ในวันที่ 4 พฤษภาคม 2565 ได้มีหนังซุเปอร์ฮีโร่ของมาเวลเข้าฉาย นั่นก็คือ Doctor Strange in the multiverse of madness เลยถือเป็นโอกาสที่ดีที่ผู้เขียนจะเตรียมความรู้ทางฟิสิกส์ให้แก่ผู้อ่านเกี่ยวกับแนวคิดของ มัลติเวิร์ส ในวงการฟิสิกส์ (บทความนี้ไม่มีความเกี่ยวโยงใด ๆ กับตัวหนัง ดังนั้นไม่ได้มีการสปอยล์เนื้อหาในหนังใด ๆ ทั้งสิ้น)
ก่อนจะเริ่มต้นเนื้อหาเกี๋ยวกับ มัลติเวิร์ส ผู้เขียนต้องขอออกตัวไว้ก่อนว่า แนวคิดเกี่ยวกับมัลติเวิร์ส ยังเป็นแนวคิดที่ยังไม่มีข้อสรุปที่ตายตัวและยังคงมีข้อถกเขียนกันอย่างกว้างขวางในการฟิสิกส์ มีการนำเสนอแนวคิดและโมเดลมากมายเกี่ยวกับมัลติเวิร์ส โดยทฤษฎีหรือโมเดลต่าง ๆ จะเป็นจริงหรือไม่ ก็ต้องรอคอยหลักฐานที่จะทำการยืนยันได้ในอนาคต ในมุมมองของผู้เขียน จะขอแบ่งแนวคิดของมัลติเวิร์สออกเป็น 3 กลุ่มใหญ่ ๆ ได้แก่
- มัลติเวิร์สในทางจักรวาลวิทยา
- มัลติเวิร์สในทางทฤษฎีสตริง
- มัลติเวิร์สในทางทฤษฎีควอนตัม
ในส่วนของแนวคิดแรก มัลติเวิร์ส ก็คือเป็นบริเวณของกาลอวกาศจริง ๆ (Actual spacetime) ซึ่งอาจจะอยู่ไกลมาก ๆ จนเราไม่สามารถสังเกตหรือรับรู้ได้ โดยเอกภพในทางจักรวาลวิทยาคือเอกภพที่เราสามารถสังเกตได้ (Observable Universe) ดังนั้นในมุมมองนี้เอกภพของเรานั้นเป็นส่วนหนึ่งของกาลอวกาศที่กว้างใหญ่ ซึ่งอาจจะกว้างเป็นอนันต์ ภายนอกเอกภพของเรา (ไม่สามารถสังเกตได้) ก็มีเอกภพอื่น ๆ อยู่หลากหลายเอกภพ โดยอาจจะจินตนาการภาพว่า เอกภพก็คือฟองน้ำ ซึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งของฟองน้ำหลาย ๆ ฟอง โมเดลนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Bubble Universes หรือ Pocket Universe ของ Alan Guth นักฟิสิกส์เชื่อหากทฤษฎีนี้เป็นจริง เราสามารถทดสอบได้โดยการสังเกตหาร่องรอยการชนระหว่างเอกภพผ่านรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของเอกภพได้ (Cosmic Microwave Background, CMB) ซึ่งหากมีเอกภพอื่นชนกับเอกภพของเรา จะเกิดร่องรอยในรูปแบบคล้ายแผ่นจานกลมบนท้องฟ้าในการแผ่รังสี CMB
สำหรับแนวคิดที่สอง จักรวาลของทฤษฎีสตริง (แบบซุปเปอร์) มีอยู่ด้วยกัน 10 มิติ เป็นมิติของอวกาศ (Space) 9 มิติ และ มิติของเวลา 1 มิติ แต่อย่างที่เราทราบกันดีเราอาศัยอยู่ในโลกของ 4 มิติ ดังนั้นแนวคิดนี้กล่าวว่า จักรวาลของเราทั้งหมดอยู่ในผืนผ้าใบ (ผืนผ้าใบที่มี 3 มิติอวกาศและ 1 มิติเวลา) โดยผืนผ้าใบนี้ก็อยู่ในอวกาศ 10 มิติ (Hyperspace) ผืนใหญ่อีกที โดยในอวกาศผืนใหญ่นี้ก็สามารถมีผืนผ้าใบเรียงรายกันอยู่เป็นจำนวนอีกนับไม่ถ้วน หากจะจินตนาการผู้อ่านสามารถจินตนาการได้ว่า มัลติเวิร์สก็เป็นเสมือนหนังสือ โดยที่กระดาษแต่ละแผ่นก็จะเป็นเอกภพหนึ่ง ๆ นั่นเอง โมเดลในลักษณะนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Braneworlds Theory แนวคิดนี้อาศัยการมีอยู่ของมิติพิเศษ (Extra dimensions) ดังนั้นแนวทางหนึ่งที่จะสามารถยืนยันความเป็นไปได้ของโมเดลนี้ก็คือการค้นพบมิติพิเศษ ซึ่งปัจจุบันกำลังมีความพยายามยืนยันเรื่องดังกล่าวผ่านการทดลองการชนกันของอนุภาคในเครื่องเร่งอนุภาค LHC
แนวคิดสุดท้ายเป็นแนวคิดมัลติเวิร์สจากการตีความทางควอนตัม ซึ่งรู้จักกันในชื่อ Many worlds interpretation ซึ่งถูกในเสนอโดย Hugh Everett เป็นที่รู้กันดีว่าหนึ่งในปัญหาที่สำคัญของทฤษฎีควอนตัมก็คือ การยุบตัวของฟังก์ชันคลื่น (Collapse of the wave function) ในทางควอนตัม ฟังก์ชันคลื่น(ถ้าให้กล่าวให้ถูกต้องคือค่าฟังก์ชั่นคลื่นยกกำลังสอง) บ่งบอกถึงความน่าจะเป็นในการเกิดเหตุการณ์ต่าง ๆ เช่น ความน่าจะเป็นในการพบอนุภาคที่บริเวณหนึ่ง ๆ, ความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนจะมีสปินขึ้นหรือลง เป็นต้น โดยปกติแล้วฟังก์ชันคลื่นของระบบจะอยู่ในรูปของการซ้อนทับกันเชิงควอนตัม (Quantum superposition) ยกตัวอย่างเช่น แมวของชโรดิงเจอร์ (Schrodinger’s cat) ซึ่งจะสามาถเขียนสถานะของแมวในเชิงควอนตัมได้เป็น การซ้อนทับกันเชิงควอนตัม ของ 2 สถานะ นั่นคือ สภาวะที่แมวยังมีชีวิตอยู่ และสภาวะที่แมวตายไปแล้ว กล่าวคือแมวของชโรดิงเงอร์มีสถานะที่ยังมีชีวิตอยู่และตายไปพร้อม ๆ กัน (ผู้อ่านสามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองเชิงความคิดเรื่อง แมวของชโรดิงเงอร์ ได้ที่ เพจ ฟิสิกส์หมาหมา https://www.facebook.com/media/set/?vanity=PhysicsDogDog&set=a.306785023239040)
ในการตีความแบบ Copenhagen จะเกิดการยุบตัวของฟังก์ชันคลื่นขึ้น นั่นคือการวัด จะทำให้ระบบเลือกสถานะทางควอนตัมที่เป็นไปได้อย่างใดอย่างหนึ่งอย่างสุม ในกรณีของแมวของชโรดิงเงอร์ คือ ฟังก์ชันคลื่นของแมว จะถูกยุบเป็นไม่หนึ่ง สภาวะที่แมวยังมีชีวิตอยู่ ก็สอง สภาวะที่แมวตายไปแล้ว อย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น ซึ่งทำให้เกิดข้อถกเถียงมากมายว่ากระบวนการหรือการเปลี่ยนผ่านที่ทำให้เกิดการยุบตัวเกิดขึ้นได้อย่างไร แล้วสถานะที่ไม่ถูกเลือกสถานะอื่น ๆ หายไปไหน ทำไมธรรมชาติต้องเลือกอยู่ที่สถานะดังกล่าว เป็นต้น
อย่างไรก็ดีการตีความแบบ Many worlds interpretation ได้นำแสนอการตีความที่ไม่ทำให้เกิดการยุบตัวของฟังก์ชันคลื่นดังกล่าว โดยมีใจความว่าแท้จริงแล้วสถานะทางควอนตัมทุก ๆ สถานะที่เป็นไปได้นั้นเกิดขึ้นจริงทุก ๆ ครั้งที่ทำการวัด เพียงแต่เกิดขึ้นในอีก “โลก” หนึ่ง การตีความในลักษณะนี้อาจมองได้ว่า เราอยู่ในโลกความจริงหนึ่ง ๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของอวกาศของความน่าจะเป็นที่เป็นไปได้ทั้งหมด และยังคงมีโลกแห่งอื่น ๆ ที่มีความจริง (สถานะเชิงควอนตัมของระบบหลังการวัด) อีกรูปแบบหนึ่งอยู่อย่างมากมาย
อย่างไรก็ตามแนวคิดที่ผู้เขียนยกมาเป็นเพียงส่วนหนึ่งของแนวคิดของมัลติเวิร์สอีกหลากหลายแนวคิดที่ไม่ได้ถูกหยิบยกขึ้นมา ทั้งหมดทั้งมวลแนวคิดและโมเดลต่าง ๆ ยังไม่ได้รับการพิสูจน์หรือหลักฐานที่เพียงพอต่อการยืนยันว่ามีอยู่จริงทั้งสิ้น สำหรับหนังเรื่อง Doctor Strange in the multiverse of madness ผู้เขียนก็อาจจะยังไม่สามารถสรุปได้ว่ามีโมเดลมัลติเวิร์สเป็นรูปแบบไหนกันแน่ ทั้งนี้ก็ขึ้นอยู่กับจินตนาการของผู้อ่านและผู้ชมภาพยนต์ได้ตัดสินกันต่อไป
พงศ์วิศว์ ศรีแสงยิ่งเจริญ / ห้องปฏิบัติการวิจัยอินทิกราบิลิตี ทฤษฎีสนาม และฟิสิกส์พลังงานสูง (IFTHEP)
