเอง การรวมตัวของโปรตอน จึงจะต้องอาศัยแรงโน้มถ่วงจำนวนมหาศาลเข้ามาช่วยอัดด้วยการที่โปรตอนเข้ามารวมกันได้ ความยุ่งเหยิงของระบบจะลดลง (เปรียบเสมือนห้องที่รกไปด้วยตัวต่อเลโก้กระจัดกระจาย แล้วตัวต่อเหล่านั้นก็วิ่งมารวมกันเป็นชิ้นงาน สภาวะความมีระเบียบจะเกิดขึ้นในห้อง) ดังนั้น ความโน้มถ่วงจึงทำให้จักรวาลมีความเป็นระเบียบมากขึ้น
ถ้าเรานำน้ำตาลมาละลายน้ำ โมเลกุลของน้ำตาลจะแพร่กระจายอย่างไร้ทิศทางอยู่ในน้ำ แต่ถ้าเรานำน้ำเชื่อมนั้นมาใส่หลอดทดลองแล้วหมุนเป็นวงกลมอย่างรวดเร็ว เพื่อสร้างสนามแรงโน้มถ่วงเทียม ในที่สุดเราจะเห็นน้ำตาลรวมกันเป็นเกล็ดตกตะกอนอยู่ก้นหลอดทดลอง สภาวะที่น้ำตาลตกตะกอน
ก็คือการมีระเบียบมากขึ้นนั่นเอง สภาวะไร้ระเบียบจะแปรผันตามเวลา
แรงโน้มถ่วงช่วยทำให้สภาวะมีระเบียบเพิ่มขึ้น ดังนั้น แรงโน้มถ่วงจึงทำให้เวลาเดินช้าลง การที่น้ำตาลกับกลายมาเป็นเกล็ดได้เหมือนเดิม ก็คล้ายๆ กับการย้อนเวลานั่นเอง จักรวาลก็ใช้หลักการนี้โดยอาศัยหลุมดำเป็นตัวเหวี่ยง
ดาราจักรจะต้องหมุนรอบตัวเอง โดยมีหลุมดำอยู่เป็นแกนกลางของแต่ละดาราจักรในดาราจักรทางช้างเผือกของเรา พบหลุมดำมีขนาดมวลประมาณ
3 ล้านเท่าของดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง ซึ่งมวลขนาดนี้ ถ้าแสงหลุดเข้าไป จะไม่มีทางได้กลับออกมา เวลาส่องกล้องมอง เราจึงเห็นมันมึดสนิท นักวิทยาศาสตร์จึงตั้งชื่อว่า หลุมดำ (Black Hole) ซึ่งในตอนแรกประเทศฝรั่งเศษ
ไม่ยอมรับคำนี้ เพราะคำว่า Black Hole ในภาษาฝรั่งเศษ แปลได้ความหมายเป็นคำหยาบอย่างมาก ที่น่าประหลาดใจก็คือ ดวงดาวที่อยู่บริเวณขอบนอกขอดาราจักรมีความเร็วในการเคลื่อนที่ไปรอบๆ ไม่ต่างจากดวงดาว
ที่อยู่ใกล้ใจกลางดาราจักรเลย ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น (ตามปกติวงนอกต้องเคลื่อนที่ช้ากว่างใน เช่น ดาวพลูโตมีความเร็วโคจรต่ำกว่าดาวพุธ) ยังคงเป็นปริศนาที่ นักวิทยาศาสตร์พยายามหาคำตอบอยู่จนถึงทุกวันนี้ เพราะถ้าเร็วขนาดนั้น ดาวที่อยู่บริเวณขอบนอกของดาราจักรควรจะถูกเหวี่ยงออก
ไปจากวงโคจรแล้ว สมมติฐานหนึ่งบอกว่า ดาราจักรยังมีสสารมืด
ที่มองไม่เห็น กระจายอยู่ทั่ว คอยยึดดาราจักรเข้าไว้ด้วยกัน
นักวิทยาศาสตร์พบว่า ดาราจักรทางช้างเผือกของเราหมุนเร็วมากจนถึง
ขนาดที่ดวงดาวทั้งหลายน่าจะถูกเหวี่ยงจนกระจัดกระจายออกจากกัน
แต่มีพลังงานที่มองไม่เห็นคอยยึดดาราจักรไว้เป็นกลุ่มก้อนซึ่งนอกจากหลุมดำแล้ว อาจจะเป็นสสารมืด หรือพลังงานมืด เปรียบเสมือนการเอาลูกแก้วใส่จานแล้วหมุนอย่างเร็ว ลูกแก้วจะต้องกระเด็นออกนอกจากแน่นอน
แต่สำหรับดาราจักรที่มีการหมุนคล้ายจาน กลับสามารถยึดดวงดาว
ให้หมุนวนเป็นกลุ่มใหญ่ได้ แน่นอนว่าด้านในเกิดจากแรงโน้มถ่วงของหลุมดำยึดไว้ แต่บริเวณขอบของดาราจักรแรงจากหลุมดำมาถึงน้อย ดังนั้น
ดาวบริเวณนี้ไม่ควรหมุนเร็ว แต่ในความเป็นจริงมันหมุนเร็วเท่าดาวบริเวณ
ใจกลางดาราจักรเลยทีเดียว ดวงดาวแต่ละดวงในดาราจักร ก็จัดอันดับความสำคัญกันเองตามความโน้มถ่วง ดาวที่มีมวลมากกว่า ความโน้มถ่วงสูงกว่า
จะบังคับให้ดวงดาวที่เล็กกว่า หมุนรอบตัวมัน ถ้าไม่ยอมหมุน ก็จะดูดดวงดาวนั้นเข้าหาตัวมัน (เช่น ถ้าวันใดดวงจันทร์หยุดหมุน ก็จะตกลงสู่พื้นโลกหรือถ้าโลกหยุดหมุน ก็จะถูกดวงอาทิตย์ดูดเข้าไป) ดังนั้น ในดาราจักรจะประกอบด้วยระบบดวงดาวย่อยๆ ที่หมุนรอบๆ ถ้าเป็นกลุ่มอยู่มากมาย