ฟิสิกส์ราชมงคล

index  59

 ไม่กินไฟ

หุ่นยนต์เดนิสเดินไปมาภายในศูนย์วิทยาศาสตร์ในเมืองเดฟท์ ที่เนเธอแลนด็ หุ่นยนต์เดนิสเป็นหุ่นยนต์สองเท้าตัวแรกที่สามารถเคลื่อนไหวบนพื้นเรียบโดยใช้ไฟฟ้าน้อยมากและเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ใส่ขวดไว้

ต้นทุกต่ำ

  พนักงานของไพโอเนียร์โชว์ผลงานโมเดลจอออร์กานิค  ไลต์ อีมิตติ้ง ไดโอด  (OLED)   แบบใหม่  ซึ่งเป็บโพลิเมอร์เบสแบบโปร่งใสสามารถโค้งงอได้  ผลิตภัณฑ์นี้เป็นผลงานร่วมกันของไพโอเนียร์ มิตซูบิชิ  เคมีคัล  และมหาวิทยาลัยเกียวโต   ที่ช่วยกันพัฒนาเรซินเบสด้วยนาโนไฟเบอร์ทำจากน้ำกะทิของมะพร้าวทำให้ต้นทุนต่ำ และจะนำมาแทนหน้าจอแก้วต่อไป

   นายยาสุชิ  ฮัตโตริ  นักออกแบบของบิสสิเนสส์  ดีไซน์  แลบอราทอรี่  ถือไมโครโฟนจ่อปากหุ่นยนต์  "อิ๊ฟบอต"  ที่กำลังให้ข้อมูลรายงานข่าวอากาศที่ได้รับข้อมูลผ่านทางอินเตอร์เน็ต  ระหว่างสาธิตการทำงานของหุ่นยนต์ที่กรุงโตเกียว  ประเทศญี่ปุ่น

   สถาบันวิจัยหิมะและหิมะถล่มแห่งสหพันธ์สวิสทดลองทำหิมะถล่ม  เพื่อดูแรงที่กวาดลงมายังเนินเขาด้านล่างในหุบเขาเดอลาซีโอนใกล้กับหมู่บ้านฮันเซียร์   สถานที่ดังกล่าวเป็นพื้นที่ทดสอบทำหิมะเทียมถล่ม ของสถาบันเพื่อเก็บข้อมูลความเร็ว  ความกดดัน   ความสูง  มวลของหิมะและผลกระทบจากแรงหิมะถล่ม

 

ลงไปดูเรือดำน้ำเคิร์สค์ที่ใต้ทะเลเบเรนต์..

โครงสร้างภายในของเรือดำน้ำ เคิร์สค์

คลิกตามตัวเลขในภาพเพื่อดูรายละเอียดภายในเรือ

มาดูวิธีช่วยชีวิตลูกเรือดำน้ำเคิร์สค์...

เกิดอะไรขึ้นกับเรือดำน้ำเคิร์สค์

เคิร์สค์เป็นเรือดำน้ำพลังงานปรมาณูของรัสเซีย
ซึ่งได้รับอุบัติเหตุระหว่างซ้อมรบ
จมดิ่งลงสู่ใต้ทะเล เบเรนต์ ตั้งแต่
วันที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2543

ความหวังที่ลูกเรือจำนวน 118 คน จะรอดชีวิตก็ริบหรี่เต็มที
คาดว่าทุกคนในนั้นถ้ายังมีชีวิตอยู่ก็คงร่อแร่เต็มที

1. ปฏิกรปรมาณู
เรือดำน้ำเคิร์สค์ เป็นเรือดำน้ำพลังงานปรมาณู  ซึ่งพลังงานถูกปิดลงเมื่อเรือดำน้ำจมลงสู่ก้นทะเล
ทำให้เรือดำน้ำไม่สามารถใช้พลังงานความร้อนเพื่อปรับอุณหภูมิ
พลังงานไฟฟ้าเพื่อใช้แสงสว่าง และเครื่องกรองอากาศ
แต่เรือดำน้ำก็ยังพอมีพลังงานสำรองจาก แบตเตอรี่ ซึ่งพอจะใช้ได้ในช่วงเวลาจำกัด

2. ที่อยู่ของลูกเรือ
ลูกเรือทั้งหมดที่รอคอยความช่วยเหลือต้องอดทนรออยู่ในความมืด ที่หนาวเหน็บ ทุกคนต้องพยายามใช้พลังงานให้น้อยที่สุด เคลื่อนไหวน้อยๆ หายใจช้าๆ
เพื่อประหยัดอากาศหายใจ
กำลังใจและความเข้มแข็งเท่านั้นที่จะทำให้พวกเขามีโอกาศรอด
แม้ว่าลูกเรือดำน้ำทุกคนเคยได้รับการฝึกให้รับมือกับอุบัติเหตุมาแล้ว
แต่ก็เป็นที่รู้กันในหมู่ทหารว่า เรือดำน้ำนั้นเปรียบเหมือน "โรงศพเหล็ก" ของพวกเขา

3. ศูนย์บัญชาการ และควบคุม
เรีอดำน้ำเคิร์สค์ เป็นเรือธงที่มีอุปกรณ์ควบคุม และบัญชาการที่สลับซับซ้อนและทันสมัย
แต่อุบัติเหตุที่เกิดขึ้นระหว่างการซ้อมรบ  ทำให้ลูกเรือต้องขอความช่วยเหลือ
โดยวิธีพื้นฐาน คือเคาะที่ลำเรือ เพื่อขอความช่วยเหลือจากภายนอกแทน

4. ความเสียหาย
ทางรัสเซียแจ้งว่า เรือดำน้ำเคิร์สค์ได้รับความเสียหายที่หัวเรือ
และมีบางส่วนของเรือดำน้ำถูกน้ำท่วม
หอที่ใช้ในการสำรวจ และสอดแนมได้รับความเสียหาย
นอกจากนี้ฝาปิดท่อจรวดนำวิถีด้านขวาของตัวเรือหลุดหายไป
และเพื่อหนีน้ำท่วมที่บริเวณด้านหน้าลำเรือ
ลูกเรือทั้งหมดน่าจะหลบไปด้านหลังของเรือดำน้ำ

5. จรวดนำวิถี
เรือดำน้ำเคิร์สค์ สามารถติดตั้งจรวดปรมาณูนำวิถีจำนวน 24 ลูก
แต่กระทรวงกลาโหมรัสเซียแจ้งว่าไม่มีจรวดนำวิถีดังกล่าวติดตั้งอยู่ขณะที่เรือจม
แต่มีผู้กังวลว่าระเบิดปรมาณูนำวิถีเหล่านี้อาจถูกทิ้งไว้ที่ก้นมหาสมุทร
และวันหนึ่งอาจมีสารกัมมันตภาพรังสีรั่วไหลออกมาทำความเสียหายแก่สิ่งมีชีวิต
และสิ่งแวดล้อมในท้องทะเล

ขอบคุณ http://news.bbc.co.uk/ 


วิธีช่วยชีวิตลูกเรือดำน้ำเคิร์สค์...


คลิกตามตัวเลขเพื่อดูรายละเอียดความช่วยเหลือ

ทางเลือกในการช่วยชีวิต

การช่วยชีวิตลูกเรือของเรือดำน้ำเคิร์สค์ต้องเจอกับ
อุปสรรค์หลายอย่างเช่น ความลึกของน้ำทะเล
อากาศที่ไม่เป็นใจ (มีพายุ และคลื่นแรง)
เด็กๆรู้ไหมว่ามีวิธีไหนที่ลูกเรือจะสามารถ
รอดออกมาได้?

...ยังพอมีวิธีที่จะช่วยเหลือลูกเรือผู้เคราะห์ร้าย
ถ้ายังไม่ตายเสียก่อน ! ? ! เราลองมาดูวิธีช่วยเหลือแบบต่างๆกัน...

ดูโครงสร้างภายในเรือดำน้ำเคิร์สค์..

 

1. ใช้เรือดำน้ำกู้ชีพ
รัสเซียมียานกู้ชีพอยู่ 2 ชนิด ชนิดที่หนึ่งคือ..
ยานที่ไม่ต้องใช้คนควบคุม สามารถอพยพลูกเรือได้ทีละ 9 คน
ชนิดที่สองเป็นยานที่ใช้คนควบคุม สามารถอพยพลูกเรือได้คราวละ 20 คน
แต่ก็ปรากฏว่าล้มเหลวในความพยายามที่จะเปิดประตูทางเข้า - ออกเรือดำน้ำเคิร์สค์

2. ลูกเรือช่วยเหลือตัวเอง
เรือดำน้ำเคิร์สด์จมอยู่ในความลึกประมาณ 100 เมตร
อาจทำให้หมดโอกาสที่ลูกเรือจะสามารถช่วยเหลือตัวเองได้
เพราะความกดดันของน้ำที่ความลึกระดับนี้เป็นอันตรายอย่างยิ่ง

 3. ใช้เครื่องประดาน้ำพิเศษ
รัสเซียมีเครื่องประดาน้ำชนิดหนึ่งเรียกว่า โคโลโคล Kolokol 
ซึ่งจะสามารถพาลูกเรือขึ้นสู่ผิวน้ำได้ครั้งละ 10-15 คน
และสามารถปรับสภาพความกดดันที่เปลี่ยนแปลงในขณะ
ที่ลอยขึ้นสู่ผิวน้ำ ช่วยไม่ให้เกิดอาการจากการลดความกดดันกระทันหัน
แต่ความช่วยเหลือวิธีนี้ก็ดูท่าว่าจะล้มเหลว

4. ทำให้เรือดำน้ำลอยขึ้น
วิธีที่จะทำให้เรือดำน้ำเคิร์สค์ลอยขึ้นมาได้คือ
อาศัยเรือที่อยู่บนผิวน้ำกับท่ออากาศใต้น้ำ หรือทุ่นลอยน้ำขนาดมหึมา
แต่ด้วยความที่เรือดำน้ำมีขนาดใหญ่โตมโหฬารมาก 
น้ำหนักก็เยอะ ความช่วยเหลือวิธีนี้จึงเป็นเรื่องที่ยากมาก
และยิ่งถ้าเรือดำน้ำมีความเสียหายมากละก็อาจทำให้เกิด
การแพร่กระจายของสารกัมมันตภาพรังสีอีก...ยิ่งไปกันใหญ่

แต่ละวิธีแทบจะไม่มีความหวังเอาเสียเลย
แต่พวกเราก็ขอภาวนาให้ทุกคนปลอดภัย

ขอบคุณ http://news.bbc.co.uk/ 


 


กำเนิดไอศกรีมโคน

ไอศกรีมโคนทำให้พวกเราเอร็ดอร่อยทั้งเด็ก และผู้ใหญ่
แต่ก็ยังไม่รู้แน่ชัดว่าใครเป็นคนคิดค้นไอศกรีมโคนขึ้นมาให้เรากิน

ต้นกำเนิดการค้นพบโคน..ยังสับสนอยู่หลายตำนาน
บ้างก็ว่า ชาวอิตาเลียนอพยพ ชื่อนาย อิตาโล มาร์ชิโอนี 
ผู้จดสิทธิบัตรถ้วยวาฟเฟิลที่กินได้ในปี ค.ศ.1903 

เขาบอกว่าเขาทำโคนมาตั้งแต่ 22 กันยายน ค.ศ.1886 
เพื่อเสิร์ฟกับไอสกรีม ที่ถนนวอลล์สตรีท ในกรุงนิวยอร์ก

แต่แมรี่ ลู เมนช์ส บอกว่าคนที่คิดค้นเป็นปู่ของเธอเอง ชื่อ ชาร์ลส์ โรเบิร์ต
และน้องชาย  ทั้งคู่คิดค้นไอศกรีมโคนขึ้นมาในปี ค.ศ. 1904
ตอนขายไอศกรีมอยู่ในงานเทศกาลที่เซนต์หลุยส์ มิสซูรี

 
 
 

"...มีเรื่องเล่ามากมายเลยค่ะ บางคนบอกว่าจานสำหรับใส่ไอศกรีมหมด
และเนื่องจากร้านขายไอศกรีมอยู่ติดกับร้านวาฟเฟิล (ขนมรังผึ้ง)
พวกเขาก็เลยตักไอศกรีมใส่วาฟเฟิลแทน  และมันก็เข้าท่าดี"

มีตำนานอีกเรื่องคล้ายๆ กันคือชาย ชื่อฮัมวี
เป็นคนอบขนมปังอพยพ ชาวซีเรียที่อ้างว่าไปขายขนมในงานเดียวกัน
เขาได้ความคิดตอนที่ร้านขายไอศกรีมที่อยู่ข้างๆ จานหมด !!
เขาเลยม้วนเวเฟอร์ของเขาที่เรียกว่า ซาลาเบีย ตอนที่ยังร้อนๆ
แล้วปล่อยให้เย็นเพื่อขายให้ร้านไอศกรีมเอาไปใส่ไอศกรีม

แต่ไม่ว่าใครจะเป็นคนคิดค้น ...
ไอศกรีมโคนก็ทำให้เราอร่อยกับไอศกรีมได้ในอีกรูปแบบหนึ่ง

 

ขอบคุณข้อมูลจาก CNN และนสพ.ผู้จัดการ


ค้นหาความลับในมัมมี่


เครื่องเอกซเรย์สามารถวิเคราะห์มัมมี่ได้ทุกมุม

เมื่อปี ค.ศ. 1975 นักวิทยาศาสตร์ ได้นำเอามัมมี่ของฟาโร และขุนนางอียิปต์
โบราณ อายุประมาณ ประมาณ 1600 - 1000 ปีก่อนคริสตศักราช
จำนวน 17 ร่าง  ของพิพิธพัณฑ์แมนเชสเตอร์ประเทศอังกฤษ
มาศึกษาโดยการเอกซเรย์

ผลการเอกซเรย์พระศพเพื่อไขความลับให้คนรุ่นหลังอย่างเราได้ศึกษา
โดยผลการวิเคราะห์บอกว่า ฟาโรห์ส่วนใหญ่สวรรค์คต เมื่อยังมีพระชนม์น้อย..
กระโหลกของฟาโรห์หลายพระองค์มีขนาดแตกต่างกันมาก
บ่งว่าไม่ได้ร่วมสายพระโลหิตเดียวกัน..
แถมยังทำให้เรารู้ด้วยว่า ฟาโรห์
และมเหสีหลายพระองค์ประชวรด้วยโรคไขข้ออักเสบ..

 
ภาพเอกซเรย์ หน้าแข็ง และซี่โครงของมัมมี่เด็กอายุ 14 ปี

โรคเกี่ยวกับฟันของชาวอียิปต์โบราณ...
จากผลเอกซเรย์พบว่าฟันของมัมมี่สึกกร่อนมาก ซึ่งคงทำให้เจ็บปวดและก่อให้เกิดโรคเหงือกอักเสบ
หรือโรคเหงือกเรื้อรัง และยังพบมัมมี่จำนวนมากมีขากรรไกรผิดปกติ

ชาวอียิปต์นิยมกินขนมปังกันเป็นประจำ(จนโดนชาวกรีกเรียกว่า"พวกกินขนมปัง")
ปัญหาเรื่องโรคฟันอาจเกิดจากทรายที่ปลิวมาปะปนอยู่ในเนื้อขนมปังตั้งแต่ตอนเก็บเกี่ยวข้าว
และตอนเตรียมแป้ง รวมทั้งทรายที่เติมลงไปเพื่อช่วยการบดในเครื่องโม่แป้ง

ทรายยังก่อปัญหาสุขภาพอื่นด้วย..จากผลวิเคราะห์เนื้อเยื่อปอดของมัมมี่โดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
พบโรคปอดซึ่งเกิดจากการสูดเองผงทรายเข้าไปด้วย

นอกจากมัมมี่ฟาโร ซึ่งเป็นกษัตริย์แล้วชาวอียิปต์โบราณยัง
ทำมัมมี่สัตว์เลี้ยงด้วยนะ...ใครอยากรู้..คลิก

คำว่า มัมมี่ มาจากภาษาอาหรับว่า มูมียา หมายถึงน้ำมันดิน
พบว่าแถบผ้าลินินบางส่วนที่พันร่างมัมมี่นั้นชุบไว้ด้วยสารละลายที่เจือน้ำมันดินอยู่ด้วย


ขอบคุณหนังสือ รู้รอบตอบได้ โดยบริษัท รีดเดอร์ส ไดเจสท์ (ประเทศไทย) จำกัด


ก  ำ เ นิ ด ก ร ะ ด า ษ ช ำ ร ะ

นักธุรกิจชาวอเมริกันคนหนึ่ง ชื่อนายโจเซฟ  กาเย็ตตี้
เป็นคนแรกที่ได้ผลิตกระดาษชำระออกวางขายในปี ค.ศ. 1857
แต่กิจการนี้ขาดทุนอย่างรวดเร็ว   เพราะคนส่วนใหญ่นิยมใช้
กระดาษหนังสือพิมพ์เก่าๆ ใบปลิวต่างๆ
แทนที่จะใช้กระดาษชำระ เพราะอ่านได้ เช็ดได้ ไม่เสียเงิน

tissue.JPG (12945 bytes)

อีก 20 ปีต่อมา สองพี่น้องสกุลสก็อตจึงได้ผลิตกระดาษชำระออกวางขายอีกครั้งหนึ่ง
โดยใช้ชื่อว่า สก๊อตทิชชู ในขณะนั้นส้วมชักโครก และห้องน้ำภายในอาคารเริ่มเป็นที่นิยมอย่างกว้างขวาง
ทำให้คนใช้กระดาษชำระมากขึ้น   นอกจากนี้ยังใช้สะดวก เนื้อนุ่ม
และยังเข้ากับการตกแต่งห้องส้วมอีกด้วย

toilet.JPG (20359 bytes)

 

ในระยะแรกการโฆษณากระดาษชำระเป็นไปอย่างไม่เอิกเกริกนัก
เพราะประชาชนยังรู้สึกอ่อนไหวในเรื่องอันเป็นส่วนตัวนี้

หลังสงครามโลกครั้งที่ 1 บริษัทสก๊อตพยายามตีตลาดกระดาษชำระ
โดยการโหมโฆษณาอย่างมากแต่ก็ดูจะสายเกินไป  
เพราะในขณะนั้นตลาดเต็มไปด้วยกระดาษชำระนานายี่ห้อแล้ว

(เรียบเรียงจากหนังสือ 108 ซองคำถาม


กำเนิดแซนด์วิช

มีขุนนางชาวอังกฤษท่านหนึ่งชื่อว่า ลอร์ดแซนด์วิช
ท่านเป็นผู้ที่ชอบเล่นไพ่เป็นชีวิตจิตใจ
ชนิดไม่ยอมวางไพ่แม้กระทั่งเวลาอาหาร

ดังนั้นเมื่อถึงเวลาอาหาร  
ท่านจึงสั่งให้คนรับใช้นำเนื้อย่างมา
ประกบด้วยแผ่นขนมปัง 2 แผ่น มาให้ท่านรับประทาน
เพื่อสะดวกในการที่มือหนึ่งถือไพ่ และอีกมืหนึ่งถือขนมปังประกบเนื้อ

ต่อมาขนมปังประกบแบบนี้ได้เป็นที่นิยมแพร่หลายมากขึ้น
โดยเรียกกันต่อๆมาว่า แซนด์วิช


 


จาก  http://www.everykid.com/


ปัญหาเวลาที่ยังไม่รู้จบ

คนเราใช้ชีวิตติดอยู่ใต้วังวนของเวลา ทั้งที่กฎเกณฑ์เรื่องเวลานั้น เรากำหนดมันขึ้นมาเองแท้ๆ และเรื่องที่เราสร้างเอง กำลังเป็นปัญหาที่ยังไม่มีข้อยุติง่ายๆ เลย

        โรนัลด์ เบียร์ด นักฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการวิจัย แห่งกองทัพเรือสหรัฐฯ ในวอชิงตันดี.ซี. กล่าวว่า “เวลาเป็น พื้นฐานของหลายสิ่งหลายอย่างที่เราทำลงไป ผู้คนใช้เวลาเป็นข้อตกลงในเรื่องต่างๆ แต่เวลาก็เป็นสิ่งที่ถูกสร้างขึ้น ไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ พวกเราเพียงแค่เฝ้ามองเท่านั้น และพวกเราก็คือ ตัวจริงที่ “สร้าง” เวลาขึ้นมา”
        ไม่มีใครรู้ดีไปกว่าเบียร์ด ผู้ซึ่งพยายาม “ล้อมคอก” บรรดาผู้เชี่ยวชาญที่มีสิทธิแสดงความคิดเห็นเพื่อให้ได้ข้อตกลงเกี่ยวกับการกำหนดความหมายของ “เวลา” สิ่งที่บรรดาผู้เชี่ยวชาญถกเถียงกันเกี่ยวกับอนาคตของ “วินาที” ที่เติมเข้าไป (leap second) นั่นก็คือ วินาทีพิเศษที่เพิ่มเข้าไปในนาฬิกาของโลกทุกๆ ปี หรือเพื่อทำให้โครงสร้างของ “ชั่วโมง” และ “นาที” ที่สร้างขึ้นมานี้มีความสอดคล้องกับความยาวที่แท้จริงของระยะเวลา 1 วัน
        วินาทีที่เพิ่มเข้าไปในเวลาของนาฬิกานั้นก็เหมือนกับการเพิ่มวันเข้า ไปในปฏิทิน เหตุที่เวลา 1 วันพิเศษถูกเพิ่มเข้าไปในเดือนกุมภาพันธ์ทุกๆ  4 ปี นั้นก็เพราะว่า โลกใช้เวลา 365 กับ หนึ่งในสี่ของวันในการโคจรรอบ ดวงอาทิตย์ ดังนั้น 1 ปีปฏิทินปกติจะมีเวลาสั้นกว่าความยาวระยะเวลาจริงของปีหลายชั่วโมง และวันพิเศษที่เพิ่มเข้าไปก็จะทำให้ระยะเวลาในปฏิทินตรงกับระยะเวลาการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และในลักษณะเดียวกัน เวลามาตรฐาน 1 วัน 24 ชั่วโมงนั้นก็สั้นกว่าเวลา 1 วันที่โลกหมุนรอบตัวเอง ซึ่งเป็นผลมาจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ ที่ทำให้โลกหมุนรอบตัวเองช้าลงเรื่อยๆ การวัดการหมุนของโลกวันต่อวัน ชั่วโมงต่อชั่วโมง และนาทีต่อนาที ด้วยการวัดระยะรูปสามเหลี่ยมระหว่างกล้องโทรทรรศน์บนพื้นโลกกับวัตถุที่อยู่ห่างออกไปในจักรวาลนั้น ทำให้พบว่า นาฬิกาเดิน “ช้าลง” หลายวินาทีเมื่อเทียบกับเวลาที่ได้จากการคำนวณระยะห่างระหว่างดวงดาวเหล่านี้
        นาฬิกาจูด้า เลไวน์  นักฟิสิกส์หัวหน้าหน่วยบริการข้อมูลเกี่ยวกับเวลาที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ ในโบลเดอร์ โคโลราโด กล่าวว่า วินาทีที่เพิ่มเข้าไปนั้นเหมือนกับวันที่เพิ่มเข้าไป เมื่อมันถูก “เพิ่ม” เข้าไปก็แสดงว่ามันถูก “หลงลืม” ไปนั่นเอง
        บรรดานักออกแบบโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ไม่สามารถออกแบบปรับปรุงโปรแกรมให้สามารถเพิ่มวินาทีเข้าไปในเวลาของนาฬิกาเป็นระยะๆ ได้ดีนัก ดังนั้น ผู้เชี่ยวชาญด้านการควบคุมการจราจรทางอากาศ การติดต่อสื่อสารด้วยดาวเทียม การโอนเงินผ่านระบบอิเล็กทรอนิกส์ จึงพยายามล้มเลิกการใช้โปรแกรมการเพิ่มเวลาที่ไม่สมบูรณ์ นี้ เวลาที่เติมเข้ามาเพียง 1 วินาที อาจทำให้ระบบนำร่องของดาวเทียมรัสเซีย ล่มเป็นเวลานานหลายชั่วโมง และการเพิ่มเวลาเข้าไปก็อาจทำให้ระบบของสายการบินพาณิชย์ล่มได้เช่นกัน เบียร์ด กล่าวว่า  “ถ้าเวลาเกิดการสะดุดหรือ กระโดดข้ามเพียง 1 วินาที ก็จะทำให้เกิดปัญหาที่ใหญ่มากสำหรับระบบที่ต้องการความต่อเนื่อง ซึ่งเวลาในระบบไม่สามารถถูกขัดจังหวะได้”
        ดูเหมือนว่า ความมุ่งหมายใน การเปลี่ยนแปลงเวลาให้เข้ากันได้กับคอมพิวเตอร์นั้นเป็นเรื่องแปลกประหลาด ซึ่งนั่นก็เป็นเพราะว่า ผู้คนส่วนมากไม่รู้ว่าเวลาถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร ที่สถาบันมาตรฐานฯ เลไวน์ควบคุมนาฬิกาอะตอมนับสิบเรือน ซึ่งนาฬิกาอะตอมนั้นจัดได้ว่ามีความเที่ยงตรงสูงสุด เป็นอุปกรณ์รักษาเวลาที่มีแบบแผนแน่นอนที่สุดที่เคยมีการประดิษฐ์เครื่องบอกเวลาขึ้นมา แต่นาฬิกาเหล่านี้ก็ยังเดินไม่ตรงกันทั้งหมด ดังนั้นเลไวน์ จึงต้องคำนวณค่าเฉลี่ยของเวลาด้วยการใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่สามารถตรวจนับเวลาของนาฬิกาแต่ละเรือนได้ หลังจากนั้นเขาจะถ่ายทอดข้อมูลค่าเฉลี่ยนี้ออกไปในรูปของอนุกรมสัญญาณนาฬิกาดิจิตอล และผู้ที่ทำงานบนระบบโครงข่ายการสื่อสาร ระบบนำทางของดาวเทียม และกล้องโทรทรรศน์ราคาหลายล้านดอลลาร์ก็จะรับข้อมูลสัญญาณนี้
        เลไวน์และคนอื่นๆ ที่ทำงานแบบเดียวกันจากห้องปฏิบัติการเวลา 50 แห่งในประเทศอื่นๆ ก็ร่วมกันส่งสัญญาณเวลาไปยังสำนักงานมาตร นานาชาติในปารีส สำนักงานนี้ทำหน้าที่เป็นตัวแทนในการกำหนดเวลาของนาฬิกาอะตอมของโลกอย่างเป็นทางการ สำนักงานจะนำข้อมูลเวลาที่ได้ จากนาฬิกาประมาณ 200 เรือน มาหาค่าเฉลี่ย และเผยแพร่ออกไปในรูปของค่า เซอร์คูลาร์ที (Circular T) ซึ่งจะแสดงรายการของเวลาอย่างเป็นทางการของเดือนถัดไปทุกๆ 5 วัน และบรรดานาฬิกาในห้องทดลองเวลาทั่วโลกก็จะถูกปรับตั้งให้เดินตรงกัน แม้ว่าเวลาอาจจะต่างกันแค่หนึ่งในพันล้านวินาทีก็ตาม
        และบ่อยครั้งที่สำนักงานนานาชาติอื่นๆ บอกให้เลไวน์และคณะเพิ่มเวลา 1 วินาทีเต็มให้กับเวลาที่ได้จากนาฬิกาอะตอมของพวกเขา เมื่อหน่วยบริการด้านการหมุนของโลกระหว่างประเทศแจ้งข้อมูลเวลา ห้องปฏิบัติกการเวลาในทุกเขตเวลาของโลกก็จะเพิ่มวินาทีที่หายไปให้กับนาฬิกาของตนเองก่อนเวลาเที่ยงคืนของเวลาที่กรีนิช ประเทศอังกฤษ วินาทีที่เพิ่มเข้ามานี้ก่อให้เกิดเวลาของเมือง (civil time) ที่ใช้สำหรับสถานีโทรทัศน์ โรงพยาบาล โรงงาน โรงเรียน สนามบิน และนาฬิกาข้อมือ ซึ่งนับตั้งแต่มีการปรับตั้งเวลามากกว่า 30 ปีมาแล้วนั้น มีการเพิ่มเวลาเข้าไปแล้ว 22 วินาที
        ทุกวันนี้ระบบจำนวนมากที่ใช้คอมพิวเตอร์ รวมทั้งระบบดาวเทียม ชี้ตำแหน่งบนโลกนั้นใช้เวลาของนาฬิกาอะตอมที่ไม่ถูกต้อง ปัญหาความ  กลัวเกี่ยวกับวินาทีที่เติมเข้าไปนั้นก็   คือ ความแตกต่างที่กำลังเพิ่มมากขึ้นระหว่างเวลาจากนาฬิกาอะตอม และเวลาจากนาฬิกาของเมือง ซึ่งจะก่อให้เกิดปัญหากับการปฏิบัติการทางทหาร ทำให้ตลาดการเงินสับสน โทรศัพท์เคลื่อนที่ใช้ไม่ได้ และทำให้เกิดอุบัติ- เหตุการชนกันกลางอากาศได้ ตัวอย่างเช่น เครื่องบินพาณิชย์ใช้นาฬิกาอะตอม ซึ่งใช้ในระบบดาวเทียมชี้ตำแหน่งในการกำหนดเส้นทางการบิน แต่ผู้ควบ-คุมการจราจรทางอากาศนั้นมักจะใช้เวลานาฬิกาของเมือง จึงต้องระมัดระวังเป็นอย่างมากว่า ทุกคนเข้าใจตรงกันว่า เวลาของนาฬิกาที่ใช้ในการนำทางการบินกับเวลาทางนาฬิกาที่พวกเราใช้กันในชีวิตประจำวันนั้นแตกต่างกัน และมันทำให้การปฏิบัติงานนั้นน่าปวดหัวมาก
        แต่นักดาราศาสตร์ส่วนมากชอบวินาทีที่เติมเข้าไป พวกเขาใช้เวลาเป็นตัวแทนสำหรับการอ้างอิงตำแหน่งของโลกในอวกาศ พวกเขากล่าวว่า ถ้าเวลาถูกแยกออกจากการหมุนของโลก พวก เขาก็จะไม่รู้เลยว่า จะหันกล้องโทรทรรศน์ไปทางไหนที่เวลาเท่าไร
        มีการหยิบยกปัญหาใหญ่ขึ้นมาพิจารณานั่นคือ มนุษยชาติพร้อมแล้วหรือยังที่จะให้เวลาและแสงอาทิตย์ แยกออกจากกัน นักวิจัยเชื่อว่าเวลาเกี่ยวข้องกับสิ่งต่างๆ ส่วนมากบนโลกที่กำลังหมุนไป และดวงอาทิตย์ก็ขึ้นแล้วตก เวลาจากนาฬิกาอะตอม ซึ่ง ก็คือกลุ่มของธาตุซีเซียมที่สั่นไปมา  มันไม่รู้อะไรเกี่ยวกับวันหรือคืน เดือน หรือปี แต่มันก็ทำให้เกิดคำถามในหมู่คนทั่วไปว่า แล้วคุณจะยังกังวลอะไรล่ะ เมื่อดวงอาทิตย์ก็ยังขึ้นและตกอยู่
       นาฬิกาที่เก่าแก่ที่สุด นั้นก็คือ นาฬิกาแดด ซึ่งวัดความยาวที่แท้จริงของ 1 วัน ชาวอียิปต์ แบ่งแต่ละวันออกเป็น 12 ชั่วโมงที่มีแสงสว่าง และ 12 ชั่วโมงแห่งความมืด แต่ช่วงเวลาที่เป็นตัวแทนของชั่วโมงเหล่านี้ก็เปลี่ยนไปตามฤดูกาล ตัวอย่างเช่น 1 ชั่วโมงในเวลากลางวันในฤดูร้อนก็จะยาวกว่า 1 ชั่วโมงในเวลากลางวันในฤดูหนาว ซึ่ง ก็ไม่มีอะไรจนกระทั่งในคริสต์ศตวรรษที่ 14 ความยาว 1 ชั่วโมงที่มีแบบแผนแน่นอนก็กลายเป็นสิ่งที่ผู้คนเคยชิน เนื่องจากการประดิษฐ์นาฬิกากลไกขึ้นมา นาฬิกาเหล่านั้นมีความสำคัญไม่เพียงเพราะมันเป็นจักรกลประดิษฐ์ที่เยี่ยมยอด แต่เพราะมันทำให้การรับรู้เกี่ยวกับเวลาของสาธารณชนเปลี่ยนแปลงไปด้วย
        นับตั้งแต่มีการสร้างนาฬิกากลไกขึ้นมา วินาที นาที และชั่วโมงก็กลายเป็นช่วงเวลาที่กำหนดตายตัว แต่กำหนดตายตัวโดยสัมพันธ์กับอะไรล่ะ? จากประวัติศาสตร์ส่วนมาก มีสิ่งอ้างอิงเกี่ยวกับเวลาอยู่สองอย่าง อย่างหนึ่งก็คือ การหมุนรอบตัวเองของโลก หรือ 1 วัน ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นวินาที นาที และชั่วโมง สิ่งอ้างอิงอีกอย่างหนึ่งนั้นก็คือ ระยะเวลาที่โลกหมุนรอบดวงอาทิตย์หรือระยะเวลา 1 ปี ซึ่งสามารถแบ่งเวลาออกเป็นหน่วยย่อยๆ ได้เช่นเดียวกัน หลายร้อยปีที่ผ่านมา เทค-  โนโลยีที่ก้าวหน้านั้นช่วยสนับสนุนให้การวัดระยะเวลามีความแม่นยำมาก
        ขึ้น ความต้องการเครื่องจักรที่มีความสามารถเฉพาะทาง ทำให้เกิดมาตราส่วนเวลาที่เหมาะสมกับผู้ใช้ที่แตกต่างกันแต่ละประเภท กลายเป็น ยูนิเวอร์แซล ไทม์ (universal time), ไซเดอรัล ไทม์ (sideral time), อีเฟเมอริส ไทม์ (ephemeris time), บารีเซนตริก ไทม์ (barycentric time) เวลาเหล่านี้คือตัวอย่างของมาตราส่วนเวลาส่วนหนึ่งเท่านั้น ไม่สำคัญว่ามาตราส่วนเวลาเหล่านี้จะซับ-ซ้อนแค่ไหน  กำหนดโดยใช้หลัก  ความยาวของวันหรือความยาวของปี เป้าหมายของมาตราส่วนเวลาทุกๆ แบบนั้นก็คือ การกำหนดแบบแผนที่ แน่นอนของเวลา ไม่มีการเปลี่ยนแปลงช่วงเวลาของวินาที
       มีการประดิษฐ์นาฬิกาอะตอมขึ้นในช่วงทศวรรษ 1950 (พ.ศ. 2493-2502) และสามารถแสดงการวัดช่วงเวลาที่คงที่ ไม่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของโลกในอวกาศ อะตอมในนาฬิกานี้สั่นไปมาอย่างมีระเบียบแบบแผน และเราสามารถทำนายความถี่ที่อะตอมเคลื่อนที่ขึ้นลงระหว่างสถานะของพลังงานที่ต่างกัน แต่ก็จำเป็นต้องได้รับการปรับตั้งค่าความถี่ให้เป็นมาตรฐานเช่นเดียวกับที่โลกหมุนรอบตัวเอง หรือหมุนรอบดวงอาทิตย์ และเพราะว่า  วงโคจรของโลกสามารถใช้สร้างมาตราส่วนเวลาที่มีแบบแผนได้เมื่อมีการกำหนดวินาทีของนาฬิกาอะตอมขึ้นเมื่อ 50 ปีที่ผ่านมา เวลา 1 วินาทีที่สมาชิกในที่ประชุมมาตรฐานระหว่างประเทศเห็นด้วยนั้นก็คือ เท่ากับ 1/31,556, 925.9747 ของ 1 ปี และเท่ากับ 9, 192,631,770 ครั้งของช่วงเวลาที่อะตอมของซีเซียมเปลี่ยนสถานะพลังงาน สำหรับนักฟิสิกส์และวิศวกรนั้น สูตรที่กำหนดนี้สามารถใช้งานได้เป็นอย่างดี
        แต่เพราะว่า “วินาที” ที่กำหนด ขึ้นมานี้ ไม่สอดคล้องกับการหมุนรอบ ตัวเองที่ช้าลงของโลก ซึ่งสร้างความ เสียหายให้กับระบบนำทางที่อาศัยการอ้างอิงดวงดาวบนท้องฟ้า และในช่วงทศวรรษที่ 1960 (พ.ศ. 2503-2512) นั้น เรือทั่วโลกยังใช้ระบบนำทางแบบนี้อยู่ และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง วินาทีที่กำหนดโดยอ้างอิงกับความยาวของ 1 ปี และการสะท้อนไปมาของอะตอมนั้นสั้นกว่าวินาทีที่กำหนดโดยอ้างอิงกับความยาวของ 1 วัน ดังนั้นในตอนเริ่มต้นของปี 2515 คนอื่นๆ ในแวดวงระหว่างประเทศจึงเห็นด้วยกับการให้มีการ เพิ่มวินาทีเข้าไปให้กับเวลาของนาฬิกาอะตอม เพื่อที่จะสร้างเวลานาฬิกาของเมืองที่มีระเบียบแบบแผนแน่นอน และสอดคล้องกับความยาวของเวลา 1 วัน
        นับตั้งแต่นั้นมา มีการนำระบบนำร่องของดาวเทียมมาแทนที่ระบบนำร่องด้วยดวงดาว และนาฬิกาส่วนมากก็ ตั้งเวลาโดยอ้างอิงกับชิปคอมพิวเตอร์ ถ้าวินาทีที่เติมเข้าไปสามารถทำนายได้เช่นเดียวกับวันที่เติมเข้าไป ก็คงจะไม่เกิดปัญหามากสำหรับนักเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ แต่มันไม่ใช่เรื่องง่ายๆ เพราะโลกหมุนรอบตัวเองแบบไม่แน่นอน ตอนนี้ โลกก็หมุนรอบตัวเองช้าลงอย่างไม่แน่นอน ไม่มีกฎเกณฑ์แรงดึงดูดของดวงจันทร์ชะลอการหมุนของโลกในรอบสัปดาห์ และรอบเดือน และแกนหมุนของโลกก็ขยับเลื่อนใน รูปแบบที่ไม่แน่นอน ซึ่งทำให้โลกหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นหรือช้าลงก็ได้ แม้แต่กระแสน้ำในมหาสมุทรก็มีผลทำให้ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของโลกเปลี่ยนแปลงไป
        นักวิจัยเชื่อว่า จำนวนเวลาที่แตกต่างกันระหว่างมาตราส่วนเวลาที่ใช้โลกเป็นเกณฑ์ และใช้อะตอมเป็นเกณฑ์ในการวัดนั้นจะกลายเป็น “ความสับสนที่อันตรายมาก” เพราะความแตกต่างของมาตราส่วนเวลาทั้งสองนั้นเพิ่มมากขึ้นอย่างต่อเนื่อง และในอีก 50 ปีข้างหน้า เราอาจต้องเพิ่มวินาทีเข้าไปในเวลาด้วยอัตราสองครั้งต่อปีทีเดียว
        การพัฒนามาตรฐานเวลาขึ้นมาใหม่นั้นไม่ใช่เรื่องง่ายๆ ทางเลือกที่ง่ายที่สุดดูเหมือนว่าเป็นสิ่งที่ยากที่สุดใน ขั้นตอนทั้งหมด ตัวอย่างเช่น การละ ทิ้งวินาทีที่เติมเข้าไปนั้นจะทำให้การจัดการต่างๆ ในโลกเกิดความวุ่นวาย เพราะว่ากฎเกณฑ์กฎหมายประเทศส่วนมาก และข้อตกลงระหว่างประเทศอ้างอิงเวลาของนาฬิกาเมือง การแก้ไขการกำหนดความหมายของวินาทีในนาฬิกาอะตอมเพื่อให้สอดคล้องกับความยาวของเวลา 1 วันนั้น จะก่อให้เกิดความเปลี่ยนแปลงของค่าปริมาณการวัดทางกายภาพทุกอย่าง และทำให้เครื่องมือทุกชนิดที่เกี่ยวข้องกับเวลา นั้นตกยุค ไม่สามารถใช้งานได้อีกต่อไป
        ในเดือนพฤษภาคมปีที่ผ่านมา เบียร์ดเป็นผู้นำการประชุมในทูริน อิตาลี ซึ่งจัดโดยสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศเพื่อพิจารณาหาวิถี ทางอื่นๆ ในการแก้ไขการกำหนดความหมายของเวลา บางคนเสนอว่าในศตวรรษที่ 21 นี้ อาจไม่จำเป็นต้องคำนวณตรวจการหมุนรอบตัวเองของโลกทุกๆ วัน วินาทีที่เติมเข้าไปนั้นอาจนำไปเพิ่มเพียงครั้งเดียวทุกๆ 4 ปี พร้อมๆ กับการเพิ่มวันที่ 29 เดือนกุมภาพันธ์ หรือเติมนาทีเข้าไปในเวลาในทุกๆ 500 ปี เหตุที่แนวทางการ
        แก้ปัญหาส่วนมากที่ดูราวกับว่ายากจะจัดการได้และไม่เป็นธรรมชาตินี้ อาจเป็นเพราะพวกเราพยายามคิดว่า เวลาคือผู้บริหารจัดการชีวิตของเรา ทั้งที่ในความเป็นจริงแล้ว พวกเราคือ ผู้บริหารเวลาต่างหาก

แปลและเรียบเรียงจาก Leap Second, Discover, March 2004

                                               โดย... สันติพงษ์ ปิตตุภักดิ์

พบกับเรื่องนี้ได้ที่ :
http://update.se-ed.com/210/leap_second.htm


  หุ่นยนต์หกขาที่ไม่มีวันหกล้ม  

แรงบันดาลใจจากแมลงสาบ ทำให้นักชีววิทยาสร้างหุ่นยนต์ที่แม้จะเดินส่ายโคลงเคลงไปมา แต่ก็ไม่เคยสะดุดหกล้มเลยแม้แต่ครั้งเดียว

        “ล้อ” เป็นประดิษฐกรรมที่รับใช้มวลมนุษยชาติมาหลายพันปีแล้ว แต่ โรเบิร์ต ฟูล บอกว่าคนเราประเมินค่าและให้ความสำคัญกับพาหนะติดล้อนี้สูงเกินไป มีสัตว์ในธรรมชาติกี่ชนิดล่ะ ที่เคลื่อนที่ไปมาด้วยการหมุนไปเหมือนล้อ ฟูลนับได้ชนิดเดียวนั่นคือ สัตว์ที่มีรูปร่างคล้ายกุ้งที่เรียกว่า สโตมาโทพอต (stomatopod) ซึ่งบางครั้งมันก็ม้วนตัวเองเป็นวงแล้วหมุนกลิ้งไปมาอยู่บนชายหาดของปานามา และมนุษย์เราก็คงเป็นสิ่งมีชีวิตอีกชนิดที่ชอบ “ล้อ” โดยเฉพาะบรรดาผู้เชี่ยวชาญที่องค์การนาซา พวกเขายืนยันว่าการส่งยานสำรวจติดล้อไปลงดาวอังคารนั้นจะประสบความสำเร็จมากกว่ายานสำรวจที่ใช้ขาในการเคลื่อนที่
        “ทุกคนเชื่อว่าลูกล้อคือ รูปแบบของการเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งเป็นสิ่งที่ผิด” ฟูลกล่าว
        โรเบิร์ต ฟูลนั้นมีตำแหน่งเป็นศาสตราจารย์ด้านชีวกลศาสตร์ของ มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียที่เบิร์กลีย์ เรื่องราวความสนใจในสาขาวิชานี้ของเขานั้น สามารถย้อนหลังไปได้ถึงในสมัยเมื่อเขายังเป็นเด็ก เขาเคยจ้องดูการวิ่งอย่างรวดเร็วของปูโกสแครบ (ghostcrab) บนชายหาดในฟลอริดาในช่วงที่ครอบครัวของเขาไปพักผ่อน เขาบอกกับพ่อแม่ของเขาในภายหลังว่า “ผมต้องการเรียนให้สูงๆ เพื่อเฝ้ามองบรรดาสัตว์หน้าตาประหลาดเหล่านี้”
        สิ่งที่เขาทำในฐานะหัวหน้าห้องปฏิบัติการพอลิเพดัล (PolyPEDAL) ท่ามกลางทีมวิจัยที่มาจากหลากหลายสาขาและหลายๆ คนมีวุฒิการศึกษา ต่ำกว่าปริญญานั้นก็คือ เขาจะทุ่มเทใส่ใจ ในการสร้างกฎเกณฑ์พื้นฐานจากการศึกษา การเคลื่อนที่ของสัตว์ต่างๆ พอลิเพดัล (polypedal)นั้นมีความหมายว่า“ขามาก มายหลายขา” และเพดัล (PEDAL) นั้นก็ คือ อักษรย่อของคำว่า Performance, Energetics, Dynamics of Animal Locomotion งานต่างๆ ของทีมงานของฟูลนั้น รวมถึงการนับ “เส้นขน” บนนิ้วเท้าของตุ๊กแก และสร้างหุ่นยนต์ที่มีขาหลายขาแต่ไร้สมอง งานวิจัยของพวกเขานั้น พบกับความก้าวหน้าอย่างเต็มที่เมื่อสองสามปีที่ผ่านมานี้เอง เมื่อพวกเขาเริ่มใช้กล้องดิจิตอลความเร็วสูงในการจับภาพแมลงสาบ ตะขาบ และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ที่วิ่งอยู่บนสายพานลู่วิ่งขนาดเล็ก ฟูลพบว่าแมลงสาบที่วิ่งด้วยความเร็วสูงสุดนั้นจะทิ้งน้ำหนักตัวเองลงที่ขาหลังและวิ่งเหมือนกับคนเราไม่มีผิด (ฟูลกล่าวว่า “ยังไงผมก็ยังเห็นว่า พวกมันเป็นสิ่งที่น่าขยะแขยงอยู่ดี”)
        ทีมวิจัยพอลิเพดัลก็ทำงานขั้นต่อไปโดยสร้างทางวิ่งสำหรับแมลงขึ้นมา ทางวิ่งนี้ติดตั้งกล้องถ่ายวิดีโอความเร็วสูงไว้ด้วย ทำให้พวกเขาสามารถวัดแรงที่แน่นอน วัดตำแหน่งการวางขา และวัดช่วงเวลาการก้าวขาเล็กๆ แต่ละก้าวของแมลงได้อย่างแม่นยำ พื้นทางวิ่งนั้นมีวัสดุยืดหยุ่นไวแสง (Photoelastic material) ที่สอดอยู่ตรงกลางระหว่างแผ่นหักเหและตัดแสง (polarizing filters) สองแผ่นเหมือน แซนด์วิช  แสงจะสามารถส่องผ่านชั้นวัสดุทั้งสามชั้นนี้ได้ เมื่อแมลงสาบวิ่งผ่านพื้นทางวิ่ง ขาของมันก็จะทำให้พื้นทางวิ่งเปลี่ยนรูปร่าง อุปกรณ์ที่ติดตั้งไว้สามารถวัดปริมาณการเปลี่ยนแปลงที่เล็กน้อยนี้ได้ (ในตอนแรก ทีมงานวิจัยใช้เยลลี่รสส้มเป็นพื้นทางวิ่ง แต่ปรากฏว่า บรรดาแมลงสนใจที่จะกินพื้นทางวิ่งมากกว่า)
        การศึกษาช่วงเวลาที่เหลื่อมล้ำกันนั้นแสดงให้เห็นว่า ขาของแมลงสาบหรือขาแมลงชนิดอื่นๆ นั้น ในความเป็นจริงไม่ได้แตกต่างจากท่อนไม้ติดสปริงที่เรียกว่า โปโกสติก (po go stick เครื่องเล่นที่มีลักษณะเหมือนท่อนไม้ มีที่เหยียบหรือพักเท้า และตรงส่วนปลายที่ติดกับพื้นนั้นมีสปริงติดอยู่ด้วย) ถ้าเราสร้างกราฟแสดงแรงที่แมลงใช้ในการก้าวขาทุกๆ ก้าว รูปกราฟที่ได้นั้นก็คือ กราฟรูปคลื่นไซน์ (sine curve) ซึ่งเส้นกราฟจะขึ้นสูงสุดในขณะที่แมลงดีดขาขึ้นมาและลดลงเป็นศูนย์ในช่วงที่ขากวาดอยู่กลางอากาศ และเส้นกราฟลดลงจนกระทั่งติดลบในช่วงที่วางขาลงกับพื้นเหตุการณ์แบบนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ กัน จังหวะการก้าวนั้นก็คือการ   กระโดด การเดินหรือการวิ่งนั้นก็คือ การ    กระโดดไปข้างหน้าอย่างง่ายๆ จากโปโกติกอันหนึ่งไปสู่อีกอันหนึ่ง และมีการเคลื่อนที่แกว่งไปมาทางด้านข้างเพื่อให้เกิดการทรงตัวที่มั่นคง สุนัขจะกระโดดโดยใช้ขาสองข้างพร้อมกัน แมลงสาบ (ที่น่าทึ่งก็คือ ตะขาบ) จะกระโดดด้วยขาสามข้างพร้อมกัน และปูจะกระโดดด้วยขาสี่ข้างพร้อมกัน
        กฎดังกล่าวนี้เป็นสากลและสามารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ได้อย่างง่ายๆ ด้วย ภาพวิดีโอของฟูลซึ่งมีส่วนช่วยให้ความฝันในการสร้างภาพเคลื่อนไหวของแมลงในภาพยนตร์การ์ตูนอะบักส์ไลฟ์ (A Bug's Life) เป็นจริง แต่สิ่งต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับงานของฟูลนั้นมีความชัดเจนที่สุดเมื่อเขาสร้างหุ่นยนต์ขึ้น การเคลื่อนที่ของมันก็ราบรื่นอย่างน่าประหลาด มีการสั่นไหวขึ้นๆ ลงๆ เพียงเล็กน้อยเท่านั้น และพวกมันยังสามารถที่จะรักษาการยืนบนพื้นเพื่อให้เกิดการทรงตัวอย่างมั่นคงไม่หกล้มได้ด้วยขาสามขา แต่การเดินและยืนนี้ก็ไม่เหมือนกับการทำงานของขาจริงๆ บรรดาสัตว์ต่างๆ นั้นเดินอย่างมั่นคงแบบแปรผันต่อเนื่อง ในบางช่วงของการเดินไปข้างหน้าอาจเกิดความไม่สมดุลขึ้น แต่เกิดการทรงตัวที่มั่นคงตลอดวงรอบของการเคลื่อนที่ สัตว์ที่มีขานั้นจะมีการทรงตัวที่มั่นคงตลอดเวลาทั้งการเดินและการวิ่ง
        ถึงแม้ว่าขาต่างๆ นั้นจะมีหลายรูปร่างหลายขนาด แต่ก็มีลักษณะความยืดหยุ่นความเป็นสปริงเท่ากัน ขาทุกๆ ขาของสัตว์โลกนั้นมีกำลังเท่ากัน ฟูลพบว่าสิ่งมีชีวิตต่างๆ สามารถสร้างพลังงานเชิงกลได้ใน  ปริมาณเท่าๆ กัน นั่นคือ พลังงาน 1 จูล จะสามารถยกน้ำหนักตัว 1 กิโลกรัม ให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ 1 เมตรในขณะเดินหรือวิ่งอยู่บนพื้นดิน ฟูลกล่าวว่า “มันเหมือนกันหมดทุกอย่างไม่ว่าจะเป็นสุนัข   แมลงสาบ หรือแม้แต่คน มันบ้าจริงๆ เลย”

 RHex
โฉมหน้าของ RHex

        โดยสรุปแล้วงานวิจัยแมลงสาบของ ฟูลนั้นเป็นการเปิดเผยข้อมูลของธรรมชาติออกมา เป็นเหมือนข้อมูลในอุดมคติ ทำให้การคำนวณหาค่าความยืดหยุ่นความเป็นสปริงของการเคลื่อนไหวทุกๆ ท่าของขานั้นเป็นเรื่องง่ายๆ จากข้อมูลความรู้ที่ได้ ก้าวกระโดดเล็กๆ ต่อไปของแนวความคิดนี้ก็คือ การออกแบบหุ่นยนต์ตัวแรกที่เดินได้อย่างมี ประสิทธิภาพ ด้วยการทำงานร่วมกับเหล่านักวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยแห่งมิชิแกนและมหาวิทยาลัยแมคกิล ฟูลก็สร้างหุ่นยนต์ เร็กซ์ (Rhex ย่อมาจาก Robot hexapod) ขึ้นมา มันมีหกขา เป็นหุ่นยนต์แมลงสาบขนาดใหญ่ หน้าตาเหมือนกล่องขนมปังที่กระโดดได้ด้วยขาโปโกสติก 6 ขา หุ่นยนต์เร็กซ์นั้นไม่มีอุปกรณ์ตรวจวัดข้อมูลใดๆ ติดอยู่ ไม่มีกลไกการตอบสนอง ไม่มีชุดโปรแกรมช่วยนำทาง ไม่มีมือจับที่จะจับอะไรในโลกได้เลย มีแค่ขากระโดดได้หกขาเท่านั้น แต่มันก็ทำงานได้ดีอย่างน่าประหลาดใจ มันสามารถเดินข้ามผ่านผิวทางที่ขรุขระได้โดยไม่มีการสะดุดหกล้มหรือโซเซ สิ่งที่เหลือเชื่อที่สุดนั่นคือเมื่อออกแรงกระแทกเข้าที่ด้านข้าง หุ่นยนต์เร็กซ์ก็สามารถปรับตัวให้อยู่ในสภาพสมดุลได้อย่างรวดเร็ว ทำให้ฟูลค้นพบว่า การปรับสภาพตัวเองให้เดินในสภาพที่มั่นคงนั้น ไม่ต้องการการเชื่อมโยงเส้นประสาท มันเป็นความอิสระที่เป็นผลมาจากการกระโดด เขากล่าวว่า “ระบบการปรับสภาพ มันมีอยู่ในรูปแบบกลไกของขาแบบนี้อยู่แล้วโดยอัตโนมัติ”

 RHex กับแมลงสาบ
RHex กับแมลงสาบ ทั้งคู่ใช้เทคนิคในการทรงตัวแบบเดียวกันเมื่อเดินผ่านพื้นผิวที่ไม่ราบเรียบ

        ฟูลตั้งข้อสังเกตว่า แมลงทั้งหลายอาจจะทรงตัวอย่างมั่นคงไม่หกล้มด้วย กลไกเดียวกัน ในคอมพิวเตอร์กระเป๋าหิ้วของเขานั้น มีภาพวิดีโอของแมลงสาบที่กำลังวิ่งไปบนพื้นอิฐที่ไม่ราบเรียบ ฟูล ครุ่นคิดในใจว่า “มันวิ่งไปบนพื้นผิวแบบ นี้ได้อย่างไรโดยความเร็วไม่ลดลงเลย ร่างกายมันตรวจวัดข้อมูลทุกๆ อย่างแล้ว ส่งข้อมูลทั้งหมดกลับสู่สมองอย่างนั้นหรือ? เป็นไปไม่ได้หรอก มันรวดเร็วเกินไป”
        เพื่อทดสอบทฤษฎีนี้ เขาทดลองให้แมลงสาบมาบนสายพานลู่วิ่งออกกำลังกายอีกครั้ง ในครั้งนี้ ทีมงานของเขาติดเครื่องยนต์เจ็ตขนาดจิ๋วบนหลังของแมลงสาบ และเครื่องยนต์นี้ก็สามารถพ่นไอออกทางด้านข้างได้ในระหว่างทางที่แมลงสาบวิ่งไป เครื่องยนต์เจ็ตก็จะพ่นไอที่ทราบค่าแรงพ่นที่ออกมา เพื่อทำให้แมลงสาบเสียสมดุล ผลการทดลองที่ได้ทำให้ ฟูลประหลาดใจมาก เพราะแมลงสาบสามารถปรับสมดุลในการวิ่งได้ในเวลาน้อยกว่า 10 มิลลิวินาที ซึ่งรวดเร็วกว่า การตอบสนองของระบบประสาทอัตโนมัติใดๆ สมองไม่ได้สูญเสียพลังงานไปในการปรับสภาพการทรงตัวในการวิ่ง และแมลงสาบยังคงวิ่งต่อไปได้โดยไม่ต้องคิด
        เนื่องจากสมองไม่จำเป็นต้องเฝ้าตรวจดูความสามารถในการทรงตัว แมลงจึงมีอิสระในการทำกิจกรรมขั้นสูงขึ้นต่อไป เช่น การตรวจว่าตัวเองอยู่ที่ไหนและกำหนดเส้นทางการวิ่ง ฟูลบอกว่า “หนวดที่อยู่บนหัวของมันจำเป็นแค่สำหรับการ สั่งงานทั่วไปเท่านั้น ไม่จำเป็นต้องพูดคุยกับบรรดาขาของมันเลย” จากข้อสรุปนี้ ฟูลสร้างทีมงานใหม่ขึ้นมาโดยร่วมมือกับศูนย์วิจัยและออกแบบมหาวิทยาลัยสแตนด์ฟอร์ด เพื่อสร้างหุ่นยนต์หกขาที่คลานไปกับพื้น มีหนวดเสาอากาศตรวจวัดข้อมูลและระบบคำนวณเส้นทางการเดินอย่างง่ายติดตั้งอยู่ด้วย ในที่สุดก็ได้หุ่นยนต์ที่มีชื่อว่า เอเรียล รูปร่างคล้ายปูสร้างขึ้นด้วยความร่วมมือของไอโรบอต แมสซาชูเซ็ตต์ เอเรียลนั้นมีหกขา สะเทินน้ำสะเทินบก เป็นหุ่นยนต์ตัวแรกที่สามารถทรงตัวอยู่ได้ในที่ตื้นแถวชายหาด และมีคลื่นซัดเข้าหา ถ้ามันโดนคลื่นซัดหงายท้อง ขาของมันก็จะสามารถหมุนปรับตำแหน่งทำให้ด้านบนของมันกลายเป็นด้านล่าง ซึ่งทำให้เอเรียลเดินต่อไปได้ทั้งๆ ที่หงายท้อง และสำนักงานวิจัยแห่งกองทัพเรือก็ให้เงินทุนสนับสนุนงานวิจัยแก่ฟูลด้วยความกระตือรือร้นเป็นอย่างมาก ซึ่งงานวิจัยในขณะนี้ก็คือ การออกแบบปรับปรุงให้เอเรียลทำงานได้หลายๆ อย่างเช่น การค้นหาทุ่นระเบิดใต้น้ำ
        ฟูลย้ำว่า งานออกแบบของเขาไม่ใช่การจำลองแบบจากธรรมชาติ มันเป็นเพียงแค่การได้รับแรงบันดาลใจจาก ธรรมชาติเท่านั้น เขาบอกว่า “การคัดเลือกโดยธรรมชาตินั้นไม่สามารถสร้างระบบที่เหมาะสมได้” ขาของจริงและหน้าที่การ ทำงานของมันนั้นเกิดมาจากกระบวนการพัฒนา ซึ่งมันต้องเติบโตและเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา และด้วยความจริงที่ว่ามันต้องทำหน้าที่ได้หลายอย่าง เขากล่าวอีกว่า “การคัดเลือกตามธรรมชาติไม่ใช่งานทางวิศวกรรม มันเกิดขึ้นมาจากสิ่งที่คุณมี” เงื่อนไขในการออกแบบเอเรียลก็คือ บรรดาข้อต่อของมันนั้นเคลื่อนไหวได้แค่สองระดับก็พอ ไม่จำเป็นต้องเคลื่อนไหวได้มากมายหลายแบบจนนับไม่ได้ เหมือนกับที่พบในปูจริงๆ ฟูลกล่าวว่า “ปูนั้นมีการต่อสู้กัน จับคู่กัน ขึ้นขี่เพื่อผสมพันธุ์กัน เราไม่จำเป็นต้องใส่คุณสมบัติเหล่านี้ลงไปหรอก หุ่นยนต์คงไม่ต้องการที่จะขยายพันธุ์หรอกนะ”
        ในตอนนี้ ฟูลกำลังคิดถึงเรื่องการออกไปนอกโลก เป็นเวลาหลายปีแล้วที่เขาพยายามบอกบรรดานักสร้างยานสำรวจที่นาซาเกี่ยวกับความผิดพลาดของแนวทางของพวกเขา ฟูลกล่าวว่า ยานสำรวจที่ใช้ล้อนั้นเชื่องช้า ทรงตัวไม่ดี และเคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวดินที่เต็มไปด้วยหินได้อย่างฉิวเฉียด ทุลักทุเล สักวันหนึ่งหุ่นยนต์เร็กซ์อาจมีโอกาสลงสำรวจบนดาวอังคาร (เมื่อนาซาได้ดูภาพวิดีโอหุ่นยนต์เร็กซ์ปีนป่ายลงจากเนิน เขาที่เต็มไปด้วยก้อนหิน ซึ่งฟูลได้เติมสีภาพเนินเขาให้เป็นสีส้มเพื่อให้คล้าย กับสภาพบนดาวอังคาร) ย้อนกลับไปในเดือนมกราคมปี 2547 เมื่อยานสำรวจดาวอังคารติดอยู่กับแท่นจอดยาน ฟูล ช่วยเหลืออะไรไม่ได้ ได้แต่หัวเราะเบาๆ ยานสำรวจที่ติดล้อนั้นเคลื่อนที่ได้อย่างช้าๆ ฟูลกล่าวว่า “เรายังคงพยายามนำเสนอให้พวกเขาเห็นว่า ขานั้นคือหนทางที่ดีที่สุดในการใช้ก้าวเดินไปข้างหน้า”

แปลและเรียบเรียงจาก The Biomechanics of...Cockroaches : Building the Perfect Pest, Discover, July 2004

                                               โดย... สันติพงษ์ ปิตตุภักดิ์


ฟิสิกส์ของรอยย่น

ลักษณะการสั่นไหวของผืนผ้า เหมือนกับการสั่นพริ้วของนิ้วมือ และระลอกคลื่นก็กระเพื่อมลากลงมาตามแนวโค้ง ก่อให้เกิดอารมณ์ความรู้สึกตื่นเต้นแบบใหม่
         บรรดาศิลปินเรอเนซองซ์ต้องใช้ฝีมืออย่างมากกับงานเกี่ยวกับรอยยับรอยย่น เสื้อผ้าที่สวยงามหรูหราซึ่งพับทบกันอย่างซับซ้อนทั่วทั้งบริเวณหัวเข่า ข้อศอกและสะโพกนั้น ทำให้ผู้ที่สวมใส่เสื้อผ้านี้ดูดีมีชีวิตชีวา และบางครั้งก็ทำให้มีอะไรมากกว่านี้ นักประวัติศาสตร์ศิลปะ เฟรดริก ฮาร์ต ซึ่งเคยมีงานเขียนเกี่ยวกับ แอนเดรีย เดล เวอร์ร็อกชิโอ ช่างปั้นรูปของ ดับทิง โทมัส กล่าวว่า “ลักษณะการสั่นไหวของผืนผ้า เหมือนกับการสั่นพริ้วของนิ้วมือ และระลอกคลื่นก็กระเพื่อมลากลงมาตามแนวโค้ง ก่อให้เกิดอารมณ์ความรู้สึกตื่นเต้นแบบใหม่” รอยยับย่นในงานศิลปะเรอเนซองซ์นั้น คือ แนวเส้นพลังงานที่หยุดนิ่ง จิตวิญญาณที่เหมือนมีการเคลื่อนไหว ความรู้เกี่ยวกับแนวเส้นรอยยับย่นที่ถูกต้องนั้น จะช่วยให้ศิลปินได้รับความรู้เรื่องพลังงานที่ถูกต้องด้วย แรงที่สร้างรอยย่นที่ถูกต้อง ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ รอยยับย่นซึ่งถูกสร้างขึ้นอย่างสมจริงนั้นจะเป็นสิ่งแสดงถึงความสำเร็จ และฝีมือของศิลปิน
        

 
ผิวหน้าของคนเรา ผลไม้ และ สิ่งทอต่างๆ นั้น ทั้งหมดถูกแรง กระทำแบบเดียวกัน รอยย่น บนผิวหนังหรือบนผิวแอปเปิล มีขนาดสั้น ในขณะที่รอยย่น ของผ้า ที่ใช้ในการห่อหุ้มนั้น ได้รับผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง ในการดึงยึดด้วย ทำให้รอย ย่นบนผืนผ้านี้มีขนาดยาวกว่า และกว้างกว่า

การสร้างรอยยับย่นที่สมจริงนั้นมีมาตั้งแต่ก่อนยุคของวิทยาศาสตร์ แต่ อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญศิลปะเรอเนซองซ์ก็ไม่ได้เข้าใจกฎทางฟิสิกส์ทั้งหมดที่เกี่ยวกับรอยย่น ลักษมีนารายานัน มหาเทวัน นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยฮาร์เวิร์ด กล่าวว่า “พวกศิลปินนั้นสามารถพรรณนาความสมจริงได้ ซึ่งแตกต่างอย่างมากกับการพยายามทำความเข้าใจความสมจริงนั้น” มหาเทวันคิดว่าเขารู้เรื่องราวเกี่ยวกับรอยยับย่น เขา และ เอนริก เซอร์ดา นักฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ในอังกฤษได้เสนอ “ทฤษฎีทั่วไปเกี่ยวกับรอยยับย่น” ขึ้น เมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งถ้าเรารู้ขนาดรูปร่าง และแรงที่กระทำต่อผืนผ้าแล้ว ทฤษฎีนี้ก็จะสามารถทำนายขนาดและระยะห่างของรอยยับย่นที่เกิดขึ้นได้ และทฤษฎีนี้ไม่เพียงแต่ใช้ได้กับผืนผ้า พลาสติกห่อของ หรือ สิ่งทออื่นๆ เท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับผิวของผลแอปเปิลที่หดตัว และผิวหน้าของคนอีกด้วย
        มหาเทวันกล่าวว่า แผ่นบางๆ ของ สิ่งทอ หรือเนื้อเยื่อนั้น ก็เหมือนกับ สปริง เมื่อเราทำให้ผิดรูปร่าง สปริงก็จะเก็บพลังงานในการยืดหยุ่นไว้ ซึ่งสามารถทำให้ผิดรูปร่างได้ด้วยการจับยืดหรืองอ แผ่นชีทที่บางก็จะต้านทานการโค้งงอได้น้อย พลังงานในสปริงหรือในแผ่นชีทที่ดึงยืดออกนั้น จะแปรผันตรง (เพิ่มขึ้น) ตามขนาดพื้นที่ที่ดึงยืดออก แต่พลังงานในแผ่นชีทที่ดัดงอนั้นจะแปรผันตรงกับพื้นที่ที่ดัดโค้ง แผ่นชีทที่มีรอยย่นเล็กๆ จำนวนมากกว่า จะสามารถดัดให้โค้งงอได้มาก และมีพลังงานในการอัดให้งอมากกว่าแผ่นชีทที่มีรอยย่นใหญ่ๆ เพียงรอยเดียว ลีออนฮาร์ด ยูเลอร์ นักคณิตศาสตร์ชาวสวิส เป็นคนแรกที่เข้าใจในเรื่องนี้ ในคริสต์ศตวรรษที่ 18 และเขาก็เข้าใจพื้นฐานทั้งหมด ซึ่งต่อมา กลายเป็นพื้นฐานของฟิสิกส์เกี่ยวกับรอยยับย่นทั้งหมดในปัจจุบัน ที่ว่า แผ่น ชีทที่มีการเปลี่ยนรูปร่างนั้น เพื่อทำให้มีค่าพลังงานการโค้งงอทั้งหมดน้อยลง
        ตัวอย่างการทำให้แผ่นกระดาษบางๆ เปลี่ยนรูปร่างไป วิธีหนึ่งก็คือ การออกแรงบีบ ขยำกระดาษจากทุกๆ ด้าน ซึ่งในทางเทคนิคเรียกว่า “การทำให้ย่น (crumpling)” และทีมงานจากมหาวิทยาลัยชิคาโก ซึ่งนำโดยนักฟิสิกส์ชื่อ ทอม วิตเทน ได้ศึกษาเรื่องนี้เป็นเวลานานหลายปี พวกเขาพบว่า พลังานที่ใส่เพิ่มลงไปในกระดาษนั้น มาจากการขยำกระดาษทำให้เป็นก้อนและมีเหลี่ยมสันเกิดขึ้นมากมาย ในทางตรงกันข้าม เมื่อคลี่กระดาษหรือคลี่กระดาษห่อลูกอมออกมา พลังงานการยืด หยุ่นบางส่วนก็จะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของเสียง “กร้อบแกร้บๆ” นั่นเอง
       กระบวนการรับและปลดปล่อยพลังงานทั้งสองแบบนี้ ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างราบเรียบ เมื่อเราขยำกระดาษ กระดาษจะรับพลังงานเพื่อเปลี่ยนแปลงรูปร่างใหม่ และกระดาษจะเปลี่ยนรูปร่างภายใต้แรงกระทำนี้ โดยใช้พลังงานน้อยที่สุด กระบวนการเปลี่ยนรูปร่างนี้สามารถเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานอย่างน่าประหลาดใจ เมื่อไม่นานมานี้ วิตเทน และ ซิดนีย์ นาเจล ซึ่งเป็นทีมงานของเขา ทดลองบรรจุแผ่นไมลาร์ (Mylar-เป็นแผ่นพอลิเอสเทอร์ที่ใช้ในเทปบันทึก และใช้เป็นฉนวนได้) ขนาด 8 นิ้ว ลงในท่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 นิ้ว และนำลูกตุ้มน้ำหนักครึ่งปอนด์ (0.23 กิโลกรัม) วางทับไว้ด้านบน หลังจากนั้นสามสัปดาห์ เขาก็นำแผ่นไมลาร์นี้มาขยำให้เป็นแผ่น กลมที่มีความหนาเพียง 1 ใน 10 นิ้ว ปรากฏว่า แผ่นไมลาร์ยังไม่หยุดคลายตัวให้อยู่ในสภาพนิ่งเลย
       วิตเทนกล่าวว่า เหตุผลที่การทำให้ย่นนี้ใช้เวลานาน เพราะว่าเหลี่ยมและสันที่เกิดขึ้นบนแผ่นไมลาร์นี้แข็งแรง และมีแรงต้านมาก พลังงานยืดหยุ่นทั้งหมดในแผ่นชีทเรียบนั้นหนาแน่นมาก ในบริเวณที่เป็นเหลี่ยมและสัน ทีมงานของวิตเทนคำนวณว่า พลังงาน 80 เปอร์เซ็นต์นั้นมาจากการดัดโค้งแผ่นชีท และอีก 20 เปอร์เซ็นต์มาจากการดึงยืดแผ่นชีท ในกรณีเมื่อเราขยำกระดาษ กระดาษจะยืดออกเล็กน้อย ถ้ากระดาษไม่ยืดออก ผิวกระดาษทั้งหมดจะเรียบ และรอยเหลี่ยมสันที่เกิดขึ้นบนกระดาษก็จะคมมาก และไม่ใช่พลังงานน้อยที่สุดในการเปลี่ยนรูปร่าง วิตเทน กล่าวว่า “เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้พลังงานมาก ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนรูปร่าง ระหว่าง การดัดโค้งงออย่างมากกับการยืดออกเล็กน้อย”
       หลักการแลกเปลี่ยนวิธีการเปลี่ยนรูปร่างแบบนี้ เป็นหลักการสำคัญแบบเดียวกับทฤษฎีรอยยับย่นของมหาเทวันและเซอร์ดา ซึ่งในทฤษฎีของมหาเทวัน แบ่งแยกการแลกเปลี่ยนวิธีการเปลี่ยนรูปร่างนี้ ออกจากการขยำแบบ รุนแรงอย่างชัดเจน โดยอธิบายว่าคือ “การจัดรูปร่างอย่างคร่าวๆ ของแผ่นชีทบางๆ ในช่วงระยะเวลาหนึ่ง” เขาและเซอร์ดาพิจารณาระบบการจำลองอย่างง่ายนั่นคือ แผ่นพอลิเอทิลีนบางๆ รูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่จับยึดปลายด้านยาวทั้งสองข้างไว้ และดึงยืดออก เกิดอะไรขึ้นกับแผ่นชีทนี้ล่ะ? เขากล่าวว่า “มันเป็นสิ่งที่แปลกประหลาด เมื่อคุณดึงชีทออกในทิศทางหนึ่ง แต่ชีทไม่ได้ถูกยืดออกในทิศทางที่ดึงเพียงอย่างเดียวเท่านั้น ในความเป็นจริงแผ่นชีทได้รับแรงบีบอีกด้วย” ตรงกลางแผ่นชีทเปลี่ยนแปลงรูปร่างแคบลง (มีความกว้างลดลง) เพราะเกิดรอยย่นขนานกันหลายเส้นตามแนวยาวของแผ่นชีท เราอาจพบรอยย่นในลักษณะแบบนี้ เมื่อพับผ้าปูที่นอนโดยมีผู้ช่วยพับปลายผ้าเข้าหากัน
       ทำไมจึงไม่เกิดรอยย่นเพียงรอยเดียว? ถ้าเราพับแผ่นกระดาษ โดยจับปลายแผ่นกระดาษแต่ละด้านด้วยมือแต่ละข้าง และออกแรงบีบกระดาษด้วยการประกบมือเข้าด้วยกัน ก็จะเกิดรอยดัดงอขนาดใหญ่ ซึ่งช่วยลดขนาดความโค้ง และพลังงานในการดัดงอให้มีค่าน้อยลง แต่พลังงานทั้งหมดในการเปลี่ยนรูปร่างคือ พลังงานในการยืดออกและดัดงอ และเพราะว่าแผ่น พลาสติกของมหาเทวัน มีการจับยึดปลายทั้งสองข้างไว้ จึงไม่เหมือนกับกระดาษ มันจะยืดบริเวณตรงกลางให้มากๆ เพื่อจัดสรรรอยย่นขนาดใหญ่ และเพื่อลดแรงดึงให้มีค่าน้อยลง ทำให้ชีทเกิดรอยย่นขนาดเล็กเป็นจำนวนมาก
        มหาเทวันกล่าวว่า “เพราะว่าผลกระทบทั้งสองอย่างนั้นแย่งกันเกิดขึ้น แนวทางแก้ไขที่เหมาะสมคือ การประนีประนอม” นั่นคือ แผ่นชีทเกิดรอยย่นขนาดกลางๆ ในปริมาณที่ไม่มากไม่น้อย มหาเทวันและเซอร์ดาพบว่า ขนาดและระยะห่างของรอยย่นนั้น แปรผันตรงกับรากที่สองของความยาวแผ่นชีทคูณกับความหนาของแผ่นชีท
       แผ่นพลาสติกที่จับยึดปลายไว้นั้น ดูเหมือนจะเป็นตัวอย่างในอุดมคติ แต่ในความเป็นจริงมีแผ่นชีทจำนวนมากได้รับการจับยึดอยู่ ไม่เพียงแต่จับยึดแค่ส่วนปลายเท่านั้น แต่จับยึดจากทุกด้านเป็นโครงข่าย เช่น ผิวหนังของคนยึดติดกับชั้นเนื้อด้านล่าง เมื่อเรามี อายุมากขึ้น ผิวหนังของเราก็เริ่มห้อยลง เนื่องจากเนื้อเยื่อไขมันที่อยู่ด้านล่าง สูญเสียความแข็งแรง มหาเทวันไม่สามารถทำนายได้อย่างถูกต้องว่า ผิว หน้าของคนเราจะเป็นอย่างไร เมื่ออายุเพิ่มขึ้น และเขาก็ไม่สามารถออกแบบสารโบท็อกซ์ที่ดีกว่าเดิมได้ เขากล่าวว่า “ทฤษฎีของเราเป็นเพียงฟิสิกส์ ไม่ครอบคลุมถึงเรื่องราวทางชีววิทยา” แต่ก็สามารถอธิบายได้ว่า เหตุใดจึงเกิดรอยย่นจำนวนมากในบริเวณที่เห็นกระดูกได้ชัด เช่น บริเวณใบหน้า มือ และหัวเข่า นั่นคือเพราะบริเวณเหล่านี้ผิวหนังบาง และง่ายต่อการดัดงอ เนื้อเยื่อไขมันใต้บริเวณนี้ก็บางด้วย ทำให้ยากต่อการยืดตัว ผลก็คือ การยืดตัวที่ใช้พลังงานต่ำนั้นจะสัมพันธ์กับรอยย่นที่เป็นเส้นยาวๆ
       เมื่อไม่นานมานี้ มหาเทวันและเซอร์ดา เปลี่ยนความสนใจของพวกเขามาเป็น ฟิสิกส์เกี่ยวกับการห่อหุ้ม ซึ่งรวมถึงคำถามที่ว่า ผืนผ้านั้นห่อหุ้มร่างกายได้อย่างไร ซึ่งก็คือเรื่องราวเกี่ยวกับการม้วน การโค้งงอแบบหนึ่ง ในขณะที่พอลิเอทิลีนในแบบจำลองนั้น มีแค่การยืดและดัดงอเท่านั้น แต่เรื่องการห่อหุ้มนั้นมีเรื่องเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงด้วย ดังนั้นการแลกเปลี่ยนวิธีการเปลี่ยนรูปร่างจึงเพิ่มเป็นสามทาง ผืนผ้าต้องการคงรูปเป็นแผ่นเรียบไว้เพื่อลดพลังงานการดัดโค้ง ไม่ขยายตัวออกเพื่อลดพลังงานการยืดตัว และทิ้งตัวตรงลงสู่พื้นเพื่อลดพลังงานจากแรงโน้มถ่วง ตามหลักการนี้ ผืนผ้าก็จะไม่สามารถห่อหุ้มร่างกายคนเราได้ มหาเทวันกล่าวว่า “ด้วยเหตุผลนี้ คุณจะได้เห็นรูปแบบที่น่าตื่นตาตื่นใจ เพราะคุณกำลังพยายามห่อหุ้มพื้นผิวโค้งด้วยวัสดุแผ่นเรียบ ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่จะทำได้อย่างราบเรียบไม่มีรอยย่น”
      แน่นอนว่าทุกวันนี้ คนเราต้องใส่เสื้อผ้า มหาเทวันและเซอร์ดา แสดงให้เห็นว่าพลังงานใดพลังงานหนึ่งเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถช่วยหาคำตอบได้ ทำให้ผืนผ้าห่อหุ้มร่างกายคนเราได้ในรูปทรงที่คงตัว สมการของบรรดานักวิจัยที่อธิบายเรื่องรอยยับย่นนี้ อาจมีประโยชน์กับศิลปินในทุกวันนี้ อย่างน้อยก็สำหรับศิลปินที่กำลังพยายามทำให้เสื้อผ้าของตัวละครในการ์ตูน หรือในวิดีโอเกมมีความสมจริง ผู้เชี่ยวชาญศิลปะเรอเนซองซ์เอง ก็จะสามารถเปรียบเทียบวิธีการจัดเสื้อผ้าของนักบุญและเทพเจ้าของพวกเขา เพื่อให้ดูมีความพริ้วไหวและสวยงามเมื่ออยู่เฉยๆ มหาเทวันคาดว่า การ์ตูนคอมพิวเตอร์ยุคใหม่จะได้รับผลประโยชน์ จากการประยุกต์ใช้หลักการทางฟิสิกส์นี้อย่างมีวิจารณญาณ เขากล่าวว่า “ผมแน่ใจว่า พวกคุณรู้ว่า บรรดาตัวละครต่างๆ ในวิดีโอเกมนั้นใส่ชุดเกราะ ไม่เคยสวมใส่เสื้อผ้าที่แท้จริงเลย (เพราะเสื้อผ้าของตัวละครเหล่านี้ ไม่มีรอยยับย่น ไม่เคยขยับหรือสั่นไหวเลย)”

 

                                               โดย... สันติพงษ์ ปิตตุภักดิ์

แปลและเรียบเรียงจาก The Physics of  Wrinkles, Discover, November 2003


ฟิวชั่น…...ทางเลือกใหม่ของพลังงานในอนาคต

 
หน้าที่ 1 - บทนำ

ในปัจจุบันความต้องการน้ำมันเพื่อใช้ผลิตพลังงานมีแนวโน้มสูงขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ราคาน้ำมันถีบตัวสูงขึ้นเรื่อยๆ หากปัญหานี้ไม่ได้รับการแก้ไขอย่างเร่งด่วน อาจส่งผลให้เกิดวิกฤตการณ์ทางด้านพลังงานเหมือนที่เคยเกิดในอดีต เช่น ในปี คศ 1974 มาตรการทางแก้ไขทางหนึ่งคือ การหาพลังงานงานอื่นๆเพื่อทดแทนการใช้น้ำมัน เช่น พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ และ พลังงานนิวเคลียร์ เป็นต้น พลังงานนิวเคลียร์ซึ่งเกิดจากการทำปฏิกริยาในระดับอะตอมได้รับความสนใจอย่างแพร่หลาย เช่น ในประเทศฝรั่งเศสมีการนำเอาพลังงานนิวเคลียร์มาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าสูงถึง 80% ของพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดที่ผลิต การนำเอาพลังงานนิวเคลียร์มาใช้เพื่อผลิตพลังงานมีการศึกษาและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง

โดยทั่วไปพลังงานนิวเคลียร์สามารถเกิดได้ 2 แบบ กล่าวคือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชั่น (Fission) และ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น (Fusion) โดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่นิวเคลียสของธาตุขนาดใหญ่แยกตัวเป็นนิวเคลียสของธาตุที่มีขนาดเล็กลง เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชั่น ซึ่งค่อนข้างจะคุ้นหูสำหรับคนไทยเนื่องจากมีการกล่าวถึงอยู่บ่อยครั้ง ในปัจจุบันมีการนำเอาพลังงานนิวเคลียร์จากปฏิกิริยาฟิสชั่นมาใช้อย่างแพร่หลายในหลายประเทศ เช่น ประเทศสหรัฐอเมริกา ประเทศอังกฤษ และ ประเทศฝรั่งเศส เป็นต้น แต่การนำเอาปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิสชั่นมาใช้นั้นมีความเสี่ยงในเรื่องผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมสูงมาก ซึ่งเห็นได้จากอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นที่โรงงานไฟฟ้าเชอโนเบิล ที่ประเทศรัสเซีย ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมากมายและยังคงเป็นเรื่องเศร้าใจและน่ากลัวจนถึงทุกวันนี้ ส่วนปฏิกิริยานิวเคลียร์อีกแบบหนึ่งเกิดจากการที่นิวเคลียสของธาตุขนาดเล็กรวมตัวเป็นนิวเคลียสของธาตุที่มีขนาดใหญ่ขึ้น ซึ่งปฏิกิริยาแบบนี้เรียกว่า ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่นนั้นฟังดูอาจจะไม่คุ้นหูสำหรับคนไทยแต่ได้รับการกล่าวถึงในวงวิชาการอยู่พอสมควร ตัวอย่างของปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่ถูกกล่าวถึงเสมอ คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ แม้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นจะมีการค้นพบมานาน แต่การนำมาเอามาใช้อย่างเป็นรูปธรรมยังเป็นไปได้ยากและคงต้องรออีกหลายสิบปี

 

รูปที่ 1: ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยการรวมตัวกันของนิวเคลียสของดิวเทอร์เรียมกับนิวเคลียสของตริเตรียม ซึ่งสามารถให้พลังงานถึง 17.6 MeV ต่อ 1 ปฏิกิริยา


ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นเกิดจากการรวมตัวกันของนิวเคลียสของธาตุที่มีน้ำหนักเบา เช่น ปฏิกิริยาในการรวมตัวกันของนิวเคลียสของดิวเทอร์เรียมกับนิวเคลียสของตริเตรียมซึ่งทำให้เกิดอนุภาคอัลฟาและอนุภาคนิวตรอน การรวมตัวของนิวเคลียสดังกล่าวสามารถให้พลังงานออกมาประมาณ 17.6 MeV ต่อ 1 ปฏิกิริยา กล่าวง่ายๆคือ ดิวเทอร์เรียมกับตริเตรียมจำนวน 1 กก สามารถให้พลังงานถึง 108 kWh ดิวเทอร์เรียมและตริเตรียมต่างเป็นไอโซโทปของไฮโดรเจน โดยทั่วไปดิวเทอร์เรียมมีอยู่มากมายในน้ำทะเล ส่วนตริเตรียมก็สามารถเตรียมได้ไม่ยากนัก แต่การเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นนั้นเป็นไปค่อนข้างยาก เนื่องจากการอุณหภูมิเพื่อให้เกิดปฏิกิริยานั้นสูงมากในระดับของ 100 ล้านองศาเซลเซียสซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิในดวงอาทิตย์เสียอีก ในการรวมตัวกันของนิวเคลียสนั้น นิวเคลียสจะต้องมีพลังงานที่สูงมากเพื่อที่จะสามารถผ่านแรงผลักระหว่างนิวเคลียส นอกจากนี้การควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นให้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นไปได้ยากมาก เนื่องจากเหตุผลประการ เช่น สภาวะไม่เสถียรของพลาสมา (Instability) เป็นต้น

ฟิวชั่น…...ทางเลือกใหม่ของพลังงานในอนาคต

 
หน้าที่ 2 - พลังงานนิวเคลียร์ฟิวชั่น

ในปัจจุบันการทดลองเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นนี้ได้มีการทดลองอยู่หลายรูปแบบ รูปแบบที่เด่นๆมีอยู่ 2 แบบ คือ การทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวควบคุมที่เรียกว่า Magnetically Confined Fusion และการทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้แสงเลเซอร์ที่เรียกว่า Laser Fusion การทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวควบคุมนั้นอาศัยหลักการของความสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กและนิวเคลียสของอะตอมซึ่งอยู่ในสภาพที่เรียกว่า พลาสมา เนื่องจากนิวเคลียสของอะตอมหรือพลาสมามีสภาพทางไฟฟ้า พลาสมาจะเคลื่อนที่วนรอบสนามแม่เหล็ก ซึ่งเปรียบเสมือนพลาสมาติดอยู่กับสนามแม่เหล็กนั้นเอง

รูปที่ 2: การควบคุมพลาสมาโดยใช้สนามแม่เหล็ก


ส่วนการทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้แสงเลเซอร์นั้นจะต้องมีการเตรียมการมากทีเดียว โดยต้องเตรียมนิวเคลียสของอะตอมที่จะรวมตัวกันเช่น อะตอมของดิวเทอร์เรียมกับตริเตรียม ให้อยู่ในลักษณะที่เรียกว่า Target แล้วนำอาศัยแสงเลเซอร์ทำให้ขนาดของ Target เล็กลงและนิวเคลียสของอะตอมรวมตัวกันในที่สุด ในปัจจุบันการทดลองฟิวชั่นโดยใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวควบคุมมีแนวโน้มในการประสบความสำเร็จสูงสุด

โทคาแมค (Tokamak) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวควบคุมพลาสมา มันมาจากคำเต็มที่ว่าในภาษารัสเซียว่า TOroidalnaya KAmera ee MAgnitnaya Katushka ดูจากภายนอกโทคาแมคมีรูปลักษณะเหมือนขนมโดนัทเหมือนที่แสดงในรูป โทคาแมคถูกคิดค้นโดยนักวิทยาสาสตร์ชาวรัสเซียและได้เกิดขึ้นครั้งแรกในประมาณปี ค.ศ. 1950 โทคาแมคสามารถควบคุมพลาสมาโดยใช้สนามแม่เหล็ก 2 แบบ คือ สนามแม่เหล็กในแนววงใหญ่ที่เรียกว่า (Toroidal magnetic field) และสนามแม่เหล็กในแนววงเล็กที่เรียกว่า (Poloidal magnetic field) สนามแม่เหล็กในแนววงใหญ่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขดลวดรูปวงแหวน ส่วนสนามแม่เหล็กในแนววงเล็กเกิดจากการไหลของพลาสมาในโทคาแมค โดยทั่วไปสนามแม่เหล็กในแนววงใหญ่จะสูงกว่าสนามแม่เหล็กในแนววงเล็กประมาณ 10 เท่า


รูปที่ 3: รูปแบบของโทคาแมคที่เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้สนามแม่เหล็กเป็นตัวควบคุมพลาสมา
ฟิวชั่น…...ทางเลือกใหม่ของพลังงานในอนาคต

 
หน้าที่ 3 - บทสรุป

 

รูปที่ 4: รูปแบบของ ITER ซึ่งเป็นความหวังในการพัฒนาปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น มาใช้ผลิตพลังงาน


ในปัจจุบันโทคาแมคอยู่ในหลายประเทศเช่น ประเทศสหรัฐอเมริกา ประเทศอังกฤษ ประเทศฝรั่งเศส ประเทศรัสเซีย ประเทศจีน ประเทศญี่ปุ่น และ ประเทศเกาหลีใต้ เป็นต้น ความก้าวหน้าของการพัฒนาปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้โทคาแมคเป็นไปอย่างต่อเนื่อง ในปี คศ 1997 ณ ห้องทดลอง ใกล้เมืองอ็อกฟอร์ด ประเทศอังกฤษ มีการทดลองปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้โทคาแมคพบว่า พลังงานตอบแทนที่ได้จากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นโดยใช้ดิวเทอร์เรียมและตริเตรียมมีปริมาณสูงถึง 60% ของพลังงานที่ใช้ ซึ่งเป็นค่าที่น่าพอใจมาก ส่งผลให้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โครงการสร้างโทคาแมคขนาดใหญ่ได้เกิดขึ้นแล้ว โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อสร้างต้นแบบของโรงผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น โครงการนี้มีชื่อว่า International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) ซึ่งเป็นความร่วมมือกันในระดับนานาชาติ โดยมีสมาชิกหลักคือ ประเทศสหรัฐอเมริกา สหภาพยุโรป ประเทศรัสเซีย ประเทศจีน ประเทศญี่ปุ่น และ ประเทศเกาหลีใต้ โทคาแมคในโครงการนี้มีขนาดใหญ่มากต้องใช้งบประมาณถึง 1 หมื่นล้านเหรียญสหรัฐ ปัจจุบันอยู่ในระยะที่ตัดสินใจด้านสถานที่โดยมีสถานที่ 2 แห่งคือ เมืองโรคคะโชทางตอนเหนือของประเทศญี่ปุ่นและคาดาราชในประเทศฝรั่งเศส โครงการทดลองอันนี้จะเป็นคำตอบที่สำคัญของการนำเอาปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นมาใช้ผลิตพลังงานในอนาคต

เนื่องจากความต้องการพลังงานจากน้ำมันที่สูงขึ้น ในขณะที่ประมาณน้ำมันมีอยู่อย่างจำกัด การหาพลังงานทดแทนเช่น การพัฒนาเอาปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นมาผลิตพลังงานอาจเป็นคำตอบสำหรับในอนาคต แต่อย่างก็ดีการช่วยกันประหยัดพลังงานก็เป็นสิ่งจำเป็นและเป็นสิ่งที่ทุกคนควรจะปฏิบัติ แล้ววันนี้คุณทำบ้างหรือยัง?



เกี่ยวกับผู้เขียน ดร. ธวัชชัย อ่อนจันทร์

หลังจากที่ ธวัชชัย อ่อนจันทร์ จบ ม. ปลาย จากโรงเรียนหาดใหญ่วิทยาลัย จังหวัดสงขลา ที่ที่คุณธวัชชัยได้ัรับทุนเรียนดีในโครงการพสวท คุณธวัชชัยได้ศึกษาต่อด้านฟิสิกส์ด้วยทุนการศึกษาเดียวกันนี้ ที่ประเทศสหรัฐอเมริกาทั้ง ตรี โท และ เอก (ปริญญาตรีด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ University of Rochester, New York, ปริญญาโท และ เอก อีกสองใบจาก มหาวิทยาลัยลีไฮ Lehigh University, Pennsylvania) เชี่ยวชาญพิเศษด้าน ฟิสิกส์พลาสมา

ปัจจุบันเป็นอาจารย์ ประจำ์์ สถาบันเทคโนโลยีนานาชาติสิรินธร มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์
.....................................................................................

ตามรอยไอน์สไตน์ที่เบอร์น

 
หน้าที่ 1 - Annus mirabilis

 

พ.ศ. 2548 เป็นปีสำคัญที่เกี่ยวข้องกับไอน์สไตน์ครับ เพราะนอกจากจะครับรอบ50ปีที่เขาเสียชีวิตแล้ว ยังเป็นการครบรอบ 100ปี ที่ไอน์สไตน์ค้นพบทฤษฎีสัมพัทธภาพ องค์การสหประชาชาติจึงได้ยกย่องให้เป็นปีฟิสิกส์โลกด้วย และด้วยเหตุนี้เองทันทีที่เพื่อนฝรั่งของผมในเจนีวาชวนให้มาเยี่ยมเยียน ผมจึงไม่รอช้าที่จะเดินทางมายังสวิสเซอร์แลนด์ โดยจุดมุ่งหมายสำคัญนอกจากไปบรรยายและขอความร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยแล้ว “เบอร์น” เมืองหลวงแห่งสวิสเซอร์แลนด์คือเป้าหมายหลักของการเดินทาง ก็ที่กรุงเบอร์นนี่แหละครับที่เมื่อ100ปีก่อน เป็นที่พำนักของ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ซึ่งขณะนั้นอายุ 26 ปี และศึกษาฟิสิกส์เป็น “งานอดิเรก”



นักประวัติศาสตร์หลายท่านเรียก ค.ศ.1905 ว่าเป็น Annus mirabilis หรือปีทองของไอน์สไตน์ เพราะภายในเวลาไม่ถึงเจ็ดเดือน ไอน์สไตน์สร้างผลงานประวัติศาสตร์ถึงห้าชิ้น เดือนมีนาคมปีนั้นเขาสร้างทฤษฎีควอนตัมของแสงเพื่ออธิบายปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กตริก ผลงานที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล ถัดมาในเดือนเมษายนและพฤษภาคมไอน์สไตน์ตีพิมพ์บทความสองบทความ ชิ้นแรกเสนอวิธีการวัดขนาดของโมเลกุล ชิ้นที่สองอธิบายการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่เรียกว่า Brownian motion จากนั้นในเดือนมิถุนายนทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพพิเศษก็เสร็จสมบูรณ์ และในปลายปีเดียวกันไอน์สไตน์จบปีมหัศจรรย์ของเขาด้วยสมการที่ดังที่สุดในโลก E = mc2 แม้ว่าความยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์ยังไม่หมดเพียงแค่นั้น ผลงานอัจฉริยะอย่างทฤษฎีสัมพัทธ์ภาพทั่วไปยังคงติดตามออกมาในอีกสองปีถัดจากนั้น แต่เชื่อหรือไม่ว่าทฤษฎีสำคัญเหล่านี้ไอน์สไตน์ค้นพบขณะที่พำนักอยู่ในกรุงเบอร์นแทบทั้งหมด ไอน์สไตน์มีความเป็นอยู่อย่างไรในเบอร์นเมื่อร้อยปีที่แล้ว สถานที่อย่างสำนักงานจดสิทธิบัตร ที่ๆเขาค้นพบกฎแห่งสัมพันธ์ภาพจะยังคงอยู่หรือไม่ ผมแทบจะรอไม่ไหวที่จะได้ไปสัมผัสสถานที่ประวัติศาสตร์เหล่านั้น

เช้าวันอาทิตย์ที่ 24 เมษายน ผมก็ควักเงิน (เรียกว่าทุบกระปุกจะดีกว่า) เก้าสิบเอ็ดฟรังก์สวิส พาตัวเองมาอยู่บนรถไฟมุ่งหน้าจากเจนีวา ผ่านภูมิประเทศอันสวยงามของสวิสแลนด์ ที่พรมด้วยละอองฝนในฤดูใบไม้ผลิ มุ่งหน้าสู่กรุงเบอร์น ด้วยความตื่นเต้นไปตลอดทาง …
ตามรอยไอน์สไตน์ที่เบอร์น

 
หน้าที่ 3 - พิพิธภัณฑ์บ้านไอน์สไตน์

 


ที่หน้าบ้านเลขที่ 49 ถนนแครมกาซเซ่ ระหว่างที่ผมกำลังยืนรอจนท้องร้อง ก็ปรากฎว่ามีกรุ๊ปทัวร์จากเมืองไทยกลุ่มใหญ่เดินผ่านมา หัวหน้าไกด์ทัวร์ยิ้มให้ผมด้วยความยินดีที่ได้พบคนไทยด้วยกันในต่างแดน พูดคุยกันเล็กน้อย แล้วเขาหันไปบรรยายให้แก่คณะลูกทัวร์ แนะนำว่าสถานที่นี่คือบ้านของไอน์สไตน์ ...ฯลฯ ซึ่งบางคนก็สนใจฟังส่วนบางคนก็สนใจนาฬิกาสวิสเรือนหรูที่ขายอยู่ร้านข้างๆมากกว่า ผมมาสะดุดใจอยู่นิดหนึ่งก็ตรงที่ ทุกๆครั้งเวลาที่มีคนพูดถึงไอน์สไตน์ มักจะต้องโยงไปถึงเรื่องของระเบิดปรมาณู ทั้งที่ความจริงแล้วไอน์สไตน์มีส่วนร่วมน้อยมากกับโครงการสร้างอาวุธมหาประลัยนั้น ในความคิดของผมจดหมายที่เขาเขียนถึงประธานาธิบดีสหรัฐฯนั้น จะเขียนหรือไม่ อาวุธมหาประลัยก็ยังจะถูกสร้างออกมาอยู่ดี และตัวไอน์สไตน์คงไม่คิดว่าจะมีการใช้ระเบิดปรมาณูจริงๆ กับมนุษย์ผู้อยู่ร่วมโลกเดียวกันกับเขา น่าเศร้าที่การกระทำนั้นทำให้ชื่อเขาต้องตราบาปไปตลอดกาล ไม่ว่าจะมีบุคคลชื่ออัลเบิรต์ไอน์สไตน์หรือไม่ ถ้ามนุษย์ยังไม่หยุดการเข่นฆ่า อาวุธร้ายแรงอย่างระเบิดอะตอมก็ย่อมถูกสร้างขึ้นมาไม่วันใดก็วันหนึ่ง

หลังจากที่ยืนคุยกันอยู่ซักพักหนึ่งทัวร์กลุ่มนี้ก็เดินออกไปคงจะไปดูจุดสวยงามอื่นๆของเมืองนี้ ส่วนตัวผมก็ยืนเฝ้าหน้าบ้านต่อไป ทัวร์กลุ่มนี้ใหญ่มากคิดว่าน่าจะเกือบสามสิบคนได้ พวกเขาจึงค่อยๆทยอยเดินผ่านหน้าผม คนท้ายๆของคณะคงไม่ได้ยินคำอธิบายจากไกด์ทัวร์ และคงไม่ทันสังเกตว่ากำลังเดินผ่านบ้านเก่าของบุคคลที่นิตยสาร Time ยกให้เป็นบุคคลแห่งศตวรรษที่ 20

หลังจากรออยู่สี่สิบนาที ในที่สุดผมก็ได้เข้าไปชมสมความตั้งใจที่ได้เดินทางข้ามทวีปมา บ้านหลังนี้เป็นหลังที่สองของไอน์สไตน์และมิเลวา มีลักษณะเป็นห้องแถวเล็กๆมากกว่าบ้าน ทางพิพิธภัณฑ์เปิดให้ชมเพียงสองชั้นคือชั้นสองและชั้นสาม



ก่อนจะเข้าชมก็ต้องจ่ายตั๋วตามธรรมเนียม ก็ราคาไม่แพงมากนัก 4 ยูโร (ตกราวๆสองร้อยบาท) ทันทีที่ย้างก้าวเข้าไปในพิพิธภัณฑ์ ก็จะพบกับทางเดินแคบๆ ซึ่งด้านหนึ่งจัดเป็นบอร์ดเล็กๆแสดงประวัติของไอน์สไตน์ ส่วนอีกด้านหนึ่งก็จะมีชุดสูทของไอน์สไตน์ตั้งแสดงอยู่ แต่เมื่อผมพิจารณาดูแล้วคิดว่าไม่น่าจะเป็นตัวเดียวกันกับที่ไอน์สไตน์ใส่ในรูปที่ถ่ายเมื่อร้อยปีก่อน เพราะยังใหม่อยู่มาก และสูทตัวจริงนั้นไอน์สไตน์คงใส่จนเปื่อยขาดไปนานแล้ว



พิพิธภัณฑ์พยายามที่จะจัดตกแต่งห้องโดยใช้เครื่องเรือนให้ใกล้เคียงกับยุคสมัยของไอน์สไตน์ อย่างในรูปแสดงเป็นห้องรับแขกที่เห็นจะเหมือนกับสมัยที่ไอน์สไตน์พักอยู่หรือไม่นั้นก็ยากที่จะเดา ร้อยปีที่ผ่านมาคงมีการเปลี่ยนเจ้าของและปรับปรุงหลายครั้งจนไม่เหลือเค้าเดิมอีก



อาจจะลองเปรียบเทียบกับภาพด้านล่างซึ่งเป็นรูปภาพของห้องรับแขกแห่งนี้เมื่อปี ค.ศ.1911 ครับ จะเห็นว่าต่างกันเยอะเหมือนกัน



สำหรับคนที่หวังว่าจะเข้ามาของสวยๆงามๆ คงไม่ประทับใจบ้านหลังนี้นัก เพราะเป็นบ้านของเสมียนจนๆคนหนึ่ง ห้องรับแขกแคบๆที่เห็นนั้น หมุนตัวสามสีรอบก็ไม่มีอะไรเหลือให้ดูอีก คุณค่าของบ้านหลังนี้อยู่ที่คนที่เคยอาศัยอยู่ มันเป็นสถานที่ประวัติศาสตร์ ในที่แคบๆธรรมดาๆอย่างบ้านหลังนี้แหละ คนๆหนึ่งได้สร้างทฤษฎีที่เปลี่ยนโลกทั้งโลก

  หนังสืออิเล็กทรอนิกส์ 

ฟิสิกส์ 1(ภาคกลศาสตร์) 

 ฟิสิกส์ 1 (ความร้อน)

ฟิสิกส์ 2  กลศาสตร์เวกเตอร์
โลหะวิทยาฟิสิกส์ เอกสารคำสอนฟิสิกส์ 1
ฟิสิกส์  2 (บรรยาย) แก้ปัญหาฟิสิกส์ด้วยภาษา c  
ฟิสิกส์พิศวง สอนฟิสิกส์ผ่านทางอินเตอร์เน็ต
ทดสอบออนไลน์ วีดีโอการเรียนการสอน
หน้าแรกในอดีต  

   การทดลองเสมือน 

บทความพิเศษ  ตารางธาตุ(ไทย1)   2  (Eng)
พจนานุกรมฟิสิกส์ 

 ลับสมองกับปัญหาฟิสิกส์

ธรรมชาติมหัศจรรย์ 

 สูตรพื้นฐานฟิสิกส์

การทดลองมหัศจรรย์  ดาราศาสตร์ราชมงคล

  แบบฝึกหัดกลาง 

แบบฝึกหัดโลหะวิทยา  

 แบบทดสอบ

ความรู้รอบตัวทั่วไป 

 อะไรเอ่ย ?

ทดสอบ(เกมเศรษฐี) 

คดีปริศนา

ข้อสอบเอนทรานซ์ เฉลยกลศาสตร์เวกเตอร์
คำศัพท์ประจำสัปดาห์  

  ความรู้รอบตัว

การประดิษฐ์แของโลก ผู้ได้รับโนเบลสาขาฟิสิกส์
นักวิทยาศาสตร์เทศ นักวิทยาศาสตร์ไทย
ดาราศาสตร์พิศวง  การทำงานของอุปกรณ์ทางฟิสิกส์
การทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ  

กลับเข้าหน้าแรก

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

ภาพประจำสัปดาห์