‘คลื่นแรงโน้มถ่วง’ เป็นวิธีที่ใช้ได้ในการอ้างถึงรังสีความโน้มถ่วง

เรียกพวกเขาว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง” ได้ นักปรัชญายืนยันว่าระลอกกาลอวกาศที่เพิ่งค้นพบโดยหอสังเกตการณ์ Advanced LIGO ควรเรียกว่าคลื่น “แรงโน้มถ่วง” ซึ่งในตัวมันเองเป็นเพียงวิธีการสั้น ๆ ในการพูดถึงการแผ่รังสีของพลังงานโน้มถ่วงผ่านการสั่นในโครงสร้างของกาลอวกาศ การย่อให้สั้นลงกว่านั้นคือ “คลื่นแรงโน้มถ่วง” ที่บางคนถือว่าไม่รู้หนังสือทางวิทยาศาสตร์ เพราะนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษากลศาสตร์ของไหลได้ใช้ “คลื่นแรงโน้มถ่วง” แล้ว ในบริบทนั้น “คลื่นแรงโน้มถ่วง” หมายถึงการรบกวนในของไหลที่เกิดขึ้นเมื่อของเหลวสองชนิดมาบรรจบกันหรือชั้นของความหนาแน่นต่างกัน (เช่น ในบรรยากาศ) มารวมกัน

สำหรับบางคนที่ไม่คุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องคำพ้องเสียง 

การใช้ “คลื่นแรงโน้มถ่วง” ในกลศาสตร์ของไหลทำให้การใช้อธิบายการแผ่รังสีโน้มถ่วงผิดกฎหมาย ในทางกลับกัน การเขียนที่ดีโดยทั่วไปคือไม่ใช้พยางค์มากเกินความจำเป็น นอกจากนี้ มีเหตุผลมากมายสำหรับการใช้ชวเลข “แรงโน้มถ่วง”

พจนานุกรมที่ไม่ย่อของวิทยาลัย Merriam-Webster รับรู้ถึงความหมายทางฟิสิกส์ของคลื่นแรงโน้มถ่วงเช่น นักฟิสิกส์มักใช้วลีนี้ในการสนทนาทั่วไป และในขณะที่ “คลื่นความโน้มถ่วง” เป็นเรื่องธรรมดามากกว่าในวรรณคดีทางวิทยาศาสตร์ เอกสารที่ตีพิมพ์จำนวนมากใช้รูปแบบที่สั้นกว่า คุณสามารถค้นหาได้ในบทความที่ตีพิมพ์ในAstrophysical Journal LettersหรือPhysical Review Dหรือแม้แต่Physical Review Letters และจอห์น อาร์ชิบัลด์ วีลเลอร์ ผู้ล่วงลับ ผู้เชี่ยวชาญด้านสัมพัทธภาพทั่วไประดับแนวหน้าของอเมริกาในศตวรรษที่ 20 เคยเขียนหนังสือที่มีทั้งบทชื่อว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง”

ดังนั้น หากคุณพบใครก็ตามที่ตำหนิคุณที่พูดว่า “คลื่นแรงโน้มถ่วง” เพราะวลีนี้มีความหมายในกลศาสตร์ของไหลด้วย บอกให้พวกเขาใช้เวลาแปดนาทีฟังเรื่อง “Stairway to Heaven” ของ Led Zeppelin เพราะคุณรู้ว่าบางครั้งคำมีสองความหมาย

วัดจักรวาล

ในการกำหนดระยะห่างของวัตถุในจักรวาล นักวิทยาศาสตร์ได้รวมวิธีการวัดที่แตกต่างกันหลายวิธี พวกเขาเริ่มต้นด้วยพารัลแลกซ์ ซึ่งเป็นวิธีการทางเรขาคณิตในการประมาณระยะทางไปยังดาวฤกษ์ใกล้เคียงโดยพิจารณาจากตำแหน่งที่ปรากฏเมื่อมองจากด้านตรงข้ามของวงโคจรของโลก แต่เทคนิคนี้ใช้ได้ในระยะทางที่กำหนดเท่านั้น (วงกลมประขนาดใหญ่) เพื่อไปให้ไกลกว่านี้ นักวิทยาศาสตร์ใช้วัตถุสองประเภทที่มีความสว่างที่รู้จัก ได้แก่ ดาวแปรผัน Cepheid และซุปเปอร์โนวาประเภท 1a ความสว่างที่เป็นที่รู้จักช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดระยะทางได้มากขึ้น โดยการคำนวณระยะทางของซุปเปอร์โนวาที่อยู่ห่างไกล และการวัดการเปลี่ยนแปลงในความถี่ของแสงที่เกิดจากการขยายตัวของเอกภพ นักวิทยาศาสตร์สามารถประมาณอัตราการขยายตัวของจักรวาลได้

อนุภาคชนิดใหม่สามารถอธิบายความไม่ตรงกันได้ ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือความหลากหลายของนิวตริโนที่ยังไม่ถูกค้นพบ ซึ่งจะส่งผลต่ออัตราการขยายตัวในเอกภพยุคแรกๆ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎี David Spergel จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันกล่าว “แต่มันยากที่จะปรับให้เข้ากับข้อมูลอื่นที่เรามี” Spergel ชอบคำอธิบายอื่นแทน: คุณลักษณะบางอย่างที่ไม่รู้จักในปัจจุบันของพลังงานมืด “เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับพลังงานมืด นั่นคงเป็นการเดาของฉันว่าวิธีแก้ปัญหาน่าจะอยู่ที่ใดมากที่สุด” เขากล่าว

หากพลังงานมืดเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา ผลักดันให้จักรวาลขยายตัวเร็วกว่าที่คาดการณ์ไว้ นั่นอาจอธิบายความคลาดเคลื่อนได้ Kevork Abazajian นักจักรวาลวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เออร์ไวน์ กล่าวว่า “เราอาจกำลังเดินทางไปค้นพบบางสิ่งที่ไม่สำคัญเกี่ยวกับพลังงานมืด นั่นคือสนามพลังงานที่เปลี่ยนแปลงไปซึ่งต่างจากความคงที่”

คำอธิบายที่น่าจะเป็นไปได้มากกว่านั้น ผู้เชี่ยวชาญบางคนกล่าวว่า แง่มุมที่ละเอียดอ่อนของการวัดอย่างใดอย่างหนึ่งยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ “ ณ จุดนี้ ฉันจะไม่พูดว่าคุณจะชี้ไปที่สิ่งใดสิ่งหนึ่งและบอกว่ามีสิ่งผิดปกติที่ชัดเจนจริงๆ” นักดาราศาสตร์เวนดี้ ฟรีดแมนแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าว แต่เธอบอกว่า ถ้าการสอบเทียบ Cepheid ไม่ได้ผลตามที่คาดไว้ นั่นอาจทำให้การวัดค่าคงที่ของฮับเบิลเปลี่ยนไปเล็กน้อย

“เพื่อที่จะตรวจสอบว่ามีปัญหาหรือไม่ คุณต้องทำการทดสอบโดยอิสระทั้งหมด” ฟรีดแมนกล่าว ทีมของเธอกำลังทำงานเกี่ยวกับการวัดค่าคงที่ฮับเบิลโดยไม่มีเซเฟอิดส์ แทนที่จะใช้ดาวอีกสองประเภท: ดาวแปรผัน RR Lyrae และดาวยักษ์แดงสาขา

ความเป็นไปได้อีกประการหนึ่ง Spergel กล่าวคือ “มีบางอย่างที่ขาดหายไปในผลลัพธ์ของพลังค์” นักวิทยาศาสตร์พลังค์วัดขนาดความผันผวนของอุณหภูมิระหว่างจุดต่างๆ บนท้องฟ้า จุดที่แยกจากกันด้วยระยะทางที่ไกลกว่าบนท้องฟ้าทำให้ค่าคงที่ฮับเบิลสอดคล้องกับผลลัพธ์ของมหานวดารามากขึ้น และการวัดจากการทดลองไมโครเวฟพื้นหลังจักรวาลก่อนหน้า WMAP ก็ใกล้เคียงกับการวัดซูเปอร์โนวาด้วยเช่นกัน

แต่ George Efstathiou นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์และสมาชิกในการทำงานร่วมกันของ Planck กล่าวว่า “ฉันจะบอกว่าผลลัพธ์ของพลังค์นั้นแข็งแกร่งมาก” หากไม่รวมคำอธิบายง่ายๆ ในการวิเคราะห์ทั้งสองแบบ นักดาราศาสตร์อาจถูกบังคับให้สรุปว่าสิ่งที่สำคัญขาดหายไปในความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับจักรวาล