ตีแผ่ฟิสิกส์และจักรวาลวิทยากับภาพยนตร์เรื่อง Interstellar (spoil)

สวัสดีครับ นี่เป็นกระทู้แรกของผมและผมก็ยืมIDคนอื่นมาตั้งกระทู้ ถ้าผิดพลาดประการใดก็ขออภัยด้วยนะครับ
เผอิญผมเป็นนักศึกษาชั้นปีที่ 4และกำลังทำวิจัยศึกษาหลุมดำและรูหนอนพอดี ซึ่งตรงกับช่วงที่ภาพยนตร์ เรื่องInterstellar เข้าฉาย ผมจึงอยากแนะนำความรู้ให้กับผู้ที่สนใจติดตามภาพยนตร์เรื่องนี้นะครับ
ก่อนอื่นมารู้จักกันก่อนนะครับว่าเจ้าวัตถุประหลาดที่โผล่มาในภาพยนตร์มีอะไรบ้าง

รูหนอน

รูหนอนคือทางที่เชื่อมต่อระหว่างกาลอวกาศที่มี 2 asymtotically flat เข้าด้วยกัน ซึ่งสามารถตีความได้ว่ารูหนอนเป็นสะพานกาลอวกาศ แน่นอนว่ามันคือทางลัดที่พาเราไปยังสถานที่อันไกลโพ้นนั่นเอง แต่หลายๆคนสงสัยกันว่าหน้าตารูหนอนในภาพยนตร์เรื่องนี้ทำไมแปลกๆจัง ใช่แล้วครับเพราะนี่คือรูหนอนที่ควรจะเป็นมาตั้งแต่แรกแล้วครับ รูหนอนควรมีลักษณะเป็นทรงกลมสมมาตรไม่ได้เป็น2มิติอย่างที่เราเข้าใจครับ ในหนังได้อธิบายไว้ค่อนข้างดีทีเดียวที่ว่ารูใน2มิติคือวงกลม ดังนั้นรูใน3มิติควรจะเป็นทรงกลม และความเจ๋งของภาพยนตร์เรื่องนี้ก็ได้แสดงภาพของรูหนอนให้คนทั่วไปเข้าใจได้ชัดเจนว่าหน้าตายังไง เพราะปกติคนมักจะชินตากับภาพประกอบแสดงรูหนอนเป็นรูรูปคอขวดเชื่อมต่อระหว่างแผ่น นั่นเป็นภาพบน2มิติให้คนเข้าใจและเห็นภาพง่ายเท่านั้นครับ

หลุมดำ

หลุมดำคือวัตถุที่มีมวลมหาศาลซึ่งทำให้เกิดความโน้มถ่วงสูง โดยจะทำให้เกิดอาณาบริเวณที่เรียกว่า"ขอบฟ้าเหตุการณ์" (Event horizon) ซึ่งอะไรก็ตามที่ผ่านขอบฟ้าเหตุการณ์เข้าไปแล้วจะไม่สามารถกลับออกมาได้ แม้แต่แสงก็ตาม ดังนั้นเราจึงเรียกวัตถุดังกล่าวว่าหลุมดำ

หลุมดำในทางทฤษฎีมีอยู่ 4 แบบด้วยกัน ได้แก่
-หลุมดำนิ่ง(Schwarzschild)
-หลุมดำมีประจุ(Reissner-Nordstrom)
-หลุมดำหมุน(Kerr)
-หลุมดำหมุนมีประจุ(Kerr-Newman)

หลุมดำในธรรมชาติส่วนใหญ่เป็นหลุมดำแบบหมุน(Kerr) โดยมีหน้าตาเช่นเดียวกับที่ภาพยนตร์ฉายนั่นเอง ซึ่งการหมุนของมันได้ทำให้เกิด Ergosphere ซึ่งถ้าใครสังเกตดีๆก็จะเห็นวงรอบหลุมดำอีกที ถัดออกมาก็จะเห็น Accretion disc เป็นจานล้อมรอบหลุมดำสวยงาม แต่สิ่งที่ถือว่าใหม่ในการสร้างหลุมดำออกมาเป็นภาพคือ เค้าได้คำนึงถึง gravitational lensing ด้วย ว่าง่ายๆคือแสงที่ผ่านหลุมดำเกิดการโค้งงอจนสามารถเห็นด้านหลังของจานได้ด้วย จะเห็นได้ว่าจานด้านหลังที่ถูกหลุมดำบังมาปรากฏอยู่ด้านบนและด้านล่างหลุมดำ นับได้ว่าเป็นหลุมดำที่สมบูรณ์แบบที่สุดเท่าที่ภาพยนตร์เคยสร้างเลยทีเดียว
แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่