ความโน้มถ่วงในทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป

   ในปี พ.ศ.2230(ค.ศ.1687)เซอร์ ไอแซ็ก นิวตัน (sir Isaac newton) ได้เสนอว่าสสารที่มีมวลทุกๆสสารในเอกภพจะมีสยามความโน้มถ่วงแผ่กระจายสู่รอบๆตัวมันเอง อิทธิพลของสนามโน้มถ่วงของสสารนั้น สามารถทำให้สสารอื่นรอบตัวมันรับรู้ถึงแรงโน้มถ่วง ที่มีทิศทางดึงดูดเข้าหาสสารตั้งต้นดังกล่าว ในขณะที่สสารตั้งต้นเองก็รับรู้ถึงแรงโน้มถ่วงที่มีทิศทางดึงดูดเข้าหาสสารอื่นนั้นด้วย  นิวตันเรียกแรงดังกล่าวนั้นว่า แรงดึงดูดระหว่างมวล ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวลจะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กับปริมาณของมวลสารทั้งสองและรวมไปถึงระยะห่างระหว่างกันด้วย ถ้าสมมติให้สสารทั้งสองก้อนมีมวลเท่ากัน และระยะห่างระหว่างกันมีค่าๆหนึ่ง จากนั้นเพิ่มมวลของสสารก้อนใดก้อนหนึ่ง เป็นสองเท่าของปริมาตรเดิมแรงดึงดูดระหว่างมวลจะมีค่าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าตามไปด้วยแต่ถ้าเปลี่ยนเป็นการเพิ่มระยะห่างระหว่างมวลทั้งสองเท่าแทน ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวลกลับมีค่าลดลงเดิมเป็น 4 เท่าหมายความว่า ขนาดของแรงดึงดูดระหว่างมวลจะมีค่าขึ้นโดยตรงกับปริมาณของมวล และมีค่าผกผันกับปริมาณระยะทางระหว่างมวลยกกำลังสองกฏแรงดึกดูดระหว่างมวลของนิวตันถือเป็นกฏสากล ที่สามารถใช้อธิบายได้ตั้งแต่ปรากฏการณ์ในชีวิตประจำวันบนโลก จนกระทั่งการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ รวมไปถึงการขยายตัวของเอกภพ

   ในอีก 200 กว่าปีต่อมา อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ได้เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป (General relaivity) ซึ่งได้มองภาพของแรงโน้มถ่วงใหม่ แตกต่างจากมุมมองของนิวตัน แต่ไม่ขัดแย้งกับผลที่เกิดจากกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันเลย ไอน์สไตน์มองภาพสนามความโน้มถ่วงที่แผ่กระจายอยู่รอบสสารมีมวลเป็นผลกระทบที่ทำให้อวกาศรอบๆสสารมีการบิดโค้งเป็นหลุม นั่นคือสสารที่มีมวลทุกสสารในเอกภพจะมีอิทธิพลที่ทำให้เกิดการบิดโค้งของอวกาศ ยิ่งมีมวลมากการบิดโค้งของอวกาศบริเวณรอบๆก็จะยิ่งมากตามไปด้วย

   เป็นเช่นเดียวกันกับการที่เงาของเครื่องบินบนระนาบสองมิติ ไม่สามารถบ่งบอกระดับความสูงที่เปลี่ยนไปของเครื่องบินจริงๆ ที่อยู่บนท้องฟ้าในสามมิติได้ แม้เครื่องบินบนท้องฟ้าจะเปลี่ยนระดับความสูง แต่เงาของเครื่องบินที่ทอดอยู่บนพื้นโลกกลับไม่สามารถแสดงการเปลี่ยนระดับความสูงได้อย่างชัดเจน ขนาดของเงาเครื่องบินอาจจะใหญ่ขึ้น ถ้าเครื่องบินบนท้องฟ้าบินต่ำลง หรือขนาดของเงาเล็กลงถ้าเครื่องบินบนท้องฟ้าบินสูงขึ้น แต่ขนาดของเงาที่เปลี่ยนไปบนพื้นโลกก็ยังเป็นเพียงผลที่เกิดจากการที่เครื่องบินบนท้องฟ้าเปลี่ยนระดับความสูง ถ้ากลับมาพิจารณาการบิดโค้งของอวกาศจากสสารมีมวลในปริภูมิสี่มิติเทียบกับการยุบตัวของผืนผ้าจากน้ำหนักของลูกเหล็กในปริภูมิ 3 มิติอีกครั้ง โดยยกตัวอย่างให้มีลูกแก้ว วิ่งเข้าหาลูกเหล็กที่ทำให้ผืนผ้ายุบตัว ลูกแก้วจะผ่านระนาบความโค้งของผืนผ้าเข้ามาชนกับลูกเหล็ก ซึ่งสามารถเปรียบเทียบลูกแก้วได้กับ อุกกาบาตในอวกาศที่อยู่ใกล้สสารมีมวลเช่นดวงอาทิตย์ อุกกาบาตจะวิ่งผ่านบริเวณที่บิดโค้งรอบๆดวงอาทิตย์ จนกระทั่งเข้าไปชนดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ในอวกาศแบบปริภูมิสี่มิติ ขณะที่ความสามารถในการแยกแยะของมนุษย์สามารถทำได้แค่เพียง สามมิติเท่านั้น จึงไม่สามารถมองเห็นบริเวณที่บิดโค้งซึ่งเกิดจากอุกกาบาตวิ่งผ่านไปชนดวงอาทิตย์ได้

   แต่อย่างไรก็ตามมนุษย์สามารถมองเห็นผลจากการเคลื่อนที่ของอุกกาบาตบนบริเวณที่บิดโค้งนี้เป็นเพียงอิทธิพลของแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ที่กระทำต่ออุกกาบาต ถ้ามองในภาพรวมแล้ว กฏแรงโน้มถ่วงของนิวตันบอกเพียงผลลัพธ์ที่เห็นได้ในปริภูมิสามมิติเท่านั้น แต่ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ได้มองทะลุเข้าไปถึงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในปริภูมิสี่มิติ

   ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ในเรื่องดังกล่าวได้รับการพิสูจน์ว่าเป็นจริงในปี พ.ศ.2463 (ค.ศ.1919) หรืออีกสี่ปีหลังจากที่ไอน์สไตน์เสนอทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไป โดยคณะของเซอร์อาเธอร์ เอ็ดดิงตัน (Sir Arthur Eddington) ซึ่งมีแนวคิดที่ว่าแสงที่เดินทางเป็นเส้นตรงในปริภูมิสามมิติ ควรจะเดินทางตามความโค้งของอวกาศในปริภูมิสี่มิติ โดยถ้าพิจารณาจากดาวที่อยู่เบื้องหลังดวงอาทิตย์ เมื่อเดินทางมาถึงโลก จำเป็นต้องผ่านบริเวณที่บิดโค้งรอบๆดวงอาทิตย์
   เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์เอง ทำให้แสงจากดาวเดินทางตามความโค้งของอวกาศในปริภูมิสี่มิติ และสามารถสังเกตการณืผลของปรากฎการณ์ดังกล่าวได้จากตำแหน่งของดาวที่ผิดเพี้ยนไปตามรูปที่ เอ็ดดิงตันจึงทำการบันทึกตำแหน่งของดาวที่อยู่เบื้องหลังดวงอาทิตย์ในขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง ผลการบันทึกแสดงให้เห็นว่าแสงเบี่ยงเบนไปจริง เหมือนดังเช่นที่ทฤษฎีสัมพันธภาพทำนายไว้

 

สมาชิก 

นางสาว ณัฐสุดา จงสมชัย  54010510016

นาย กฤษฏา กองแก้ว        54010510049

นาย จิระโชติ ยะไชยศรี      54010510056

นางสาว ลลิตา บุตรเพ็ง      54010510063

[อ.ต๋อย]

ขอบคุณครับ .... ถ้าพวกเราแทรกลิงค์หรือ แหล่งอ้างอิงที่พวกเราได้ศึกษามา จะทำให้ผู้อ่านได้ประโยชน์มาก