ไดโนเสาร์ ฟิสิกส์ราชมงคล

นักวิทยาศาสตร์ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์เสียงไดโนเสาร์ที่สูญพันธุ์ไปเมื่อ 75 ล้านปีมาแล้วโดยศึกษาจากโครงสร้างของกระดูกศีรษะและใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ช่วยแก้ปัญหาด้านการคำนวณ

ผู้ที่เคยชมภาพยนตร์เรื่องจูราสสิกพาร์ค (Jurassic Park) หรือเรื่องเดอะลอสต์เวิลด์ (The Lost World) อันเป็นภาพยนตร์เรื่องยิ่งใหญ่เกี่ยวกับไดโนเสาร์ของสตีเวน สปีลเบิร์กคงยังจำความตื่นตาตื่นใจกับไดโนเสาร์ (ปลอม) เป็นจำนวนมากที่นำมาเข้าฉากได้ และคงมีหลายคนที่ช่างสงสัยและตั้งคำถามขึ้นมาว่าแล้วมนุษย์ในยุคปัจจุบันทราบได้อย่างไรว่าไดโนเสาร์พันธุ์ต่างๆที่สูญพันธุ์ไปจากโลกนี้นับสิบนับร้อยล้านปีมาแล้วนี้มีรูปร่างหน้าตาเป็นอย่างไร?

ที่จริงแล้วไดโนเสาร์พันธุ์ต่างๆที่เรารู้จักกันอยู่ในปัจจุบันนั้นไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาแบบยกเมฆหรือจินตนาการขึ้นมาลอยๆ แต่วิธีการได้มาซึ่งรูปพรรณสัณฐานของไดโนเสาร์เหล่านี้ก็เหมือนกับการได้มาของรูปพรรณสัณฐานของสิ่งมีชีวิตดึกดำบรรพ์อื่นๆ นั่นคือจากการศึกษาจากซากดึกดำบรรพ์ (fossil) นักวิทยาศาสตร์จะต้องอาศัยความรู้ด้านกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิตในปัจจุบันบวกกับจินตนาการและสร้างเป็นรูปพรรณสัณฐานของสิ่งมีชีวิตในอดีตขึ้นมา ซึ่งเชื่อกันว่าใกล้เคียงกับความจริงพอสมควรทั้งนี้เพราะสร้างขึ้นมาจากหลักวิชาการ ไม่ใช่การเดาสุ่ม

แต่ถึงแม้เราจะทราบว่ารูปพรรณสัณฐานของไดโนเสาร์นั้นมีเค้าใกล้เคียงความจริง แต่ผู้ที่เคยชมภาพยนตร์ดังกล่าวจะมีใครเคยสงสัยหรือไม่ว่าเสียงร้องกึกก้องของไดโนเสาร์ในภาพยนตร์นั้นใกล้เคียงกับเสียงจริงเพียงใด และมนุษย์ในปัจจุบันทราบได้อย่างไรว่าไดโนเสาร์พันธุ์ต่างๆมีเสียงร้องอย่างไร?

คำตอบก็คือการจินตนาการเสียงของไดโนเสาร์หรือแม้แต่เสียงของสัตว์ดึกดำบรรพ์อื่นๆให้ใกล้เคียงความจริงยังยากกว่าการจินตนาการรูปร่างหน้าตา เพราะซากดึกดำบรรพ์ไม่ได้ให้ข้อมูลมากพอที่จะจินตนาการไกลไปถึงเสียงร้องของเจ้าของซากเหล่านั้นได้

แต่ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะสังเคราะห์เสียงไดโนเสาร์ได้แล้ว นั่นคือเสียงของไดโนเสาร์พาราซอโรโลฟัส (Parasaurolophus) นับเป็นครั้งแรกในโลกที่เราได้ยินเสียงร้องของไดโนเสาร์ที่สูญพันธุ์ไปแล้วนานถึง 75 ล้านปี!

พาราซอโรโลฟัสเป็นไดโนเสาร์ที่มีอยู่ในภาพยนตร์เรื่องจูราสิกพาร์กและเดอะลอสต์เวิลด์ด้วย ไดโนเสาร์ชนิดนี้เป็นไดโนเสาร์กินพืช มีชีวิตอยู่ในโลกนี้เมื่อราว 84-75 ล้านปีมาแล้วมีถิ่นที่อยู่ในแถบอเมริกาเหนือ ชอบอาศัยตามหนองบึง มีความยาวจากหัวจรดหางประมาณ 10 เมตร

ลักษณะพิเศษของไดโนเสาร์ชนิดนี้คือมีปากแบนคล้ายเป็ด จึงถูกเรียกว่า ไดโนเสาร์ปากเป็ด อีกทั้งยังมีโหนกที่ศีรษะด้านหลังอีกด้วย เดิมทีนักดึกดำบรรพวิทยายังไม่ทราบแน่ชัดว่าโหนกที่ศีรษะนี้มีไว้เพื่อประโยชน์อะไร จึงได้แต่สันนิษฐานกันไปต่างๆนานา เช่น เป็นปล่องหายใจเวลาอยู่ใต้น้ำ ฯลฯ แต่หลังจากที่มีการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของพาราซอโรโลฟัสที่มีส่วนศีรษะที่ค่อนข้างสมบูรณ์ทำให้นักวิทยาศาสตร์พบว่าส่วนที่เป็นโหนกนี้เป็นโครงสร้างของกะโหลกศีรษะซึ่งยื่นออกมา ภายในมีช่องกลวงทบกันไปมาและเชื่อมต่อกับโพรงจมูกคล้ายกับโครงสร้างของท่อลมในเครื่องดนตรีทรัมเปตหรือทรอมโบน ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อกันว่าส่วนโหนกของไดโนเสาร์ปากเป็ดนี้เป็นส่วนหนึ่งของอวัยวะในการสร้างเสียงนั่นเอง โดยเมื่อพาราซอโรโลฟัสส่งเสียงร้อง ลมจะผ่านจากลำคอเข้าไปภายในช่องกลวงในโหนกนี้และเกิดเป็นโทนเสียงสูงต่ำขึ้นคล้ายเสียงเครื่องดนตรีซึ่งต่างจากไดโนเสาร์หรือสัตว์อื่นๆที่เปล่งเสียงออกจากลำคอตามธรรมดา

ต่อมาในปี ค.ศ. 1995 มีการขุดค้นพบโครงกระดูกส่วนหัวของพาราซอโรโลฟัสที่สมบูรณ์มากได้อีกครั้งหนึ่งในรัฐนิวเม็กซิโก ประเทศสหรัฐอเมริกา ส่วนหัวนี้มีขนาดยาวราว 1.4 เมตร ขาดไปเพียงกระดูกส่วนที่อยู่ใต้ตาลงมาเท่านั้น

ซากดึกดำบรรพ์

ของพาราซอโรโลฟัส

เพื่อขบปริศนาเรื่องเสียงร้องของพาราซอโรโลฟัส ซากโครงกระดูกนี้จึงถูกนำไปศึกษาเพื่อหาทางสังเคราะห์เสียงร้องขึ้น หน่วยงานที่รับผิดชอบโครงการนี้คือห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย (Sandia National Laboratories) โดยคาร์ล ดีเกิร์ต นักคอมพิวเตอร์ ร่วมกับพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติและวิทยาศาสตร์แห่งรัฐนิวเม็กซิโก โดยทอม วิลเลียมสัน นักดึกดำบรรพวิทยา

ทั้งสองร่วมงานกันโดยนำโครงกระดูกส่วนหัวของพาราซอโรโลฟัสมาผ่านเครื่องฉายรังสีเอ็กซ์ระบบคอมพิวเตอร์โทโมกราฟี (CT scan) จากนั้นนำข้อมูลการดูดกลืนรังสีเอ็กซ์ของส่วนต่างๆของโครงกระดูกนี้มาวิเคราะห์และสร้างเป็นภาพ 3 มิติด้วยคอมพิวเตอร์ โดยวิธีนี้จะทำให้ได้โครงสร้าง 3 มิติของหัวกะโหลกพาราซอโรโลฟัสที่สมบูรณ์มาก รวมทั้งได้รายละเอียดของโครงสร้างช่องกลวงภายในโหนกของศีรษะได้อย่างละเอียดชัดเจนโดยไม่ทำให้ซากโครงกระดูกเสียหาย ดีกว่าการผ่าหัวกะโหลกเป็นชิ้นๆมาศึกษาโครงสร้างภายในเสียอีก

เมื่อได้โครงสร้าง 3 มิติของศีรษะแล้ว ขั้นต่อไปคือการใช้ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นมาโดยเฉพาะวิเคราะห์โครงสร้างของช่องกลวงนี้ คำนวณหาความถี่ธรรมชาติของเสียงที่จะเกิดขึ้นเพื่อสังเคราะห์เป็นเสียงพาราซอโรโลฟัส ในขั้นตอนนี้ทั้งสองต้องใช้จินตนาการเข้าช่วยด้วย กล่าวคือ ต้องจินตนาการโครงกระดูกส่วนที่เป็นปากเป็ดและโพรงจมูกขึ้นมา (เพราะซากโครงกระดูกขาดส่วนใต้ตาไป จึงไม่มีข้อมูลเหล่านี้) รวมทั้งต้องจินตนาการเกี่ยวกับกล้ามเนื้อศีรษะและลำคอ เพราะส่วนต่างๆเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการเปล่งเสียงด้วย จากนั้นจึงนำข้อมูลทั้งหมดนี้ไปสังเคราะห์เสียง และเนื่องจากโครงการนี้ต้องอาศัยการคำนวณที่ซับซ้อนมาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ระดับซูเปอร์คอมพิวเตอร์เลยทีเดียว

แต่สิ่งที่ดีเกิร์ตและวิลเลียมสันยังไม่แน่ใจก็คือพาราซอโรโลฟัสมีเส้นเสียง (vocal cord เป็นกล้ามเนื้อพิเศษที่ใช้สร้างโทนเสียงสูงต่ำได้ ลองนึกภาพของสายกีตาร์ซึ่งสามารถดีดให้เกิดเสียงสูงๆต่ำๆได้) หรือไม่ เพราะหากมีเส้นเสียง เสียงร้องของพาราซอโรโลฟัสก็จะมีโทนเสียงที่ไพเราะน่าฟังกว่าที่ไม่มีเส้นเสียง แต่จากข้อมูลเกี่ยวกับพาราซอโรโลฟัสที่มีอยู่ทั้งหมดก็ยังไม่สามารถระบุได้ว่าไดโนเสาร์ชนิดนี้มีเส้นเสียงหรือไม่ ดังนั้นทั้งสองจึงทดลองสังเคราะห์เสียงออกมาทั้งสองแบบ

คาร์ล ดีเกิร์ต (ซ้าย) และทอม

วิลเลียมสัน (ขวา) และรูปแบบ

ของเสียงไดโนเสาร์ที่สังเคราะห์

ได้บนจอคอมพิวเตอร์

ทั้งคู่เชื่อว่าเสียงที่สังเคราะห์ได้นี้เหมือนเสียงพาราซอโรโลฟัสจริงๆมาก เรียกว่า ถ้าไม่ใช่ก็ใกล้เคียง แต่กว่าจะได้ยินกันได้ต้องทุ่มเทกันไปไม่น้อย เพราะใช้เวลาในการค้นคว้าถึง 2 ปีอีกทั้งต้องใช้อุปกรณ์และเทคโนโลยีชั้นสูงชนิดที่ว่าหากทำเมื่อ 10 ปีก่อนก็ไม่สามารถทำได้ขนาดนี้

แต่ความพยายามเหล่านี้คงไม่เป็นการเปล่าประโยชน์ เพราะมันทำให้เราเกิดความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับโลกดึกดำบรรพ์มากยิ่งขึ้น และยิ่งไปกว่านั้น เสียงร้องนี้ยังสามารถนำไปทำเป็นของที่ระลึกเช่นพวงกุญแจได้อีกด้วย พวกฝรั่งยิ่งเห่อไดโนเสาร์กันอยู่ เผลอๆอาจรวยไม่รู้เรื่องเพราะเสียงไดโนเสาร์ก็ได้