จักรวาลประกอบขึ้นจากอะไร? - เดนนิส ไวลด์ฟอเกล

ดูบทเรียนเต็มได้ที่: http://ed.ted.com/lessons/what-is-the-universe-made-of-dennis-wildfogel

อะตอมรอบตัวคุณดำรงอยู่มาแล้วหลายพันล้านปี ส่วนใหญ่กำเนิดในแกนกลางดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นแก๊สที่กำลังเผาไหม้ เดนนิส ไวลด์ฟอเกลบอกเล่าตำนานอันทรงเสน่ห์ ของการเดินทางอันยาวนานของอะตอม ตั้งแต่บิ๊กแบง จนมารวมตัวเป็นโมเลกุลอย่างในทุกวันนี้

บทเรียนโดยเดนนิส ไวลด์ฟอเกล อนิเมชั่นโดย Pew36 Animation Studios.

สสารทั้งหมดรอบตัวคุณ

ประกอบขึ้นมาจากหน่วยเล็กจิ๋ว

ที่เรียกว่าโมเลกุล

และโมเลกุลเองก็ประกอบ

ขึ้นจากอะตอม

โมเลกุลแยกสลายอยู่เรื่อย ๆ

แล้วก็ก่อตัวเป็นโมเลกุลใหม่

ในทางตรงกันข้าม

อะตอมแทบทุกตัว ที่คุณเคยสัมผัส

ตลอดช่วงชีวิตของคุณ

อะตอมที่อยู่ในพื้นดิน ใต้เท้าคุณ

ในอากาศที่คุณสูดหายใจ ในอาหารที่คุณกิน

อะตอมที่รวมกันเป็นสิ่งมีชีวิต ทุกชีวิต รวมถึงคุณด้วย

ดำรงอยู่มาแล้วหลายพันล้านปี

ถูกสร้างขึ้น ในสถานที่ที่ต่างไปจากโลกเรามาก

อะตอมมีที่มาที่ไปอย่างไร? ผมจะเล่าให้คุณฟัง

เรื่องเริ่มขึ้นเมื่อ 14 พันล้านปีก่อน

ด้วยเหตุการณ์ที่เราเรียกว่า บิ๊กแบง

ซึ่งทำให้เกิดจักรวาล ที่มีแต่แก๊สล้วน ๆ

ยังไม่มีดาวฤกษ์ ยังไม่มีดาวเคราะห์

แก๊สที่มีก็เป็นแค่อะตอม

ของธาตุที่เรียบง่ายที่สุด

ประมาณ 75 เปอร์เซนต์เป็น ไฮโดรเจน

และเกือบทั้งหมดที่เหลือเป็น ฮีเลียม

ไม่มีธาตุพวก คาร์บอน ออกซิเจน หรือไนโตรเจน

ไม่มีเหล็ก เงิน หรือทอง

บางจุดมีแก๊สหนาแน่นกว่าจุดอื่นเล็กน้อย

แรงดึงดูดจะยิ่งดูดให้จุดนั้น ๆ มีแก๊สสะสมมากขึ้น

ซึ่งก็ยิ่งทำให้แรงดึงดูดมีมากขึ้นไปอีก

แล้วดึงแก๊สมาเพิ่มอีก เช่นนี้ไปเรื่อย ๆ

ท้ายที่สุด ก็เกิดลูกบอลแก๊สลูกใหญ่ขึ้น

มันจะหดเล็กลงเพราะแรงดึงดูดของตัวเอง

และส่งผลให้ภายในร้อนขึ้นด้วย

ณ จุดนึง แกนลูกบอลนั้น

ก็ร้อนพอ จนเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นขึ้น

อะตอมไฮโดรเจนชนและรวมตัวกันเป็นฮีเลียม

พร้อมทั้งปลดปล่อยพลังงานออกมา

มากพอที่จะต้านการหดตัวเนื่องจากแรงดึงดูด

เมื่อพลังงานที่ผลักออก จากปฏิกิริยานิวเคลียร์

เท่ากันกับแรงที่ดึงดูดให้แก๊สหดตัวเข้า

สมดุลก็เกิดขึ้น

และดาวฤกษ์ก็ได้ถือกำเนิดขึ้น

ในช่วงชีวิตของดวงดาว

ปฏิกิริยาฟิวชั่นในแกนของดาวขนาดมหึมา

ไม่ได้ผลิตแค่ฮีเลียม

แต่ยังมีคาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน

และธาตุอื่น ๆ ในตารางธาตุทั้งหมด ไล่ไปจนถึงเหล็ก

แต่ท้ายที่สุด เชื้อเพลิงภายในแกนจะหมดลง

ทำให้ดาวทั้งดวงยุบตัว

และก่อให้เกิดการระเบิดที่ทรงพลังอย่างน่าเหลือเชื่อ

ที่เราเรียกว่า ซุปเปอร์โนวา

ณ จุดนี้มีสองสิ่งที่ควรพูดถึง

เกี่ยวกับการสร้างธาตุของซุปเปอร์โนวา

อย่างแรก การระเบิดนั้นปล่อยพลังงานมหาศาลออกมา

มากจนการฟิวชั่นรุนแรงกว่าปกติ

ทำให้เกิดธาตุที่มีอะตอมหนักกว่าเหล็ก

อย่างเงิน ทอง และยูเรเนียมขึ้นมา

อย่างที่สอง ธาตุทั้งหมดที่ถูกสะสม

อยู่ในแกนของดาวฤกษ์

อย่างคาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน เหล็ก

รวมไปถึงธาตุที่เกิดจากการระเบิดซุเปอร์โนวา

จะถูกพ่นกระจายไปในอวกาศ

ไปผสมปะปนกับแก๊สที่มีอยู่เดิม ณ จุดต่าง ๆ

แล้วประวัติศาสตร์ก็ซ้ำรอยตัวเอง

กลุ่มเมฆแก๊สตอนนี้มีธาตุอยู่หลายชนิด

นอกเหนือจากไฮโดรเจนและฮีเลียมดั้งเดิม

เกิดบริเวณที่ความหนาแน่นสูงขึ้น

ซึ่งจะดึงดูดสสารเข้ามาเพิ่มอีก เช่นนี้ไปเรื่อย ๆ

เช่นเดิม ดาวฤกษ์ดวงใหม่ก็จะก่อตัวขึ้น

ดวงอาทิตย์ของเราเกิดขึ้นแบบนี้ ประมาณ 5 พันล้านปีก่อน

แปลว่าในแก๊สที่ก่อตัวเป็นดวงอาทิตย์

ได้เก็บสะสมธาตุต่าง ๆ มากมาย

จากการระเบิดซุปเปอร์โนวา ตั้งแต่จักรวาลถือกำเนิด

นั่นคือที่มาว่าธาตุต่าง ๆ มารวมอยู่ในดวงอาทิตย์ได้อย่างไร

แต่ส่วนใหญ่ยังคงเป็นไฮโดรเจน 71 เปอร์เซนต์

และที่เหลือเกือบทั้งหมดเป็นฮีเลียม 27 เปอร์เซนต์

แต่ขอให้จำไว้ว่า

ในขณะที่ดาวฤกษ์แรกเริ้มมีแต่

ไฮโดรเจนและฮีเลียมล้วน ๆ

แต่มีธาตุอื่น ๆ ในตารางธาตุ

ถึงสองเปอร์เซนต์ในดวงอาทิตย์

แล้วโลกล่ะ?

ดาวเคราะห์เกิดขึ้นเป็นผลพวงจากการก่อตัวของดาวฤกษ์

จากเมฆแก๊สกลุ่มเดียวกับที่ก่อเป็นดาวฤกษ์

ดาวเคราะห์เล็ก ๆ อย่างโลก ไม่มีแรงดึงดูดพอ

จะรั้งไฮโดรเจนหรือฮีเลียมไว้ได้มาก

เพราะแก๊สทั้งสองเบามาก

ดังนั้น ถึงแม้ว่าคาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน และธาตุอื่น ๆ

จะมีอยู่แค่สองเปอร์เซนต์ ในกลุ่มเมฆแก๊สที่ก่อตัวเป็นโลก

ธาตุหนักเหล่านี้ก็รวมตัวกันเป็นมวลหลักของโลก

และทุกสิ่งบนโลก

ลองคิดดู

ยกเว้นไฮโดรเจนและฮีเลียมบางส่วน

พื้นที่คุณเดิน

อากาศที่คุณหายใจ

ทุกสิ่งประกอบจากอะตอม

ซึ่งถูกสร้างขึ้นในดวงดาว

ตอนที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบเรื่องนี้

เมื่อสมัยครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20

ฮาร์โลว์ แชปลี นักดาราศาสตร์ผู้โด่งดัง กล่าวไว้ว่า

"เราเป็นพี่น้องกับก้อนหิน เป็นญาติกับก้อนเมฆ"