หากเราหลุดเข้าไปในหลุมดำ…

การอธิบายเรื่องหลุมดำเป็นผลมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพ โดยอธิบายว่ามันเกิดจากการยุบตัวของดาวฤกษ์ กลายเป็นสสารอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงสูงมาก ไม่มีอะไรรอดพ้นจากหลุมดำได้เลยแม้แต่แสง จึงทำให้เรามองไม่เห็นมัน และเรียกมันว่าหลุมดำ (เราจะมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ได้จากแสงที่สะท้อนสิ่งเหล่านั้นมาเข้าตาเรา เมื่อแสงไม่สามารถออกจากหลุมดำได้ เราก็ไม่มีทางมองเห็นหลุมดำได้) ปัจจุบันมีการสันนิษฐานว่าเอกภพของเราเต็มไปด้วยหลุมดำ และมีหลุมดำที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายพันเท่าอยู่ตรงกลางของแกแล็กซีด้วย

จากแรงโน้มถ่วงมหาศาลดังกล่าว ทำให้เกิดข้อข้องใจขึ้นมามากมาย เช่น หลุมดำนั้นมีขอบเขตหรือไม่? สสารที่ถูกดูดลงไปในหลุมดำแล้วมันไปอยู่ที่ไหน? และสิ่งที่ถูกดูดเข้าไปแล้วจะมีโอกาสออกมาได้หรือไม่ หรือว่ามันจะต้องหายไปตลอดกาล?

จะว่าไปแล้วการจินตนาการถึงหลุมดำก็ดูจะยากเหมือนกันสำหรับสามัญสำนึกของมนุษย์ธรรมดา ๆ อย่างเรา คิดดูสิ มีหลุมปริศนาในอวกาศ เป็นคล้าย ๆ ถุง แต่ไม่รู้ว่ามันมีก้นหลุมอยู่ตรงไหน มันยังไงกันแน่?
 
เดี๋ยวเราลองนำความรู้และทฤษฎีทั้งหมดที่เราใช้อยู่ในปัจจุบันมาตอบโจทย์ทีละข้อดู…

1. หลุมดำมีขอบเขตหรือไม่?
 
ทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบัน อธิบายว่า หลุมดำนั้นก็มีขอบเขตของตัวเองเหมือนกัน เราเรียกขอบเขตนั้นว่า “ขอบฟ้าเหตุการณ์ (Event Horizon)”

2. สิ่งที่ถูกดูดเข้าไปในหลุมดำจะไปอยู่ที่ไหน?
 
ในภาพยนตร์วิทยาศาสตร์อาจชอบนำเสนอว่า เมื่อเราถูกหลุมดำดูดเข้าไปเราอาจจะไปโผล่ในอีกมิติหนึ่งซึ่งเป็นมิติคู่ขนาน แต่ในเมื่อเราเชื่อว่าหลุมดำมีขอบเขตตามข้อแรก ดังนั้นสสารที่ถูกดูดเข้าไปจึงไปโผล่ที่ไหนไม่ได้นอกจากไปกองอยู่ก้นหลุม ตามทฤษฎีอธิบายไว้ว่า ในหลุมดำนั้นตรงกลางจะมีจุดหนึ่งเป็นจุด “ซิงกูลาริตี้ (singularuty)” ซึ่งมวลทั้งหมดจะไปรวมกันเป็นจุดเดียว อะไรก็ตามที่หลุดเข้าไป ก็จะไปรวมกันอยู่ตรงจุดนี้

3. สิ่งที่ถูกดูดเข้าไปในหลุมดำมีโอกาสรอดออกมาได้หรือไม่?
 
เนื่องจากหลุมดำมีแรงดึงดูดสูงมาก แม้แต่แสงก็ยังไม่สามารถหลุดรอดออกมาได้ จึงสันนิษฐานกันว่า หากมีสสารหลุดลงไปในหลุมดำ และต้องการจะออกมา สสารนั้นจะต้องเร่งความเร็วให้มากกว่าแสงจึง(อาจจะ)หลุดรอดออกมาได้  ซึ่งในความเป็นจริงยังไม่มีสสารใดที่เร่งความเร็วได้มากกว่าแสง จึงน่าจะสรุปได้ว่า เราไม่สามารถออกจากหลุมดำได้เลย

4. สิ่งที่หลุดเข้าไปในหลุมดำ จะหายไปตลอดกาลหรือไม่?
 
ตามที่กล่าวมาแล้ว หลุมดำนั้นมีแรงโน้มถ่วงสูง และดูดทุกสิ่งเข้าไปรวมกันที่จุดซิงกูลาริตี้ (สสารน่าจะถูกบีบอัดรวมกัน) และไม่น่าจะกลับมาได้อีก
 
แต่ในปี ค.ศ.1974 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ชื่อสตีเฟน ฮอว์กิ้ง เป็นนักฟิสิกส์ควอนตัม ชี้ว่ามีการแผ่รังสีอย่างหนึ่งออกมาจากหลุมดำได้ และตั้งชื่อรังสีนั้นว่า “รังสีฮอว์กิ้ง” และยังเสนอทฤษฎีที่ว่า “หลุมดำนั้นมีการระเหยไปเรื่อย ๆ” ซึ่งถ้าเป็นไปตามนั้นจริงหลุมดำก็น่าจะหดเล็กลงเรื่อย ๆ ตามกาลเวลา แต่เราก็ยังไม่รู้ว่าการแผ่รังสีและการระเหยของหลุมดำดังกล่าว จะสามารถทำให้สสารต่าง ๆ คืนกลับมาจากหลุมดำหรือไม่ เพราะตามหลักกลศาสตร์ควอนตัม “สิ่งต่าง ๆ ไม่สามารถหายไปได้”
 
อันที่จริงเรื่องจุดซิงกูลาริตี้เองก็ไม่สอดคล้องกับกลศาสตร์ควอนตัม (ก็อย่างที่เรารู้ กลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพยังมีความขัดแย้งกันอยู่มาก) บางทีหลุมดำอาจซับซัอนมากกว่าที่อธิบายไว้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพก็ได้

อย่างไรก็ตาม ที่กล่าวมาทั้งหมดนี้ยังคงเป็นเรื่องของทฤษฎี ตามที่กล่าวกันว่า ความจริงทางวิทยาศาสตร์ คือเรื่องของ “ทฤษฎีที่ดีที่สุด” แน่นอนว่ามันเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลาหากมีทฤษฎีที่ดีกว่ามาแทนที่ และปัญหาพื้นฐานอย่างหนึ่งของวิทยาศาสตร์ก็คือ บางครั้งทฤษฎีที่ผิดก็สามารถทำนายหลายสิ่งหลายอย่างได้แม่นยำ และไม่ว่าใครจะว่าอย่างไร แอดมินก็คิดว่าวิทยาศาสตร์นั้นเป็นศาสตร์ที่ “ใจกว้าง” และนักวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงก็ต้องเป็นคนที่ “ใจกว้าง” ด้วยเช่นกัน เพราะพวกเขาต้องยอมรับได้ในสิ่งที่มันเป็น ซึ่งบางทีก็ไม่ใช่สิ่งที่พวกเขาเชื่อ
 
คำตอบที่แท้จริงเกี่ยวกับหลุมดำยังต้องนับว่าเป็นหนึ่งในปริศนาที่ดำมืด เพราะหลุมดำที่อยู่ใกล้เรามากที่สุดตั้งอยู่ห่างออกไปหลายพันปีแสง และในระยะทางขนาดนั้นรังสีฮอว์กิ้งก็อ่อนเกินกว่าจะสังเกตได้ มันจึงยากมากที่เราจะศึกษาหลุมดำ เพราะถึงอย่างไร เราก็เข้าใกล้มันหรือเข้าไปพิสูจน์ไม่ได้อยู่แล้ว

http://casa.colorado.edu
http://en.wikipedia.org/wiki/Black_hole
http://archive.ncsa.illinois.edu/Cyberia/NumRel/BlackHoleAnat.html