จักรวาลของไอน์สไตน์

ตอนปลายศตวรรษที่สิบเก้านักวิทยาศาสตร์ต่างครุ่นคิดว่าเรื่องลึกลับทางกายภาพต่าง ๆ ได้เรียนรู้ไปหมดแล้วไม่ว่าที่เกี่ยวข้องกับสสารและพลังงานซึ่งคงไม่เหลืออะไรไว้ให้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นหาอีกแล้ว แต่ในปี1875 Max Planck ได้ตัดสินใจที่จะศึกษาคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ โดยเฉพาะฟิสิกส์ทฤษฏีที่เกี่ยวข้องกับเทอร์โมไดมิกส์ เขาทุ่มเทเวลาให้กับการเรียนรู้เรื่องของเอนโทรปี (วิธีวัดว่าภาวะหนึ่ง ๆ มีความไม่เป็นระเบียบมากแค่ไหน และเป็นตัวบอกความน่าจะเป็น) แต่การศึกษาของ Planck ก็มี J. Willard Gibbs ได้ศึกษาไว้แล้วโดยผลิตเป็นงานเขียน ชื่อ On the Equilibrium of Heterogeneous Substance (ว่าด้วยสมดุลของสารที่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน) ซึ่งได้แจงให้เห็นหลักการเกือบทั้งหมดของเทอร์โมไดนามิกส์ว่าไม่ได้ประยุกต์แค่เรื่องของความร้อนและพลังงาน แต่ยังมีผลในระดับอะตอมของปฏิกิริยาเคมีด้วย แต่ผลงานของ J. Willard Gibbs ก็ไม่เป็นที่รู้จักมากนัก
ในทศวรรษ 1880 Albert Michelson ได้ช่วยช่วยเพื่อนนักเคมีคนหนึ่งชื่อ Edward Morley ทำการทดลองชุดหนึ่งที่ให้ผลออกมาแบบไม่น่าเป็นไปได้ ซึ่งเชื่อว่า อีเธอร์ เป็นตัวกลางอย่างหนึ่งที่เสถียร มองไม่เห็นไร้น้ำหนัก และแยกกันไม่ได้ เป็นตังกลางที่แผ่กระจายอยู่ทั่วจักรวาล สามารถนำแสงได้ เพราะแสงและสนามแม่เหล็กไฟฟ้ายังถูกมองว่าต้องมีการสั่นแบบคลื่น ดังนั้นมันจึงจึงสั่นอยู่บนอีเธอร์ ความเชื่อนี้เป็นที่ยอมรับของนักวิทยาศาสตร์ทั่วไปไม่ว่าจะเป็น เดสการ์ด นิวตัน หรือแม้กระทั่ง J.J. Thomson ก็ยังยืนยันว่า อีเธอร์ไม่ใช่แค่สิ่งมหัศจรรย์ที่เกิดจากการคาดการณ์ของนักปรัชญาเท่านั่น แต่ยังเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเราเช่นเดียวกับอากาศที่เราหายใจกันอยู่ทีเดียว Michelson ได้ศึกษา อีเธอร์อยู่หลายปี โยความช่วยเหลือของ Morley จนเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์เป็นคนแรกของชาวอเมริกัน
ในปี 1990 Max Planck ได้เปิดประตูสู่ยุคของควอนตัม ที่ช่วยในการแก้ไขปริศนาของการทดลองของ Michelson และ Morley โยแสดงให้รู้ว่า แสงไม่จำเป็นต้องเป็นคลื่นเสมอไป ซึ่งเป็นการวางรากฐานสำหรับฟิสิกส์ยุคใหม่ทั้วหมดที่กำลังจะเปลี่ยนโลก
ในปี 1905 โลกได้พบกับฟิสิกส์ยุคใหม่เมื่อค้นพบงานเขียนของข้าราชการหนุ่ม ชื่อ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ใน Annlen der Physik ซึ่งล้วนเป็นงานยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของฟิสิกส์ กล่าวคือ การตรวจสอบผลทางโฟโตอิเล็กตริกด้วยการใช้ทฤษฏีควอนตัมของแพลงค์ ซึ่งยังเป็นทฤษฎีใหม่ พฤติกรรมของอนุภาคเล็ก ๆ ที่แขวนลอยอยู่ในของเหลว (ซึ่งปัจุบันเรียกว่าการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน) และที่เด่นที่สุด คือ ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ โดยเฉพาะงานชิ้นแรกทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล มันอธิบายธรรมชาติของแสง เหนืออื่นใดทฤษฎีพิเศษนี้ได้แสดงให้เห็นว่าความเร็วของแสงนั้นคงที่และสูงสุดไม่มีอะไรชนะมันได้ พร้อมกันนั้นมันช่วยแก้ปัญหาเรื่องอีเธอร์ในจักรวาลได้ โดยอัลเบิร์ตไอน์สไตน์ ได้มอบจักรวาลที่ปราศจากอีเธอร์ให้แก่เรา
หลังจากนั้นไม่นาน อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ได้เริ่มคิดถึงปัญหาเรื่องแรงโน้มถ่วงเนื่องจากทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ ไม่ได้คิดถึงแรงโน้มถ่วงเลย เพราะที่มัน “พิเศษ” เพราะพูดถึงสิ่งที่เคลื่อนที่อยู่ในภาวะที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงเลย ทำให้เป็นปัญหาที่เขาต้องคิดอยู่ตลอดเวลา จนกระทั่ง ปี 1917 จึงเกิดงานเขียนที่ชื่อว่า “การพิจารณาทางจักรวาลวิทยาว่าด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป”
ในปี 1919 หลังสงครามโลกครั้งที่ 1 ทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ เริ่มมีชื่อเสียงขึ้น แต่ก็เป็นเรื่องที่เข้าใจยากเพราะโดยทั่วไปแล้วสิ่งที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพูดถึง คืออวกาศและเวลานั้นไม่เป็นสิ่งสัมบูรณ์ แต่สัมพันธ์กันทั้งระหว่างผู้สังเกตและสิ่งที่ถูกสังเกต ซึ่งต่อมีผู้พยายามอธิบายมากมายไม่ว่าจะเป็นเรื่องของจักรวาลที่จะต้องขยายตัวหรือหดตัว และในปีนี้เองที่คนเก่งอย่าง Edwin Hupple ที่พยายามศึกษาข้อสงสัยว่าจักรวาลอายุเท่าไร และใหญ่แค่ไหน Hupple เริ่มต้นศึกษาโยวัดสเปกตรัมของกาแลคซี่ที่อยู่ห่างไกลและเขาสามารถคำนวณออกมาได้ว่ากาแลคซี่ทั้งหมดในท้องฟ้ากำลังเคลื่อนที่ออกห่างเรา ยิ่งกว่านั้น ความเร็วและระยะทางยังเป็นสัดส่วนต่อกันกล่าวคือยิ่งกาแลคซี่ที่อยู่ห่างไกลออกไปมันยิ่งเคลื่อนที่ได้เร็วมากเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าจักรวาลกำลังขยายตัว รวดเร็ว และทุกทิศทาง แต่น่าเสียดายที่ ฮับเบิลให้ความสนใจทฤษฎีของไอน์สไตน์น้อยมาก แต่อย่างไรก็ตามทั้งฮับเบิล และไอน์สไตน์ได้กระทำสิ่งที่ยิ่งใหญ่ไว้กับโลกใบนี้แล้ว