แฮนรี ลิน เราสามารถเรียนรู้อะไรได้จากกาแล็กซีไกล ไกลออกไป

ในความสนุก การพูดที่ตื่นเต้น วัยรุ่น แฮนรี ลิน มองดูบางอย่างที่ไม่คาดฝันบนท้องฟ้า ระยะทางของกระจุกกาแล็คซี โดยการศึกษาถึงคุณสมบัติของชิ้นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของจักรวาล ชนะรางวัล Intel Science Fair พวกเราสามารถเรียนรู้ไม่น้อยเกี่ยวกับความลึกลับทางวิทยาศาสตร์ในโลกของเราเองและกาแล็คซี

นี่คือภาพบางส่วนของกลุ่มกาแล็กซี

มันฟังดูเหมือนสิ่งที่มันเป็น

มันคือกลุ่มก้อนขนาดใหญ่ของกาแล็กซี

ยึดเหนี่ยวซึ่งกันและกันด้วยแรงโน้มถ่วง

ดังนั้น จุดส่วนใหญ่ที่คุณเห็นบนจอ

จึงไม่ใช่ดาวเพียงดวงเดียว

แต่เป็นกลุ่มของดวงดาว หรือกาแล็คซี

ตอนนี้ ผมจะแสดงภาพบางส่วนให้คุณดู

ผมหวังว่าคุณจะเห็นอย่างคร่าวๆ

กระจุกกาแล็คซีเหล่านั้นเป็นวัตถุที่สวยงาม

แต่ยิ่งกว่านั้น

ผมคิดว่ากระจุกกาแล็คซีนั้นลึกลับซับซ้อน

พวกมันน่าแปลกใจ

และยังมีประโยชน์

มีประโยชน์ในฐานะเป็น
ห้องทดลองขนาดยักษ์ของจักรวาล

และที่ห้องทดลอง
เพื่ออธิบายกระจุกกาแล็คซี

เพื่ออธิบายการทดลอง

ที่คุณสามารถทำกับมันได้

และผมคิดว่าทั้งหมดนี้มีสี่แบบหลัก ๆ

และแบบแรกที่ผมต้องการอธิบาย

คือศึกษาชนิดที่มีขนาดใหญ่มาก

แล้วใหญ่เท่าไรล่ะ ?

นี่คือภาพจริงของกระจุกกาแล็คซี

มันใหญ่มากเสียจนแสงจะเดินทางผ่านมัน

จะถูกดัดให้โค้ง มันจะถูกทำให้บิดเบี่ยว

จากแรงดึงดูดมหาศาลของกระจุกกาแล็กซีนี้

และ ในความจริง ถ้าคุณมองดูดี ๆ

คุณจะสามารถมองเห็นวงแหวงรอบกระจุกกาแล็กซีนี้

ทีนี้ ถ้าจะบอกจำนวน

ของกระจุกกาแล็กซีนี้

มันจะมีมวลมากกว่าหนึ่งพันล้าน ๆ เท่า
ของดวงอาทิตย์

มันน่าตกใจว่าระบบเหล่านั้น
ใหญ่มากขนาดนี้ได้อย่างไร

แต่ยิ่งกว่าเรื่องมวลของพวกมัน

พวกมันมีคุณสมบัติอย่างอื่นอีก

พวกมันเป็นระบบที่โดดเดี่ยว

หรือบอกได้ว่า เราอาจคิดว่าพวกมัน

เป็นแบบจำลองย่อของทั้งจักรวาล

และหลายคำถามที่เราอาจมี

เกี่ยวกับขนาดจริงของจักรวาล

อย่างเช่น เรื่องการทำงานของแรงโน้มถ่วง

อาจได้คำตอบจากการศึกษาระบบเหล่านี้

ดังนั้นมันยิ่งใหญ่มาก

เรื่องที่สองคือมันร้อนมาก

โอเค ถ้าเราจินตนาการภาพของกระจุกกาแล็คซี

และผมลบแสงของดวงดาวทั้งหมดออกไป

สื่งที่ผมเหลือไว้คือหยดสีฟ้าอ่อนขนาดใหญ่

นี่เป็นสีที่ผิด

จริงๆ แล้วนี่คือรังสีเอ็กที่เรากำลังมองเห็น

และคำถามคือ ถ้านี้ไม่ใช่กาแล็กซี

อะไรกันที่ปล่อยแสงนี้ออกมา

คำตอบก็คือแก๊สร้อน

แก๊สอุณหภูมิ ล้านองศา

ความจริงแล้วมันคือพลาสมา

และเหตุผลว่าทำไมมันถึงร้อน

ก็ต้องย้อนกลับไปที่สไลด์ก่อนหน้านี้

แรงดูดมหาศาลของระบบเหล่านั้น

ได้เร่งให้อนุภาคของแก๊สเคลื่อนที่
ด้วยความเร็วสูง

และความเร็วที่มากหมายถึง
อุณหภูมิที่มากด้วย

นี้แหละคือหัวใจสำคัญ

แต่วิทยาศาสตร์นั้นให้ข้อมูลหยาบๆ

มีคุณสมบัติพื้นฐานหลายอย่าง
เกี่ยวกับพลาสมา

ที่เรายังคงสับสนกันอยู่

ยังคงเป็นปริศนาสำหรับเรา

และยังคงผลักดันความเข้าใจของเรา

เกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของสิ่งที่ร้อนมากๆ

อย่างที่สาม: ศึกษาชนิดที่เล็กมาก

เพื่ออธิบายเรื่องนี้ ผมต้องการจะบอกคุณ

ถึงความจริงที่ยุ่งยากมาก

สสารส่วนใหญ่ในจักรวาล

ไม่ได้ประกอบขึ้นมาจากอะตอม

คุณถูกหลอกในเรื่องนี้

ส่วนใหญ่ของมันถูกสร้างขึ้นจากบางสิ่ง
ที่ลึกลับมาก ๆ

ซึ่งเราเรียกมันว่าสสารมืด

สสารมืดคือบางสิ่งที่ไม่ค่อย
มีปฎิสัมพันธ์กันมากนัก

ยกเว้นผ่านแรงโน้มถ่วง

และเราจึงควรที่จะศึกษามันมากขึ้น

ถ้าคุณคือนักฟิสิกส์อนุภาค

คุณต้องการรู้ว่าอะไรจะเกิดขึ้น
ถ้าเรานำสิ่งนี้มาชนเข้าด้วยกัน

ไม่เว้นแม้กระทั่ง สสารมืด

แล้วเราจะทำอย่างไร ?

เพื่อหาคำตอบของคำถามนี้

ผมจะตั้งคำถามอีกหนึ่งคำถาม

ซึ่งก็คือ จะเกิดจะไรขึ้นเมื่อ
กระจุกกาแล็กซี ชนกัน

นี้คือภาพ

ตั้งแต่กาแล็กซีปรากฎขึ้น

เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาล ในแบบที่มีขนาดย่อ

พวกมันเกือบทั้งหมดถูกสร้างขึ้นจากสสารมืด

และนี้คือสิ่งที่คุณเห็นเป็นสีม่วงอ่อน ๆ

สีแดงแสดงถึงแก๊สร้อน

และใช่แล้ว คุณสามารถเห็นกาแล็กซีจำนวนมาก

สิ่งที่เกิดขึ้นคือเรื่องเร่งอนุภาค

ที่ขนาดใหญ่มหึมา

และนี่มันสำคัญมาก ๆ

เพราะมันหมายความว่าปฏิกิริยาเล็กๆ ที่

ที่ตรวจพบได้ยากมากๆ ในห้องทดลอง

บางทีอาจถูกผสมผสานเข้าด้วยกัน

เป็นบางสิ่งที่เราสามารถเจอได้ในธรรมชาติ

มันก็ตลกดีนะ

เหตุผมที่ทำไมกระจุกกาแล็กซี

สามารถสอนเราเกี่ยวกับสสารมืด

เหตุผมที่ทำไมกระจุกกาแล็กซี

สามารถสอนเราเกี่ยวกับ
ลักษณะทางกายภาพของสิ่งที่เล็กมาก

ก็เพราะว่ามันใหญ่มาก ๆ

อย่างที่สี่ ลักษณะทางกายภาพของสิ่งที่แปลกมาก

แน่นอนสิ่งที่ผมได้พูดไปนั้นบ้าบอ

โอเค ถ้ามีอะไรที่แปลกว่า

ผมคิดว่ามันคือพลังงานมืด

ถ้าผมโยนลูกบอลขึ้นไปในอากาศ

ผมคาดว่ามันจะขึ้น

สิ่งที่ผมไม่ได้คาดไว้คือมันจะขึ้นไป

ด้วยอัตราเร็วที่สูงขึ้น

เช่นเดียวกับที่นักจักรวาลวิทยาเข้าใจว่าทำไม

จักรวาลถึงขยายตัว

พวกเขาไม่ได้เข้าใจว่าทำไมมันขยายตัว

ด้วยอัตราเร็วที่เพิ่มขึ้น

พวกเขาให้ชื่อของเหตุผลของ

การขยายตัวด้วยอัตราเร็วที่เพิ่มขึ้น

และเขาเรียกมันว่าพลังงานมืด

และอีกครั้ง
พวกเราต้องการเรียนรู้เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับมัน

แล้ว คำถามที่เรามีก็คือ

พลังงานมืดมีผลกระทบต่อจักรวาลอย่างไร

ในขนาดจริง ?

ขึ้นอยู่กับว่ามันแข็งแรงมากแค่ไหน

บางทีโครงสร้างก่อตัวเร็วหรือช้า

ปัญหาของโครงสร้างขนาดจริง

ของจักรวาลนี้มันซับซ้อนอย่างน่าประหลาด

นี่คือแบบจำลองคอมพิวเตอร์

และเราต้องการวิธี ในการทำให้มันง่าย

แล้ว ผมชอบคิดโดยใช้การเปรียบเทียบ

ถ้าเราต้องการเข้าใจการจมของเรือไททานิค

สิ่งสำคัญที่สุดที่ต้องทำ

ไม่ใช่การสร้างแบบจำลองขนาดเล็ก

ของทุกๆ ชิ้นส่วนเล็กๆ ของเรือที่แตกออกมา

สิ่งสำคัญที่สุดที่ต้องทำคือ

ติดตามส่วนที่ใหญ่ที่สุดสองส่วน

เหมือนกัน
เราสามารถเรียนรู้อย่างมากมายเกี่ยวกับจักรวาล

ในขนาดจริง

จากการติดตามชิ้นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของมันสองชิ้น

และชิ้นที่ใหญ่ที่สุดคือกลุ่มของกาแล็กซี

นี่ใกล้จะหมดเวลาแล้ว

คุณอาจคิดว่านี้โกงนิดหน่อย

ผมหมายความว่า ผมเริ่มโดยพูดเกี่ยวกับ

กระจุกกาแล็กซีมีประโยชน์อย่างไร

และผมได้ให้เหตุผลไปบ้างแล้ว

แต่ประโยชน์ของมันจริงๆ ล่ะ ?

เออ เพื่อตอบคำถามนี้

ผมต้องการจะบอกคุณถึงคำพูดที่
เฮนรี ฟอร์ดได้เคยพูดไว้

เมื่อเขาถูกถามเกี่ยวกับเรื่องของรถ

เขาได้พูดออกมาว่า:

"ถ้าผมถามผู้คนว่าพวกเขาต้องการอะไร

พวกเขาจะพูดว่าม้าที่เร็วขึ้น"

วันนี้ขณะที่สังคมเผชิญหน้า

กับปัญหาที่ยากจำนวนมาก ๆ

และคำตอบของปัญหาเหล่านั้น
ยังไม่ชัดเจนนัก

พวกมันไม่ใช้ม้าที่เร็วขึ้น

พวกเขาจะต้องการความชาญฉลาดทางวิทยาศาสตร์

อย่างมากมายมหาศาล

ใช่ พวกเราต้องการตั้งเป้าความสนใจ

ใช่ เราต้องการจดจ่อ

แต่เราต้องจำไว้ว่า

นวัตกรรม, ความช่างคิด, แรงบันดาลใจ

ทั้งหมดนั้น

มาเมื่อเราขยายวิสัยทัศน์ของเรา

เมื่อเราถอยกลับออกมา

เมื่อเราออกมามองไกลขึ้น

และผมคิดไม่ออกถึงทางที่ดีไปกว่า

การศึกษาจักรวาลรอบตัวเรา ขอบคุณครับ

(เสียงปรบมือ)