บ้างก็เชื่อถือศรัทธา บ้างก็หาหนทางปฏิเสธหักล้าง แต่โดยทั่วไป การวิเคราะห์เรื่องนี้มักเกิดขึ้นในขอบเขตของวิชาปรัชญาที่อาศัยตรรกะเป็นหลัก ส่วนการเก็บข้อมูลอย่างเป็นระบบแล้ววิเคราะห์อย่างเป็นวิทยาศาสตร์นั้นมีน้อยกว่ากันมาก

ความพิเศษสำคัญประการหนึ่งของเผ่าพันธุ์มนุษย์เราคือ การเข้าถึงสิ่งที่ไม่มีจริง

คำว่า ‘สิ่งที่ไม่มีจริง’ ในที่นี้หมายถึง สิ่งที่ไม่ใช่วัตถุหรือพลังงานในเอกภพ ที่ประสาทสัมผัสและอุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์สามารถตรวจวัดได้

ความพิเศษนี้ทำให้เราสนุกไปกับตำนาน นิทาน และภาพยนตร์ ได้โดยที่เรารู้ว่าสิ่งเหล่านี้ไม่มีจริง

ที่สำคัญคือ มันทำให้เราจินตนาการถึงอนาคตที่ยังไม่เกิดขึ้นและวางแผนชีวิตได้ ซึ่งการนึกถึงอนาคตอาจทำให้มนุษย์คิดไปไกลถึงโลกหลังการมีชีวิตอยู่ ซึ่งไม่มีใครแน่ใจได้เลยว่าโลกใบนั้นมีอยู่จริงหรือไม่

คำว่า ‘พระเจ้า’ ที่จะกล่าวถึงต่อจากนี้จึงมีความหมายเน้นไปที่ผู้คอยตัดสินลงทัณฑ์ดวงวิญญาณที่ทำผิด (บาป) หรือส่งวิญญาณดีให้ไปสวรรค์ แน่นอนว่าในแต่ละความเชื่อ พระเจ้าผู้ทำหน้าที่นี้อาจมีเพียงองค์เดียว หรือหลายองค์ และอาจมีความแตกต่างกันไปในรายละเอียด

แต่โดยรวมแล้วมีหน้าที่ไม่ต่างกัน ซึ่งจะย้ำอีกครั้งว่า พระเจ้าในที่นี้คือ ผู้พิพากษาวิญญาณในโลกหลังความตายนั่นเอง

เดิมที นักวิทยาศาสตร์และนักสังคมวิทยา เชื่อว่าแนวคิดเรื่องพระเจ้าในบริบทนี้เป็นหนึ่งในปัจจัยที่ช่วยให้มนุษย์เรารวมกันเป็นกลุ่มใหญ่มหึมาและสามารถสร้างเมือง จนถึงสร้างระบบรัฐที่มีความซับซ้อนและบริหารงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเกินกว่าสิ่งมีชีวิตใดๆ จะทำได้

ฝูงสัตว์นั้นจะใหญ่แค่ไหนก็ไม่สามารถรวมกลุ่มประสานกันจนเป็นระบบประเทศได้อย่างมนุษย์

หลายคนอาจมองไม่เห็นว่าพระเจ้าช่วยให้เราสร้างสังคมใหญ่โตได้อย่างไร

คำตอบที่แฝงไว้คือ กลุ่มมนุษย์ที่มารวมกันอยู่มากๆ มีแนวโน้มจะทำงานด้วยกัน ร่วมมือกันได้ ถ้ามีการลงโทษผู้ที่คดโกง หรือเอาเปรียบกลุ่มซึ่งกฎดังกล่าวแสดงออกมาในรูปของกฎหมาย แนวคิดเรื่องพระเจ้านั้นจะคอยช่วยกฎหมายสอดส่องการกระทำของเราอีกทอดหนึ่ง ในกรณีที่กฎหมายไม่ครอบคลุม หรือเมื่อเราไม่ได้อยู่ภายใต้การตรวจสอบของสังคม

แต่งานวิจัยล่าสุด ในปี ค.ศ. 2019 ที่เพิ่งเผยแพร่ผ่านวารสาร Nature ซึ่งเป็นวารสารที่มีความน่าเชื่อถือสูงมาก กลับพบข้อเท็จจริงหนึ่งที่แตกต่างออกไป

นักวิจัยจากหลายประเทศนำข้อมูลจาก Seshat: Global History Databank ซึ่งเป็นฐานข้อมูลทั้งในประวัติศาสตร์และก่อนประวัติศาสตร์มาวิเคราะห์เชิงสถิติ โดยปัจจุบันฐานข้อมูลดังกล่าวกระจายอยู่ในช่วงเวลา 10,000 ปี โดยมีคุณลักษณะเชิงสังคมของสังคมต่างๆ ถึง 500 สังคม

ข้อมูลที่นำมาวิเคราะห์บ่งชี้ว่า แนวคิดเรื่องพระเจ้านั้นเกิดขึ้นหลังจากมนุษย์มีสังคมขนาดใหญ่โตและซับซ้อนแล้ว (คำว่าสังคมที่มีความซับซ้อนนั้นวัดได้จากจำนวนประชากร ความใหญ่โตของดินแดน ลักษณะของระบบรัฐ ฯลฯ)

พูดง่ายๆ คือ ตามงานวิจัยนี้ แนวคิดเรื่องพระเจ้าไม่ได้เป็นปัจจัยที่ช่วยให้มนุษย์ทำงานเป็นกลุ่มก้อนได้ดี เพราะเราทำงานเป็นกลุ่มก้อนได้ดีอยู่แล้ว พระเจ้าจึงเกิดขึ้น ส่วนแนวคิดที่มีมาก่อนแนวคิดเรื่องพระเจ้าเป็นร้อยปีคือ พิธีกรรมทางความเชื่อที่ทำให้ทุกคนรู้สึกเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มต่างหาก

งานวิจัยนี้อาจยังไม่มีคำตอบชัดเจนว่าเหตุใดแนวคิดเรื่องพระเจ้าจึงถือกำเนิดขึ้น และเกิดขึ้นได้อย่างไร

แต่พลังของฐานข้อมูลการวิเคราะห์อย่างเป็นวิทยาศาสตร์และคอมพิวเตอร์นั้นอาจเข้ามามีบทบาทต่องานวิจัยเรื่องนี้ และทำให้ในอนาคตมนุษย์เราเข้าถึงความจริงอันยิ่งใหญ่แห่งธรรมชาติ

ซึ่งนั่นอาจเป็นพระเจ้าที่แท้จริงก็เป็นได้

อ้างอิง

phys.org/news

nature.com

The post พระเจ้าเกิดขึ้นเมื่อไหร่? เมื่อนักคิดทุกยุคสมัยต่างสงสัยที่มาของพระเจ้า appeared first on a day magazine.

นายพรานตามรอยสัตว์ป่าเพื่อการล่า ส่วนนักอนุรักษ์ รวมทั้งนักวิทยาศาสตร์ พยายามตามหาสัตว์ป่าที่สนใจเพื่อศึกษาพฤติกรรมและถิ่นที่อยู่

วิธีการแกะรอยก็มีหลากหลาย ตั้งแต่การตามรอยเท้า มองหาขนที่หลุดร่วง ร่องรอยตามต้นไม้ ไปจนถึงมูลของสัตว์

ใน ค.ศ. 1803 John James Audubon นักปักษีวิทยาผู้มีชื่อเสียงจากการเขียนหนังสือ The Birds of America รวมทั้งวาดภาพประกอบที่มีรายละเอียดระดับเหนือมนุษย์ พยายามพิสูจน์ว่าฝูงนกที่บินมายังฟาร์มของเขาในช่วงฤดูใบไม้ผลิเป็นนกฝูงเดิมด้วยการจับนกเหล่านั้นมาผูกข้อเท้าของพวกมันด้วยเส้นด้าย

หลังจากนั้นนับร้อยปี นักวิทยาศาสตร์เริ่มใช้เทคโนโลยีที่ก้าวหน้ามากขึ้นในการติดตามสัตว์ป่า ทั้งการทดลองใช้กล้องขนาดเล็กเพื่อถ่ายทำการเดินทางของพวกมัน รวมทั้งเครื่องส่งสัญญาณวิทยุเพื่อติดตามตำแหน่ง

ในยุคปัจจุบัน นักวิจัยด้านสัตว์ป่าเริ่มทำงานกับวิศวกรมากขึ้นเพื่อพัฒนาการติดตามสัตว์ด้วยระบบดาวเทียม จีพีเอส เรดาร์ โดรน เครื่องวัดความเร่ง จนถึง การถอดรหัสดีเอ็นเอ เทคโนโลยีเหล่านี้ช่วยให้มนุษย์เรามองเห็นสัตว์ป่า สัตว์ปีก รวมทั้งสัตว์ทะเลอย่างฉลาม เต่า ไปจนถึงวาฬ ได้ในระดับทะลุปรุโปร่งกว่าสมัยก่อนมาก

คำถามคือ การติดตามสัตว์ด้วยจีพีเอสมีความสำคัญอย่างไร?

คำตอบคือ มันสำคัญอย่างยิ่งต่อการอนุรักษ์สัตว์เหล่านั้น

นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษากายวิภาครวมทั้งพฤติกรรมของสัตว์แต่ละชนิดได้ด้วยการสังเกตพวกมันในสวนสัตว์หรือห้องทดลอง แต่พฤติกรรมทางสังคมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อพวกมันรวมกลุ่ม การสื่อสารติดต่อกันในฝูง จนถึงถิ่นที่อยู่ตามธรรมชาติเป็นเรื่องที่ต้องศึกษาในสภาวะธรรมชาติเท่านั้น

ยกตัวอย่าง เช่น ยีราฟ

Dr.Julian Fennessy ผู้คร่ำหวอดและหัวหอกด้านการอนุรักษ์ยีราฟ พบว่าสัตว์อย่างยีราฟที่เห็นได้ทั่วไปในแอฟริกานั้นกำลังค่อยๆ สูญพันธ์ุอย่างเงียบๆ เขาพบว่ามันลดจำนวนลงเรื่อยๆ โดย ค.ศ. 1986 ถึงปัจจุบัน พวกมันลดจำนวนลงจาก 153,000 ตัว เป็น 100,000 ตัว และยีราฟใน 7 ประเทศหายไปอย่างไร้ร่องรอย

แน่นอนว่า ดร.จูเลียนเป็นหนึ่งในผู้เชี่ยวชาญด้านการติดตามสัตว์ด้วยระบบจีพีเอส ได้ทำการศึกษายีราฟร่วมกับทีมงานจนใน ค.ศ. 2016 พวกเขาพบว่ายีราฟบนโลกแบ่งเป็นชนิดหลักๆ ได้ 4 ชนิด (จากเดิมที่เคยเชื่อกันว่ายีราฟบนโลกหลงเหลือเพียงชนิดเดียว) งานวิจัยนี้เริ่มต้นจากการศึกษากระจายตัวของยีราฟ แล้วนำกลุ่มตัวอย่างมาศึกษาดีเอ็นเอเพื่อแยกแยะ

อย่างไรก็ตาม หลังจากงานวิจัยของดร.จูเลียนได้รบการตีพิมพ์ในวารสาร Current Biology ได้เพียง 1 ปีก็มีเสียงวิพากษ์วิจารณ์แสดงความเคลือบแคลงออกมาผ่านงานวิจัยในวารสารเดียวกัน โดยนักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งที่รู้สึกว่างานวิจัยของเขามีช่องโหว่

แม้ว่าความจริงเรื่องยีราฟจะยังไม่ชัดเจน แต่สิ่งหนึ่งที่เห็นได้ชัดเจนคือ เทคนิคการติดตามรอยสัตว์ด้วยดาวเทียมนั้นทรงพลังมาก แต่วิธีนี้ก็มีความท้าทายหลายอย่าง เช่น การออกแบบวิธีการนำเครื่องติดตามไปติดบนตัวสัตว์ที่สนใจ

นักวิทยาศาสตร์พบว่าวาฬเป็นสัตว์ที่ได้รับผลกระทบจากการใช้เสียงของสังคมมนุษย์ ทั้งเสียงจากเมืองและการประมง แต่มันส่งผลต่อการอพยพและพฤติกรรมแค่ไหนยังเป็นคำถามปลายเปิด นักวิจัยจึงใช้ฉมวกยิงเพื่อฝังเครื่องติดตามไว้ใต้ผิวหนังของพวกมันเพื่อศึกษารูปแบบการเดินทางของพวกมัน ซึ่งอาจแสดงให้เห็นการตอบสนองต่อการใช้เสียงของมนุษย์

สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กจิ๋วอย่างแพลงก์ตอนสัตว์นั้นมีความสำคัญต่อห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทรอย่างยิ่ง แต่การจะนำเครื่องติดตามไปติดพวกมันเป็นโจทย์ที่โหดหิน ใน ค.ศ. 2013 ทีมนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยลันด์ ประเทศสวีเดน ได้ออกแบบการทดลองติดตามแพลก์ตอน daphnia magna ที่มีขนาดเล็กในระดับมิลลิเมตร (ตัวโตมากๆ ยังยาวแค่ 5 มม.เท่านั้น) ซึ่งเล็กเกินกว่าจะติดเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ใดๆ ลงไป พวกเขาจึงเคลือบมันด้วยอนุภาคนาโนเรืองแสง (ที่แพทย์ใช้อาจมันระบุตำแหน่งเซลล์มะเร็ง) เมื่อนักวิจัยส่องแสงบางอย่างใส่ สารดังกล่าวจะเรืองแสงออกมาทำให้พวกเขาใช้กล้องติดตามการเคลื่อนที่ของมันได้ โดยเบื้องต้นการทดลองนี้ยังเกิดขึ้นในระบบปิดอยู่

ในอนาคต หากเราสามารถติดตามสัตว์ต่างๆ ได้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น ย่อมนำมาซึ่งความเข้าใจธรรมชาติของพวกมันยิ่งขึ้นด้วย ซึ่งน่าจะช่วยให้มนุษย์เรารักษาพวกมันได้ดียิ่งๆ ขึ้นไปเช่นกัน

ทว่าทุกสิ่งอย่างย่อมเหมือนเหรียญที่มีสองด้าน ในทางกลับกัน ความรู้เรื่องตำแหน่งสัตว์อาจนำมาซึ่งการล่าและกวาดล้างเผ่าพันธุ์สัตว์ในแบบที่ไม่เคยมีมาก่อน

มนุษย์เราไม่ใช่เหรียญ เราอยากให้เทคโนโลยีสร้างอนาคตแบบไหนให้กับเรา

เราเท่านั้นที่ให้คำตอบได้

อ้างอิง

cell.com/current-biology/fulltex

cell.com/current-biology

giraffeconservation.org/our-team

หนังสือ Where the animal go

The post การติดตามสัตว์ด้วยจีพีเอสสำคัญอย่างไร? ว่าด้วยปริศนาสังคมสัตว์และเทคโนโลยีการแกะรอย appeared first on a day magazine.

หากแยกมันออกมา เราจะได้แก๊สไฮโดรเจนซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญที่ใช้ในการสร้างพลังงาน แต่การจะแยกมันออกมาก็ต้องใช้พลังงาน

แหล่งพลังงานที่เหมาะสมสำหรับการแยกน้ำจึงต้องเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้ได้ฟรีซึ่งก็คือ แสงอาทิตย์ แต่ต้องมีตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst) มาช่วยให้การแยกน้ำเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วด้วย ซึ่งตัวเร่งปฏิกิริยานี้เรียกว่า ใบไม้เทียม (Artificial leaf) เพราะการทำงานของมันคล้ายกับสิ่งที่ใบไม้จริงๆ ทำ

ในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาใบไม้เทียม นักวิทยาศาสตร์พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้ได้เป็นโลหะหายาก มีราคาแพงมาก อีกทั้งยิ่งมันสามารถแยกน้ำได้ดีเท่าไหร่ มันก็ยิ่งผุกร่อนได้ง่ายเท่านั้น

ใบไม้เทียมจึงเป็นเหมือนเทคโนโลยีในฝันที่ยังไม่หลุดมายังโลกความจริง

การปฏิวัติครั้งสำคัญเกิดขึ้นเมื่อ Daniel G. Nocera นักเคมีชาวอเมริกันแห่งสถาบัน MIT และคณะนักวิจัยทดลองใช้ตัวเร่งปฏิกิริยามาแยกน้ำ โดยตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวมีส่วนประกอบเป็นโคบอลต์ (cobalt) ซึ่งมีราคาถูกกว่าโลหะที่เคยใช้กันมา นอกจากนี้วัสดุดังกล่าวยังสามารถซ่อมแซมตัวเองได้หลังจากมันทำการแยกน้ำไปแล้วอีกด้วย!

การทดลองเพื่อสาธิตเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 2011 เมื่อ Nocera นำแผ่นโลหะบางๆ เรียบๆ หน้าตาเหมือนไพ่ใบหนึ่ง แต่เมื่อใส่ลงไปในน้ำแล้วปล่อยให้สัมผัสแสงอาทิตย์ ที่ปลายทั้งสองด้านของแผ่นโลหะนั้นเกิดฟองผุดขึ้นมาอย่างรวดเร็ว ซึ่งนั่นคือแก๊สไฮโดรเจนและออกซิเจน โดยมันสามารถทำงานได้นานราว 45 ชั่วโมงอย่างต่อเนื่องด้วยอัตราสม่ำเสมอ

การทดลองนี้สร้างความความสั่นสะเทือนไปทั้งวงการพลังงาน

ล่าสุดในปี ค.ศ. 2015 นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโมนาช ประเทศออสเตรเลีย สร้างใบไม้เทียมที่มีประสิทธิภาพสูงถึง 22 เปอร์เซ็นต์ ได้สำเร็จ

อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันการสร้างใบไม้เทียมยังไม่ได้มีราคาถูกพอจะเข้ามาแข่งขันในตลาดพลังงานได้ ซึ่งหัวใจสำคัญของการสร้างใบไม้เทียมอยู่ที่การออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้นไปพร้อมๆ กับการมีเสถียรภาพให้ได้นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย  

Elon Musk นักธุรกิจและวิศวกร หนึ่งในบุคคลผู้มีส่วนสำคัญในการก่อตั้งรถยนต์ไฟฟ้าเทสลา มองว่าเทคโนโลยีการใช้แก๊สไฮโดรเจนเป็นแหล่งพลังงานนั้นไม่มีอนาคต

แต่นักลงทุนและนักวิจัยยังคงมุ่งพัฒนาการเก็บเกี่ยวแสงอาทิตย์ทุกทาง ทั้งโซลาร์เซลล์ และใบไม้เทียม รวมทั้งอีกทางหนึ่งที่ค่อนข้างอลังการและดูห่างไกลความเป็นจริงที่สุด นั่นคือ เตาปฏิกรณ์ฟิวชั่น

ปฏิกิริยาฟิวชั่นเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นที่ใจกลางดวงอาทิตย์ การพยายามสร้างเตาปฏิกรณ์ฟิวชั่นจึงไม่ใช่การนำพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ แต่เป็นเหมือนการสร้างดวงอาทิตย์ขึ้นมาเอง!

วัตถุดิบที่ใช้ในปฏิกิริยาฟิวชั่นนั้นคือ ไฮโดรเจน ซึ่งเป็นแก๊สที่หาได้ไม่ยาก แต่ความยากคือปฏิกิริยาฟิวชั่นจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อเราทำให้ไฮโดรเจนมีอุณหภูมิสูงกว่าใจกลางของดวงอาทิตย์ เพราะการสร้างความดันให้เท่ากับใจกลางดวงอาทิตย์นั้นยากมากจึงต้องชดเชยความดันที่ขาดหายไปด้วยอุณหภูมินั่นเอง

ปัจจุบันเทคโนโลยีเตาปฏิกรณ์ฟิวชั่นบางรูปแบบให้พลังงานมากกว่าที่มันรับเข้าไปแล้ว แต่เรื่องการเก็บเกี่ยวพลังงานที่ปลดปล่อยออกมา รวมทั้งการพยายามลดต้นทุนให้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจนั้นยังต้องวิจัยกันอีกยาว

หากมองในแง่การเก็บเกี่ยวพลังงานจากดาวฤกษ์ เราจะพบว่าอารยธรรมของมนุษย์เรายังอยู่ในระยะแรกเริ่มเท่านั้นเพราะบนโลกของเรามีพื้นที่มากมายที่แสงอาทิตย์ตกกระทบลงไปเปล่าๆ โดยไม่ก่อให้เกิดประโยชน์อันใด

นักฟิสิกส์อัจฉริยะ Freeman Dyson ผู้เก่งกาจและส่งผลต่อการพัฒนาฟิสิกส์ทั้งในด้านพลศาสตร์ไฟฟ้าทางควอนตัม (quantum electrodynamics) ฟิสิกส์สถานะของแข็ง ฟิสิกส์นิวเคลียร์ รวมทั้งดาราศาสตร์ ได้จินตนาการถึงอภิมหาโครงสร้างว่าในอนาคตอันไกลโพ้น มนุษย์เราอาจสร้างเปลือกที่มีลักษณะเหมือนผิวลูกบอลห่อหุ้มทั้งระบบสุริยะเอาไว้เพื่อจะได้เก็บเกี่ยวพลังงานจากแสงอาทิตย์อย่างเต็มที่!

นักฟิสิกส์เรียกโครงสร้างดังกล่าวว่า ทรงกลมของไดสัน (Dyson sphere)

แนวคิดนี้อาจจะฟังดูบ้าบอ แต่หลังจากที่ไดสันเสนอแนวคิดนี้ขึ้นมา นักฟิสิกส์คนอื่นๆ มีการเสนอแนวคิดในลักษณะเดียวกับไดสัน แต่ปรับเปลี่ยนลักษณะไปเป็นวงแหวนบ้างหรือกระจายตัวอยู่รอบดวงอาทิตย์แบบไม่ต่อเนื่องในลักษณะเหมือนดาวเทียมจำนวนมาก บางคนจินตนาการถึงขั้นที่ว่าอาจมีการสร้างทรงกลมไดสันครอบทั้งกาแล็กซีเพื่อจะตักตวงพลังงานจากทั้งกาแล็กซีมาใช้

นอกจากนี้นักดาราศาสตร์จำนวนหนึ่งถึงขั้นพยายามมองหาโครงสร้างอย่างทรงกลมไดสันในระบบดาวฤกษ์อื่นๆ ที่สิ่งมีชีวิตทรงภูมิปัญญาสร้างไว้ แต่ก็ยังไม่มีใครพบ

ปัญหาเรื่องแหล่งพลังงานเป็นปัญหาใหญ่เหนือการเมืองและเศรษฐกิจทั้งหมดทั้งปวง

ตราบใดที่มนุษย์เราไม่รีบมองหาแหล่งพลังงานใหม่แทนที่น้ำมัน ถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติ

ยุคใหม่ของมนุษย์โลกอนาคตอาจมีสภาพไม่ต่างจากเมื่อแสนปีที่แล้ว

อ้างอิง

pubs.rsc.org

science.sciencemag.org

science.howstuffworks.com

science.howstuffworks.com

The post สร้างใบไม้เทียมและเปลือกหุ้มระบบสุริยะ เมื่อมนุษย์มองหาแหล่งพลังงานใหม่ appeared first on a day magazine.

หากพูดถึงพลังงานที่มนุษย์เราใช้ในการเคลื่อนไหวร่างกาย

แน่นอนว่ามาจากอาหารที่เรากินเข้าไป ทั้งเนื้อสัตว์และพืช แต่เมื่อสืบสาวแหล่งพลังงานของสัตว์ทุกชนิดไปจนสุดทางจะพบว่า มาจากพืชหรือสาหร่าย ซึ่งพืชและสาหร่ายทุกชนิดล้วนใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์มาใช้ในการสร้างอาหารเก็บสะสมไว้ในตัวเอง

สรุปได้ว่าพลังงานที่แผ่ออกจากดวงอาทิตย์นั้นกลายมาเป็นพลังงานในร่างกายของสิ่งมีชีวิตแทบทุกชนิดบนโลกนับตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์

ไม่เพียงเท่านั้น ซากพืชซากสัตว์จำนวนมากในสมัยดึกดำบรรพ์นี้เองเมื่อทับถมนานเข้าก็กลายเป็นน้ำมัน ถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติ ที่มนุษย์เราขุดมาขับเคลื่อนโลก

ไฟฟ้าที่ประเทศไทยเราใช้งานกว่าร้อยละ 80 มาจากการนำแก๊สธรรมชาติและถ่านหินมาเผาเพื่อให้ปลดปล่อยพลังงานความร้อนออกมาใช้ต้มน้ำ แล้วนำไอน้ำไปขับดันกังหันเพื่อปั่นไฟฟ้าอีกที

อาจกล่าวได้ว่าไฟฟ้าเหล่านี้คือพลังแสงอาทิตย์ในยุคดึกดำบรรพ์ที่สะสมไว้ภายในแก๊สธรรมชาติและถ่านหิน

ส่วนการใช้น้ำจากเขื่อนมาผลิตไฟฟ้านั้นเป็นสัดส่วนประมาณร้อยละ 3 หลักการผลิตไฟฟ้าด้วยเขื่อนนั้นเรียบง่าย นั่นคือให้น้ำในเขื่อนไหลจากที่สูงลงมาสู่ที่ต่ำเพื่อปั่นกังหัน ซึ่งดวงอาทิตย์ทำหน้าที่ยกน้ำขึ้นไปบนเขื่อน

ความร้อนจากแสงอาทิตย์ทำให้น้ำจากแหล่งน้ำทั่วโลกระเหยแล้วลอยสูงขึ้นไปกลายเป็นเมฆ แล้วเมฆก็กลายเป็นฝนตกลงมาแล้วไหลเข้าสู่เขื่อน

กล่าวได้ว่าพลังงาน ‘แทบ’ ทุกอย่างที่อยู่รอบตัวเราล้วนมีต้นกำเนิดมาจากดวงอาทิตย์

จึงไม่น่าแปลกใจที่มนุษย์เรามุ่งหวังจะสร้างเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อตักตวงพลังงานจากแสงอาทิตย์ให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพราะน้ำมัน ถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติย่อมมีวันหมดลงในอนาคต

หนึ่งในทางออกสำคัญที่เรารู้จักกันดีคือ โซลาร์เซลล์

แต่โซลาร์เซลล์แบบซิลิคอนซึ่งเป็นแบบที่ฮิตที่สุดที่ขายกันในท้องตลาดนั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุดก็ราวๆ 20% เท่านั้น ส่วนโซลาร์เซลล์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในห้องปฏิบัติการคือ โซลาร์เซลล์แบบหลายชั้น (multi-junction solar cell) ซึ่งยิ่งมีหลายชั้นก็ยิ่งเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพ นักฟิสิกส์สามารถสร้างโซลาร์เซลล์แบบ 4 ชั้นให้มีประสิทธิภาพถึง 44.7% ได้ในห้องทดลอง แต่มันย่อมแลกมาด้วยความซับซ้อนและยุ่งยากในการผลิต

ปัญหาของโซลาร์เซลล์นอกจากจะเป็นเรื่องของประสิทธิภาพที่ (ยัง) ต่ำแล้ว ไฟฟ้าที่ผลิตได้นั้นเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้งานได้จำกัดในหลายๆ สถานการณ์ ยานยนต์อย่างเครื่องบินนั้นแม้จะมีรุ่นที่ใช้ไฟฟ้าเต็มร้อยได้แล้ว แต่ก็ยังเป็นเครื่องบินขนาดเล็ก

อีกหนทางในการดึงพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้อาจมุ่งไปที่เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

กล่าวคือ หากเรามีแก๊สไฮโดรเจนมากพอ แล้วจัดการเผาอย่างเป็นระบบร่วมกับออกซิเจน (หรือเผาให้มันมอดไหม้ไปกับแก๊สออกซิเจนในอากาศอย่างเหมาะสม) จะเกิดการคายพลังงานออกมา โดยมีน้ำบริสุทธิ์เป็นของเสียที่เกิดขึ้น

ด้วยวิธีนี้เราไม่จำเป็นต้องไปยุ่งกับน้ำมันให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์เลย แต่ปัญหาใหญ่ของวิธีนี้คือ เราจะไปหาแก๊สไฮโดรเจนมาจากไหน?

ราวๆ ค.ศ. 1789-1790 Johann Rudolph Deiman แพทย์ชาวดัตช์ และ Adriaan Paets van Troostwijk เพื่อนผู้เป็นพ่อค้าได้ตีพิมพ์เผยแพร่การทดลองแยกน้ำด้วยกระแสไฟฟ้า

แก๊สที่ได้จากการแยกน้ำ แน่นอนว่าเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจน

กระบวนการนี้กลายเป็นการทดลองเคมีที่เด็กมัธยมสายวิทย์ทุกคนต้องเรียน แต่น่าเสียดายที่เราใช้วิธีนี้ในการสร้างเชื้อเพลิงไฮโดรเจนไม่ได้ เพราะสุดท้ายแหล่งพลังงานที่ใช้สร้างกระแสไฟฟ้าในตอนนี้ก็มาจากถ่านหินหรือแก๊สธรรมชาติอยู่ดี

นักวิทยาศาสตร์บางส่วนจึงมองไปที่พืช

ในการสังเคราะห์แสงของพืชนั้น พืชจะแยกน้ำโดยดูดซึมมาจากรากออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน แล้วคายออกซิเจนทิ้งไป ส่วนไฮโดรเจนจะถูกส่งผ่านไปยังกระบวนการอื่นๆ ต่อไป

แนวทางหนึ่งของการสร้างเชื้อเพลิงไฮโดรเจนคือ การสร้างใบไม้เทียม (artificial leaf)  เพื่อแยกน้ำออกเป็นแก๊สไฮโดรเจนและออกซิเจนให้ได้

ครั้งหน้าจะเล่าเรื่องใบไม้เทียมซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่หลายคนอาจไม่เคยได้ยินมาก่อนให้ฟังครับ

อ้างอิง

news.energysage.com
www.pveducation.org
onlinelibrary.wiley.com
www.nature.com
www.elsevier.com

The post ณ ที่ดวงตะวันฉายแสง เราจะเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ให้มากขึ้นได้อย่างไร? appeared first on a day magazine.

ความแตกต่างอย่างเป็นเอกลักษณ์สร้างความพิศวงงงงวยและตื่นตะลึงให้กับมนุษย์มาทุกยุคสมัย จึงไม่แปลกที่นักวิทยาศาสตร์จะพยายามทำความเข้าใจว่าเหตุใดพวกมันจึงมีลักษณะเช่นนี้

และหนึ่งในสัตว์ที่มีลักษณะโดดเด่นที่สุดชนิดหนึ่งคือ ม้าลาย  

ลวดลายขาวสลับดำบนตัวของม้าลายนั้นแสนโดดเด่นและแตกต่างจากม้าและลาทั่วไปอย่างยิ่ง ส่งผลให้นักชีววิทยาฉงนมานานแล้วว่า ทำไมม้าลายถึงมีลาย?  

นักวิทยาศาสตร์ตั้งสมมติฐานที่แตกต่างกันออกไป ได้แก่

1. ลายของม้าลายมีไว้พรางตัว

ถ้าเราใส่ชุดที่มีลายเหมือนม้าลายไปเดินห้างหรือตลาด เราคงจะเด่นมาก แต่สำหรับสัตว์ผู้ล่าของมันอย่างสิงโตที่ตาบอดสีแล้ว ลายของม้าลายช่วยให้มันดูกลมกลืนไปกับต้นหญ้ารอบๆ ที่ใบเรียงเป็นเส้นๆ ตั้งตรงคล้ายกับลายม้าลาย

ยิ่งไปกว่านั้น ม้าลายมักจะอยู่รวมกันเป็นกลุ่ม ลวดลายบนตัวจะช่วยให้พวกมันดูกลมกลืนกันไปหมดจนผู้ล่ามองแล้วแยกไม่ออกว่าตัวไหนเป็นตัวไหน ยิ่งเมื่อพวกมันเคลื่อนไหว สัตว์ผู้ล่าก็ยิ่งมึน ซึ่งการแยกม้าลายแต่ละตัวไม่ออกนั้นยากต่อการวางแผนเคลื่อนไหวและไล่ล่า หรือแม้แต่การพยายามมองหาม้าลายที่ดูอ่อนแอ

2. ลายของม้าลายมีไว้กันแมลง

Tim Caro นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ทำการทดลองกับพื้นผิวที่มีลายอย่างม้าลายด้วยความกว้างของลายที่แตกต่างกันจนพบว่าแมลงที่มาดูดเลือดสัตว์มักจะไม่ชอบพื้นผิวที่เป็นแถบสีสลับกัน แต่พวกมันจะชอบเกาะตามพื้นผิวสีเข้มหรือสีอ่อนเพียงอย่างเดียวมากกว่า

แมลงดูดเลือดหลายชนิดมีโรคที่ทำให้ถึงตายแถมมาด้วย ลวดลายที่ช่วยลดโอกาสในการถูกดูดเลือดย่อมช่วยให้ม้าลายมีโอกาสรอดเพิ่มขึ้นอย่างมาก

คำถามที่ยังค้างคาอยู่คือ แล้วทำไมแมลงจึงไม่ชอบพื้นผิวลายบาร์โค้ดของม้าลาย 

งานวิจัยบางชิ้นอธิบายว่า สีขาวและสีดำส่งผลต่อสภาพการโพลาไรซ์ของแสงซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการมองเห็นของแมลง ส่งผลให้แมลงไม่ชอบร่อนลงมาเกาะนั่นเอง

3. ลายของม้าลายมีไว้เพื่อปรับอุณหภูมิร่างกาย

นักวิทยาศาสตร์ส่วนหนึ่งเชื่อว่าบริเวณลายสีดำจะมีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณสีขาวเล็กน้อย ส่งผลให้เกิดกระแสอากาศไหลเล็กๆ ทำให้ร่างกายของม้าลายเย็นลง 

นักวิทยาศาสตร์ทำการเก็บข้อมูลอุณหภูมิร่างกายของม้าลายในธรรมชาติด้วย thermometer gun จึงไม่ต้องไปสัมผัสกับร่างกายของม้าลายโดยตรง จนพบว่าร่างกายของมันมีอุณหภูมิโดยเฉลี่ยแล้วต่ำกว่าสัตว์กินพืชที่มีขนาดใกล้เคียงกันในบริเวณนั้น (แต่ลายตรงอวัยวะอย่างขาที่ไม่ได้โดนแสงแดดโดยตรงอาจไม่ได้ช่วยในการปรับอุณหภูมิร่างกาย แต่อาจมีหน้าที่หรือประโยชน์อย่างอื่น)

แล้วทฤษฎีไหนถูกต้อง?

ปัจจุบันโลกของวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้ฟันธงลงไปอย่างชัดเจน คำตอบที่ถูกต้องอาจมีมากกว่าหนึ่ง และที่น่าสนใจคือ ทุกทฤษฎีที่กล่าวมานี้ล้วนมีงานวิจัยหลายชิ้นที่ปฏิเสธคัดง้าง

มาถึงตรงนี้หลายคนอาจสงสัยว่า ถ้าลายของม้าลายมีประโยชน์จริงๆ อย่างที่ทฤษฎีต่างๆ ว่ามา (หรืออาจจะด้วยเหตุผลอื่น) แล้วทำไมม้าทุกตัวถึงไม่มีลายอย่างม้าลาย? คำตอบอาจเป็นเพราะม้าลายนั้นดำรงชีวิตอยู่ในสภาพแวดล้อมที่โหดร้ายและแตกต่างไปจากม้าพันธ์ุอื่นๆ

เกร็ดแถมท้าย

แม้ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์จะยังไม่มีความชัดเจนว่าลายของม้าลายเกิดขึ้นมาเพื่ออะไร แต่สิ่งที่มนุษย์เรารู้แน่ๆ คือ ม้าลายนั้นไม่เหมาะต่อการนำมาขี่

การพยายามฝึกม้าลายให้เชื่องนั้นยากมาก มันเป็นสัตว์ที่อารมณ์แปรปรวน ถิ่นกำเนิดและที่อยู่อาศัยของมันคือแอฟริกาซึ่งศัตรูโดยธรรมชาติคือสิงโต เสือชีตาร์ และพวกหมาไน ม้าลายจึงมีสัญชาติญาณสัตว์ป่าที่พยายามเอาตัวรอดสูง ส่งผลให้มันมีความระแวดระวัง จนถึงโต้ตอบด้วยการถีบหรือกัดอย่างรุนแรงหากใครพยายามจะไปจับมันเข้า 

เราจึงไม่เห็นใครขี่ม้าลายกันเป็นเรื่องปกติเหมือนการขี่ม้านั่นเอง

อ้างอิง

businessinsider.com
animals.howstuffworks.com
theconservation.com
nature.com
nature.com
theguardian.com
theguardian.com
rsos.royalsocietypublishing.org
news.nationalgeographic.com
news.nationalgeographic.com

The post ทำไมม้าลายถึงมีลาย? 3 ทฤษฎีว่าด้วยความสำคัญของลายทางขาว-ดำบนตัวม้าลาย appeared first on a day magazine.

อาจเป็นเพราะความบ้าบอนั้นมีข้อได้เปรียบตรงที่มันไร้กฎเกณฑ์และกรอบกรง

ตัวอย่างเช่น ในสมัยกรีกโบราณเมื่อสองพันปีก่อน ชายคนหนึ่งถามขึ้นว่า “เป็นไปได้ไหมที่โลกจะมีลักษณะกลม?” แล้วเขาก็คิดหาหลักฐานมาสนับสนุนว่าโลกกลมจริงๆ

ทั้งที่ในยุคนั้นใครๆ ก็คิดว่าโลกมีลักษณะเป็นแผ่นแบน เพราะมันชัดเจนในแบบที่เห็นๆ กันอยู่ และต่อให้โลกกลมจริงมันก็ไม่ได้ส่งผลอะไรกับชีวิตของพวกเขาเลยแม้แต่น้อย

ชายผู้นั้นมีชื่อว่า อริสโตเติล

อีกหนึ่งตัวอย่างคือ นักตั้งคำถามเพี้ยนๆ ผู้มีนามว่า Richard Feynman เขาเป็นนักฟิสิกส์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลและอาจารย์ผู้เป็นแรงบันดาลใจให้กับนักฟิสิกส์มากมายมาจนถึงทุกวันนี้

เคยตั้งคำถามว่า ถ้าสปริงเคิลที่ถูกเปิดให้รดน้ำสนามหญ้าหมุนตามเข็มนาฬิกา แล้วมีคนนำมันไปวางไว้ก้นสระว่ายน้ำแล้วปลายสายยางต่อเข้ากับเครื่องสูบน้ำ

มันจะหมุนทวนเข็มหรือตามเข็ม?

คำถามบ้าๆ แบบนี้แม้จะไม่มีประโยชน์ในทางการประยุกต์ใช้ แต่มันเป็นแบบฝึกหัดชั้นดีสำหรับผู้ที่ต้องการขบคิดเพื่อสร้างความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในฟิสิกส์หัวข้อกลศาสตร์และของไหล

นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่า การว่ายน้ำในน้ำเกลือนั้นจะทำให้ว่ายได้เร็วขึ้น เพราะน้ำเกลือมีความหนาแน่นสูงกว่าน้ำปกติ ทำให้มีแรงลอยตัวที่คอยพยุงร่างกายของนักว่ายน้ำมากกว่าน้ำปกติ (แต่การว่ายน้ำในทะเลที่เต็มไปด้วยคลื่นนั้นเป็นอีกเรื่อง)

คำถามคือ แล้วถ้าว่ายในน้ำเชื่อมที่มีความหนืดมากกว่าน้ำปกติล่ะ เราจะว่ายได้เร็วขึ้นหรือช้าลง?

นักฟิสิกส์ถกเถียงเรื่องนี้มานานแต่ก็ยังไม่สามารถหาข้อสรุปได้

บ้างก็ว่าช้าลงเพราะความหนืดย่อมทำให้นักว่ายน้ำเคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ยากขึ้น บ้างก็ว่าเร็วขึ้นเพราะมือจะพุ้ยน้ำได้ง่ายขึ้นส่งผลให้ร่างกายนักว่ายน้ำถูกดันให้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าได้ง่ายขึ้น บ้างก็ว่าไม่ต่างกัน

ความสงสัยนี้ส่งผลให้สองนักวิทยาศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตาและมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน แมดิสัน พยายามทำการทดลองเพื่อหาคำตอบ

การทดลองใหญ่ๆ แบบนี้ ไม่ใช่แค่ต้องมีความสามารถด้านวิชาการ แต่ต้องมีทักษะการบริหารจัดการที่ดีร่วมด้วย

พวกเขาเริ่มต้นจากการเลือกใช้สารกัวกัม (guar gum) ซึ่งเป็นสารลักษณะเหมือนแป้งที่ใช้เพิ่มความหนืดของอาหาร รวมทั้งทำให้โลชั่น แชมพู หรือยาสีฟัน หนืดขึ้น ในการเพิ่มความหนืดให้กับน้ำในสระแทนที่จะใช้น้ำเชื่อมเพราะมันปลอดภัยต่อร่างกายมนุษย์เรา

สารกัวกัม 310 กิโลกรัม ถูกเติมลงในสระน้ำโดยมีมอเตอร์และระบบปั๊มคอยปั่นให้เป็นเนื้อเดียวกันทั้งสระ ใช้เวลาไป 36 ชั่วโมง จึงได้ของเหลวที่หนืดกว่าน้ำเปล่าสองเท่า แต่มีความหนาแน่นไม่ต่างจากน้ำเปล่านัก

จากนั้นนำนักว่ายน้ำอาสาสมัครหลายคนมาทดลองว่าย โดยเริ่มจาก

• ว่ายน้ำในสระน้ำปกติ (ระยะทาง 23 เมตร)
• แล้วมาว่ายในสระหนืดด้วยระยะทางเท่าเดิม
• ว่ายสระหนืดเสร็จแล้วไปล้างตัว
• จากนั้นกลับมาว่ายในสระปกติอีกครั้งด้วยระยะทางเดิม

เมื่อว่ายเสร็จจากแต่ละสระ นักว่ายน้ำจะได้พัก 3 นาที ซึ่งนักว่ายน้ำบางคนต้องว่ายหลายเซตเพื่อนำเวลามาเปรียบเทียบ รวมทั้งทดสอบด้วยการว่ายทุกท่า ทั้งท่าผีเสื้อ กรรเชียง ฟรีสไตล์ และท่ากบ

หลังจากการวิเคราะห์ผลพบว่า ‘การว่ายในน้ำหนืดนั้นไม่ได้ช้าลงหรือเร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ’

พูดง่ายๆ ว่า จะว่ายน้ำเปล่าหรือน้ำเชื่อมก็แทบไม่ต่างกัน

นักวิจัยยังคำนวณดูจนพบว่าต้องเพิ่มความหนืดขึ้นไปในหลักพันเท่าของน้ำเปล่าจึงจะเริ่มส่งผลต่อการว่ายน้ำอย่างมีนัยสำคัญ

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้ยังมีหลายจุดที่ไม่ได้ควบคุมตัวแปรไว้สมบูรณ์แบบ เช่น นักว่ายน้ำแต่ละคนมีรูปร่างและส่วนสูงไม่เท่ากัน อัตราการเผาผลาญของแต่ละคนก็แตกต่างกัน และต่างกันไปตามช่วงเวลาในการทดลอง แต่ถึงอย่างไร ตัวแปรอื่นๆ ที่สำคัญมากๆ ได้ถูกควบคุมไว้อย่างรัดกุมทีเดียว ส่งผลให้งานวิจัยนี้ได้รับรางวัล Ig Nobel สาขาเคมี ใน ค.ศ. 2005

เพราะคอนเซปต์ของรางวัล Ig Nobel คือ

‘ฮาก่อน แล้วค่อยเกิดความคิด’

อ้างอิง

nature.com

onlinelibrary.wiley.com

web.archive.org

The post ว่ายน้ำในน้ำเชื่อมกับว่ายน้ำในน้ำเปล่า อย่างไหนจะเร็วกว่ากัน? appeared first on a day magazine.

ความฉลาดกว่ามนุษย์นั้นมีหลากหลายและยากต่อการนิยาม ดังนั้นคำว่า ‘ฉลาดกว่ามนุษย์’ ในที่นี้จึงหมายถึงฉลาดกว่าในแทบทุกมิติ ทั้งความสามารถเชิงการแก้ปัญหา ภาษา จนถึงการใช้เหตุผลและการเรียนรู้

แนวคิดของเขาอาจฟังดูเพ้อฝันและไกลตัวมาก แต่หากมองให้ดีจะพบว่าสปีดการพัฒนาของเทคโนโลยีด้านคอมพิวเตอร์นั้นสูงมากจริงๆ

เมื่อ 30 ปีก่อน คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์เป็นของที่ดูห่างไกลตัวเรามาก จนยากจะเชื่อว่าสักวันหนึ่งบ้านแทบทุกหลังจะมีคอมพิวเตอร์อย่างทุกวันนี้ และทุกวันนี้ปัญญาประดิษฐ์ได้เข้ามาอยู่ในชีวิตประจำวันของเราหลายทาง หนึ่งในนั้นคือ เรียนรู้การใช้งานเว็บไซต์ของเราเพื่อจะได้แนะนำภาพยนตร์หรือเพลงที่เหมาะสมให้กับเรา หรือแม้แต่ส่งโฆษณาที่เราน่าจะสนใจมาที่หน้าจอของเรา

โกะนั้นเป็นเกมกระดานที่ถือกำเนิดขึ้นมานานกว่าหลายร้อยปีก่อนคริสตกาลและมีรูปแบบการเดินที่เป็นไปได้มากมายมหาศาลจนหลายคนเชื่อว่า ปัญญาประดิษฐ์ที่ชนะมนุษย์ได้ไม่น่าจะเกิดขึ้นในเร็วๆ นี้ แต่ปัญญาประดิษฐ์ AlphaGo ก็เอาชนะนักเล่นโกะอันดับหนึ่งของโลกได้ เมื่อ ค.ศ. 2017 ที่ผ่านมา

แน่นอนว่าสิ่งหนึ่งที่คอยผลักดันให้เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์เติบโตขึ้นอย่างรวดเร็วก็คือ แรงขับทางเศรษฐกิจ

ปัญญาประดิษฐ์นั้นเรียนรู้และทำการประมวลผลได้รวดเร็ว ไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อยหรืออิดออดอย่างมนุษย์ รวมทั้งยังทำงานด้วยความเที่ยงตรงสม่ำเสมอ ไม่สะเพร่า ไม่รู้จักลืม จึงไม่น่าแปลกใจที่สักวันมันจะเข้ามาแทนที่มนุษย์มากขึ้นเรื่อยๆ ยิ่งถ้าเทคโนโลยีด้านกลไกสร้างแขนกลหรือเครื่องจักรอื่นๆ ที่มีระบบการเคลื่อนไหวละเอียดอ่อนได้ ความเปลี่ยนแปลงต่างๆ จะยิ่งถูกเร่งด้วยสปีดที่มากกว่านี้หลายเท่า

หากเราก้าวข้ามคำถามที่ว่า ปัญญาประดิษฐ์ที่ฉลาดกว่ามนุษย์จะถูกสร้างขึ้นเมื่อไหร่? กล่าวคือ หากมันถูกสร้างขึ้นมาแล้ว ปัญญาประดิษฐ์นั้นจะมีความรู้สึกตัวและมีความต้องการของตนเองอย่างที่มนุษย์เราเป็นได้หรือไม่?

ก่อนจะตอบคำถามนี้ ขอแนะนำให้รู้จักกับคุณแฟรงก์ สมิธ ก่อน

แฟรงก์ สมิธ เป็นชายผู้มีอาการทางจิตโดยหลงผิดไปว่าเขากำลังเป็นที่หมายหัวของแก๊งมาเฟียทรงอิทธิพล และนี่เป็นบางส่วนของบทสนทนาระหว่างแฟรงก์ สมิธ กับจิตแพทย์

จิตแพทย์ : ทำไมคุณมาอยู่ในโรงพยาบาลนี้

แฟรงก์ สมิธ : ผมไม่ควรมาอยู่ที่นี่เลย

จิตแพทย์ : แล้วใครพาคุณมา

แฟรงก์ สมิธ : ตำรวจครับ

จิตแพทย์ : คุณทำอะไรผิดมาเหรอ

แฟรงก์ สมิธ : ตำรวจไม่ทำในสิ่งที่ควรทำ

จิตแพทย์ : แล้วพวกตำรวจทำอะไรล่ะ

แฟรงก์ สมิธ : พวกเขาจับคนไม่มีความผิดน่ะสิ

จิตแพทย์ : เขาอาจจับคนทำผิดจริงก็ได้นะ

แฟรงก์ สมิธ : พวกเขาควรไปจับไอ้พวกโจรอิตาเลียน

จิตแพทย์ : คุณเป็นคนอิตาเลียนหรือเปล่า

แฟรงก์ สมิธ : ผมเกิดที่นี่ แต่ไปโตที่อังกฤษ

จิตแพทย์ : คุณรู้จักแก๊งโจรอิตาเลียนบ้างไหม

แฟรงก์ สมิธ : ผมไม่อยากไปยุ่งกับพวกใต้ดินเหล่านั้น

นี่เป็นบทสนทนาบางส่วนของคุณแฟรงก์ สมิธ  กับจิตแพทย์ ในช่วง ค.ศ. 1970

อย่างไรก็ตาม สุดท้ายแล้วคุณแฟรงก์ สมิธ ไม่ได้รับการรักษาจริงๆ เพราะเขาเป็นโปรแกรมแชตอัตโนมัติชื่อ PARRY ที่ถูกสร้างขึ้นโดย Kenneth Colby จิตแพทย์ชาวอเมริกัน

การทดลองคือ ให้อาสาสมัครจิตแพทย์มาพิมพ์คุยกับคนไข้จริงๆ หลายคนผ่านเครื่องคอมพิวเตอร์โดยมี PARRY ปะปนอยู่ แล้วให้จิตแพทย์วิเคราะห์ว่าใครคือปัญญาประดิษฐ์

ผลการทดลองพบว่า จิตแพทย์ตอบถูกเพียง 48 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งในทางสถิติถือว่าใกล้เคียงกับการเดาสุ่ม

แม้ PARRY จะเอ๋อไปเวลาเจอคำถามที่กว้างมากๆ แต่การทดลองนี้นับได้ว่าเป็นสิ่งที่แสดงให้เห็นว่าปัญญาประดิษฐ์ที่โต้ตอบกับคนได้จนคนแยกไม่ออกอาจถูกสร้างขึ้นได้จริงๆ

ย้อนกลับไปใน ค.ศ. 1950 อัจฉริยะหนึ่งในผู้บุกเบิกวิทยาการคอมพิวเตอร์ Alan Turing ตั้งคำถามว่าคอมพิวเตอร์สามารถคิดได้หรือไม่?

เขาเชื่อว่าหากปัญญาประดิษฐ์สามารถโต้ตอบกับมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์จนมนุษย์แยกไม่ออกว่าสิ่งที่คุยด้วยเป็นปัญญาประดิษฐ์หรือมนุษย์จริงๆ ก็แปลว่า ปัญญาประดิษฐ์นั้นผ่านการทดสอบ

ปัจจุบันการทดสอบนี้เรียกว่า การทดสอบของทัวริง (Turing test) ซึ่งยังไม่มีโปรแกรมไหนที่ผ่านการทดสอบนี้ได้อย่างสมบูรณ์แบบเลย

อลัน ทัวริง เชื่อว่าหากคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ฉลาดขึ้นถึงจุดหนึ่ง มันจะผ่านการทดสอบ และในที่สุดมันจะคิดได้ไม่ต่างจากมนุษย์

แต่ใน ค.ศ. 1980 John Searle นักปรัชญาชาวอเมริกันประกาศแนวคิดที่ตรงข้ามกับทัวริง โดยเขาเชื่อว่าต่อให้คอมพิวเตอร์ผ่านการทดสอบของทัวริง ก็ไม่ได้หมายความว่ามันจะมีความคิดแบบมนุษย์

เขาอธิบายขยายความเรื่องนี้ด้วยการทดลองในจินตนาการอันโด่งดังที่มีชื่อว่า Chinese room

สมมติว่ามีชายคนหนึ่งที่ไม่รู้ภาษาจีนเลยอยู่ในห้องปิดล็อก แล้วมีคนสอดกระดาษเขียนด้วยภาษาจีนลอดประตูเข้ามา ชายคนนั้นจะสามารถเขียนภาษาจีนโต้ตอบได้ หากในห้องนั้นมีหนังสือที่อธิบายเป็นภาษาอังกฤษอย่างละเอียดว่าต้องเขียนอักษรจีนแบบไหนและโต้ตอบอย่างไร

การโต้ตอบจะไหลลื่นมาก เพียงแค่ชายที่อยู่ภายในห้องสามารถมองหาวิธีการโต้ตอบได้เร็วจนคนที่อยู่นอกห้องคิดว่าชายในห้องเก่งภาษาจีนมากๆ ทั้งที่จริงๆ เขาไม่รู้ภาษาจีนเลยแม้แต่น้อย

จอห์น เซิร์ล เชื่อว่าปัญญาประดิษฐ์ก็ไม่ได้เข้าใจสิ่งที่ตนเองโต้ตอบเช่นกัน

แต่นักปรัชญาสายพฤติกรรมนิยมมองต่างออกไปเพราะพวกเขาเชื่อว่าทุกสิ่งอย่างที่อยู่ในใจของมนุษย์สามารถอธิบายได้ด้วยสิ่งที่แสดงออกมาเชิงพฤติกรรมหรือผลลัพธ์ทางร่างกายอื่นๆ โดยที่เราไม่จำเป็นต้องไปควานหาจิตใจเลยว่าเป็นอย่างไร

บางทีจิตใจเราอาจเป็นเพียงซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อนก็เป็นได้

ในแง่นี้ หากปัญญาประดิษฐ์สามารถแสดงพฤติกรรมเหมือนมนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์ ใครเล่าจะกล้าฟันธงได้ว่าภายในจิตใจของมันแตกต่างจากเรา

สุดท้าย แม้ปัญญาประดิษฐ์จะถูกพัฒนาขนาดไหนก็คงไม่สามารถแทนที่มนุษย์ได้อย่างสมบูรณ์ เพราะงานหลายๆ อย่างยังต้องการ ‘ความเป็นมนุษย์’ อยู่กระมัง

อ้างอิง

https://www.csee.umbc.edu/courses/471/papers/turing.pdf

https://web.stanford.edu/group/SHR/4-2/text/dialogues.html

The post ปัญญาประดิษฐ์ที่ฉลาดกว่ามนุษย์จะถูกสร้างขึ้นเมื่อไหร่? appeared first on a day magazine.

แต่หากคิดให้ดีจะพบว่า ผิวโลกเราปกคลุมด้วยน้ำมากถึง 3/4 ส่วน และใต้ท้องทะเลนั้นเต็มไปด้วยความลับที่ยังรอให้เราไปสำรวจอีกมาก

บริเวณที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรคือแชลเลนเจอร์ดีป (challenger deep) ที่ระดับความลึกเกือบ 11 กิโลเมตรจากผิวน้ำ บริเวณดังกล่าวอยู่ใกล้กับหมู่เกาะมาเรียนาซึ่งอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิก

ระยะทาง 11 กิโลเมตรอาจฟังดูไม่ได้ไกลมาก มันเป็นเส้นตรงที่ลากจากเซ็นทรัลลาดพร้าวมายังจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย แต่สำหรับมหาสมุทรแล้ว ความลึก 11 กิโลเมตรนั้นไม่ใช่ระยะทางน้อยๆ เลยสำหรับมนุษย์ ที่ร่างกายของเราไม่ได้ถูกสร้างมาสำหรับการดำรงชีวิตใต้น้ำ

ขณะที่เราลงไปอยู่ใต้น้ำ หัวใจจะเริ่มเต้นช้าลง และเมื่ออยู่ที่ระดับลึกเกินกว่า 5 เมตร สมองอาจหยุดทำงานจนสลบได้ นอกจากนี้อวัยวะภายในอย่างปอดจะถูกบีบอัดจากแรงดันน้ำรอบๆ จนหดเล็กลง

กีฬาดำน้ำแบบ freediving ซึ่งไม่ใช้อุปกรณ์ช่วยหายใจนั้นมีหลายประเภท หนึ่งในนักกีฬาระดับโลกด้านนี้คือ Herbert Nitsch ชาวออสเตรีย สามารถดำน้ำแบบ no-limits apnea ได้ลึกถึง 214 เมตรจนเป็นสถิติโลก

การดำน้ำประเภทนี้จะไม่จำกัดวิธีดำน้ำและวิธีขึ้นสู่ผิวน้ำ ผู้ดำน้ำมักจะใช้อุปกรณ์ช่วยในการดำลงไปและลอยตัวขึ้นมา แต่ที่เหลือก็คือใช้ร่างกายตัวเองล้วนๆ กีฬาประเภทนี้เป็นกิจกรรมที่ต้องผ่านการฝึกฝนอย่างต่อเนื่องและมีความเสี่ยงสูงมาก

ที่ระดับความลึก 11 กิโลเมตร แรงดันน้ำบีบอัด 1.2 ตันในทุกๆ พื้นที่ตารางเซนติเมตร ทำให้ยานพาหนะที่จะลงมาอยู่ที่ระดับความลึกนี้ได้ต้องแข็งแรงและได้รับการออกแบบมาเป็นอย่างดี

ใน ค.ศ. 1960 เรือดำน้ำสำรวจที่มีชื่อว่า Bathyscaphe Trieste ได้พาวิศวกรและนักสมุทรศาสตร์สองคนดำดิ่งลงสู่แชลเลนเจอร์ดีปเป็นครั้งแรก จากนั้นในปี ค.ศ. 2012 ผู้กำกับภาพยนตร์ชื่อดังอย่าง James Cameron ได้เดินทางลงสู่แชลเลนเจอร์ดีปอีกครั้ง ครั้งนี้มาพร้อมการติดตั้งกล้องเพื่อบันทึกภาพรวมทั้งเก็บตัวอย่างโคลนมาให้นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาด้วย

กล่าวได้ว่ามีคนเดินทางสู่แชลเลนเจอร์ดีปน้อยกว่าเดินทางไปยังดวงจันทร์เสียอีก และยิ่งไปกว่านั้น ผู้ที่เดินทางไปยังแชลเลนเจอร์ดีปก็ไม่ได้ก้าวเท้าออกนอกยานพาหนะ มาเหยียบบนพื้นผิวมหาสมุทรเหมือนนักบินอวกาศยืนบนดวงจันทร์ด้วย

ปัจจุบันยังมีพื้นที่อีกมากมายในแชลเลนเจอร์ดีปและก้นมหาสมุทรที่ยังไม่ได้รับการสำรวจ

โครงการ Census of Marine Life ที่ทำการสำรวจมหาสมุทรอย่างเป็นระบบโดยนักวิจัยนานาชาติ เริ่มดำเนินการใน ค.ศ. 2000 มาจนถึง ค.ศ. 2010 ค้นพบสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ๆ ร่วม 20,000 ชนิด แต่กระนั้นการศึกษาตลอดระยะเวลาสิบปีดังกล่าวก็เป็นเพียงส่วนเสี้ยวของพื้นที่มหาศาลของมหาสมุทร

นักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่ามหาสมุทรที่ระดับความลึก 2-3 กิโลเมตร ไม่น่าจะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้เนื่องจากแสงอาทิตย์ส่องลงมาไม่ถึง แต่การสำรวจอย่างต่อเนื่อง เริ่มต้นในช่วง ค.ศ. 1977 โดยเรือดำน้ำ DSV Alvin ได้เดินทางดำดิ่งลงไปสำรวจปล่องความร้อนใต้มหาสมุทร (hydrothermal vent) ซึ่งเป็นบริเวณที่พื้นมหาสมุทรเกิดรอยแยก ทำให้ความร้อนใต้โลกส่งผ่านมายังน้ำในมหาสมุทรจนดูเหมือนเป็นควันพวยพุ่งออกมา

วิทยาศาสตร์ได้พบว่าบริเวณนั้นมีสิ่งมีชีวิตมากมาย ทั้งกุ้ง ปู ดอกไม้ทะเล ปลาดาว หมึก ฯลฯ รวมกันอยู่จนเป็นระบบนิเวศทะเลลึก โดยมีแบคทีเรียที่สามารถเปลี่ยนสารเคมีให้กลายเป็นสารอาหารอย่างน้ำตาลได้ จากนั้นสัตว์เล็กๆ อย่างกุ้งจะมากินน้ำตาลและแบคทีเรีย แล้วสัตว์ที่ใหญ่ขึ้นอย่างปลาหรือหมึกจะมากินต่อเป็นทอดๆ

มันเหมือนเป็นโลกในความมืดที่ซ้อนอยู่ในโลกของเรา คำถามคือ ทำไมเราต้องสนใจทะเลลึกขนาดนี้ด้วย ในเมื่อการสำรวจแต่ละครั้งใช้งบประมาณมากมาย

คำตอบที่นอกเหนือจากความสงสัยใคร่รู้ของมนุษย์คงเป็นการพยายามมองหาแหล่งทรัพยากรใหม่ๆ ประวัติศาสตร์ด้านการแพทย์บอกเราว่า สารเคมีที่มาจากสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติสามารถนำมาใช้ในการสกัดเป็นยาได้มากมายหลายขนาน

สารเคมีชื่อว่า scyllo-inositol ซึ่งเป็นหนึ่งในสารที่ช่วยในการรักษาผู้ป่วยอัลไซเมอร์นั้นพบได้ทั่วไปในพืชประเภทมะพร้าว แต่การสำรวจทะเลลึกทำให้นักวิทยาศาสตร์พบว่าสารประเภทนี้มีอยู่ในสัตว์ทะเลลึกประเภทปลาดาวและหอยด้วย!

ใครเล่าจะรู้…โอสถวิเศษที่ปรุงสำเร็จแล้วหลายขนานอาจไม่ได้อยู่ในป่าดงดิบ แต่ซ่อนตัวอยู่ใต้มหาสมุทรแล้วรอให้ใครบางคนเดินทางไปค้นพบก็ได้

อ้างอิง
http://www.herbertnitsch.com/herbert/biography.html
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12443924

The post มนุษย์สำรวจจุดลึกสุดของทะเลน้อยกว่าเหยียบดวงจันทร์ แต่นี่คือเหตุผลว่าทำไมเราต้องทำ appeared first on a day magazine.

แต่เชื่อไหมว่าการศึกษาเรื่องนี้เป็นเรื่องยากมากทางวิทยาศาสตร์ เพราะถึงแม้ว่าการรู้ตัวจะเป็นอาการที่เกิดขึ้นตามปกติ แต่มันไม่ใช่วัตถุที่จับต้องได้เชิงกายภาพ และไม่ใช่อาการที่แสดงออกมาอย่างชัดเจน

นักคิดทั้งหลายสงสัยมานานแล้วว่า การรู้ตัวนั้นเกิดขึ้นที่อวัยวะส่วนไหนในร่างกาย?

ชาวกรีกโบราณเชื่อว่าการรู้ตัวเกิดขึ้นที่หัวใจ

ช่วงศตวรรษที่ 17 นักคณิตศาสตร์และนักปรัชญาชาวฝรั่งเศส ผู้มีนามว่า René Descartes เชื่อว่าการรู้ตัวเกิดขึ้นที่ต่อมไพเนียลซึ่งเป็นต่อมเล็กๆ ขนาดพอๆ กับเมล็ดถั่วเขียวอยู่ตรงกลางของสมอง

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์มั่นใจว่าอวัยวะที่รับผิดชอบการรู้ตัวของเราคือสมอง แต่ไม่ได้เกิดจากสมองส่วนใดส่วนหนึ่ง การรู้ตัวเป็นผลมาจากการทำงานประสานกันระหว่างสมองส่วนต่างๆ

สมองนั้นเป็นอวัยวะที่หนักราว 1.3 กิโลกรัม แต่กลับเต็มไปด้วยปริศนา

เมื่อศึกษาอย่างละเอียด นักวิทยาศาสตร์พบว่าสมองส่วนคอร์เทกซ์ซึ่งเป็นสมองส่วนนอก (ที่เราเห็นเป็นรอยหยักๆ ในภาพสมอง) หลายส่วนทำงานสอดประสานจนก่อให้เกิดการรู้ตัว  โดยมีสมองส่วนทาลามัส ทำหน้าที่คอยควบคุมระดับการรู้ตัว ถ้าสมองส่วนทาลามัสเสียหายโดยเฉพาะส่วนสำคัญที่เรียกว่า centromedian nucleus อาจส่งผลให้คนๆ นั้นสูญเสียการรู้ตัวจนเกิดอาการสภาพผักเรื้อรัง (persistent vegetative state) ซึ่งผู้ป่วยจะนอนอยู่บนเตียงตลอดเวลาเหมือนเจ้าหญิง (ชาย) นิทราโดยไม่รู้สึกตัวเลย

ผู้ป่วยที่อยู่ในสภาพผักเรื้อรังอาจจะกลอกตาไปมา ครางเบาๆ ในคอ ยิ้มที่มุมปาก แต่ทั้งหมดนี้เป็นเพียงปฏิกิริยาตอบสนองที่เกิดแบบสุ่มๆ แพทย์และนักวิทยาศาสตร์พบว่าผู้ป่วยไม่มีการตอบสนองใดๆ ต่อสิ่งเร้าภายนอกอย่างแท้จริงเลย และน่าเศร้าที่ผู้ป่วยน้อยคนนักที่จะตื่นขึ้นมาจากสภาพนี้ได้

โลกแห่งการรู้ตัวจึงเป็นเรื่องลึกลับมากสำหรับผู้ป่วยในลักษณะนี้

ในปี ค.ศ. 2006 นักวิทยาศาสตร์ชื่อ Adrian Owen ทำการศึกษาหญิงอายุ 26 ปีที่อยู่ในสภาพผักจากอุบัติเหตุรถยนต์ เขาสแกนสมองของเธอด้วยเครื่อง fMRI เพื่อดูว่าสมองส่วนใดยังแอ็กทีฟหรือมีการทำงานมากขึ้น เขาลองพูดกับเธอโดยขอให้เธอจินตนาการว่ากำลังเล่นเทนนิส จากนั้นให้จินตนาการว่ากำลังเดินไปรอบๆ บ้าน

ผลจากการสแกนสมองนั้นสร้างความตื่นตะลึงไปทั่ววงการวิทยาศาสตร์

ก่อนหน้าการทดลองนี้ นักวิทยาศาสตร์รู้ดีว่าการทำงานของสมองขณะเล่นเทนนิสนั้นแตกต่างจากการเดินรอบบ้านอย่างมาก กล่าวคือขณะเล่นเทนนิสนั้น เราต้องวางแผนการเคลื่อนไหวด้วยสมองส่วน motor cortex ส่วนการเดินไปรอบบ้านนั้นต้องใช้สมองส่วน parahippocampal gyrus ที่เกี่ยวข้องกับการระบุทิศทางและความจำด้านสถานที่

ผลการทดลองพบว่าสมอง motor cortex ทำงานแบบแอ็กทีฟขณะที่เธอถูกขอให้จินตนาการถึงการเล่นเทนนิส และ parahippocampal gyrus ทำงานขณะที่เธอถูกขอให้จินตนาการว่ากำลังเดินรอบบ้าน!

ที่น่าสนใจคือสมองของเธอมีรูปแบบการทำงานแทบไม่ต่างจากสมองมนุษย์ทั่วไปที่ไม่ได้อยู่ในสภาพผักเรื้อรังเลย ยิ่งไปกว่านั้นรูปแบบการทำงานของสมองยังค้างอยู่นานถึง 30 วินาทีจนกระทั่งนักวิทยาศาสตร์เอ่ยขอให้เธอหยุดจินตนาการ รูปแบบการทำงานของสมองจึงกลับมาอยู่ในสภาพเดิม

นั่นหมายความว่าการทำงานของสมองทั้งสองส่วนนี้เป็นผลมาจากการร้องขอของนักวิทยาศาสตร์อย่างแน่นอน ไม่ใช่การส่งสัญญาณมั่วๆ ขึ้นมา

ก้าวต่อไป โอเวนทำการทดลองกับผู้ป่วยในสภาพผัก 54 คน แต่คราวนี้ทดลองถามโดยคำตอบมีแค่ ‘ใช่’ หรือ ‘ไม่’ แล้วดูคำตอบจากการสแกนสมอง

ผลปรากฏว่ามีผู้ป่วย 5 คนที่ตอบคำถามต่างๆ ได้ถูกต้อง โดยหลายๆ คำถามเป็นคำถามเฉพาะที่มีเพียงแค่ผู้ป่วย เพื่อนสนิท หรือครอบครัวผู้ป่วยเท่านั้นที่รู้คำตอบ

นี่อาจเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์เข้าใจสมองของผู้ป่วยในสภาพผักได้ดีขึ้น ซึ่งแน่นอนว่ามันนำไปสู่คำถามมากมายทั้งในแง่การรักษา เช่น แพทย์อาจทดลองถามผู้ป่วยว่าต้องการอะไรบ้าง เจ็บปวดตรงไหนหรือไม่ และในแง่จริยศาสตร์ที่ว่าผู้ป่วยต้องการเครื่องช่วยพยุงชีพต่างๆ อยู่หรือไม่

ผู้ป่วยในสภาพผักรับรู้ความเป็นไปของโลกอย่างไร เป็นคำถามที่ยังไม่มีคำตอบชัดเจน ในเมื่อเราไม่ได้เป็นผู้ป่วยนั้นโดยตรง

นักปรัชญาชาวออสเตรเลียน David Chalmers กล่าวว่าการศึกษาการรู้ตัวนั้นแบ่งเป็นสองส่วนคือ ปัญหาอย่างง่ายและปัญหาอย่างยาก

เขาระบุว่าการรู้ตัวนั้นเป็นคำที่มีความกำกวมพอสมควร เพราะมันประกอบไปด้วยการแสดงออกของอาการต่างๆ หลายอย่างมารวมกัน เช่น การรับสัมผัส การตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม การคิดรวบรวมข้อมูลเป็นข้อสรุป การเข้าใจสภาพอารมณ์ของตนเอง การสื่อสาร การจดจ่อสนใจบางสิ่งบางอย่าง และการพยายามปรับเปลี่ยนพฤติกรรม

คำถามเหล่านี้สามารถแยกตอบและศึกษาได้ไม่ยากเย็นนักในเชิงการศึกษาพฤติกรรมและชีววิทยา

ส่วนปัญหาอย่างยากนั้นค่อนข้างจะเป็นคำถามเชิงปรัชญาคือ เราจะวัดและเข้าใจการระลึกรู้ตัวของคนอื่นได้อย่างไร ในเมื่อมันเป็นประสบการณ์ที่เกิดขึ้นกับคนนั้นเท่านั้น (เช่น คนที่เกลียดทุเรียนเข้าไส้จะพยายามทำความเข้าใจว่าคนชอบกินทุเรียนมีความรู้สึกอย่างไรย่อมเป็นเรื่องยากจนไม่น่าเป็นไปได้ เพราะคนที่เกลียดทุเรียนไม่สามารถเข้าไปในหัวคนชอบกินทุเรียนได้)

รวมทั้งคำถามที่ว่าการระลึกรู้ตัวเกิดขึ้นครั้งแรกบนโลกเมื่อใดและเกิดขึ้นได้อย่างไร ?

บางที นักวิทยาศาสตร์อาจยังไม่สามารถตอบคำถามนี้ได้อย่างชัดเจนในช่วงชีวิตของเรา แต่อย่างน้อยๆ เราควรตอบตัวเองได้ว่าตอนนี้เรารู้สึกตัวอย่างลึกซึ้งแค่ไหน หรือเพียงแค่ใช้ชีวิตอย่างอัตโนมัติไปวันๆ

ถ้าคำตอบเป็นอย่างหลัง นั่นน่าจะเป็นปัญหาที่ใหญ่จริงของชีวิต

อ้างอิง

https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/parahippocampal-gyrus

https://www.nature.com/news/neuroscience-the-mind-reader-1.10816

The post วิทยาศาสตร์ของ ‘การรู้ตัว’ appeared first on a day magazine.

การวิเคราะห์ด้วยมันสมองเพียวๆ อย่างที่เคปเลอร์ทำนั้นเป็นงานที่หนักหนาสาหัสเอาการ

สิ่งหนึ่งที่หลายคนอาจไม่รู้คือ ช่วงหนึ่งของชีวิต เคปเลอร์เคยเผชิญกับปัญหาข้อหนึ่งที่ยากเย็นอย่างยิ่ง มันคือปัญหาที่ว่าจะจัดเรียงลูกกระสุนปืนใหญ่ทรงกลมในลังอย่างไร จึงจะสามารถบรรจุลูกปืนใหญ่ได้จำนวนมากที่สุด?

หากคิดโดยสามัญสำนึก คำตอบน่าจะเป็นการนำทรงกลมสามลูกมาเรียงชิดกัน แล้วนำลูกที่สี่มาไว้ซ้อนไว้ด้านบน จากนั้นเรียงในลักษณะนี้ไปเรื่อยๆเหมือนกับที่พ่อค้าแม่ค้าในตลาดเรียงผลไม้อย่างส้มเขียวหวานหรือแอปเปิลให้กองเป็นทรงพีระมิด การจัดเรียงในลักษณะนี้มีชื่อว่า ‘Hexagonal Close Packing’ ซึ่งเป็นการจัดเรียงที่มีประสิทธิภาพถึง 74.048 เปอร์เซ็นต์ (พูดอีกอย่างว่ามีที่ว่างเกิดจากการจัดเรียงนี้เกือบ 26 เปอร์เซ็นต์)

แต่เนื่องจากเคปเลอร์เป็นนักคณิตศาสตร์ เขาคิดว่าคำตอบที่ได้มาจากการคาดการณ์แบบนี้อาจไม่ถูกต้องก็ได้ เพราะการจัดเรียงทรงกลมนั้นมีวิธีการเรียงนับอนันต์

วิธีที่จะมั่นใจได้อย่างสมบูรณ์แบบว่าวิธีการเรียงแบบพ่อค้าขายส้มเป็นวิธีที่ดีที่สุดจริง ต้องทำการพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์!

ปัญหาข้อนี้มีชื่อว่า ‘ข้อคาดการณ์ของเคปเลอร์ (Kepler Conjecture)’ เคปเลอร์เขียนถึงปัญหาข้อนี้ไว้ในหนังสือของเขาเมื่อ ค.ศ. 1611

ทว่าปัญหาที่ฟังดูเข้าใจได้ง่ายนี้กลับไม่สามารถแก้ได้โดยง่ายเลย เพราะหลังจากที่เคปเลอร์เสียชีวิต นักคณิตศาสตร์จำนวนมากพยายามแก้ปัญหานี้มาโดยตลอดแต่ไม่เคยมีใครแก้ได้ จนกระทั่งใน ค.ศ. 1900 David Hilbert นักคณิตศาสตร์อัจฉริยะจับปัญหาข้อนี้รวบรวมไว้ในชุดปัญหา 24 ข้อที่ท้าทายนักคณิตศาสตร์รุ่นใหม่ให้มาขบคิด

ต่อมาใน ค.ศ. 1998 นักคณิตศาสตร์ชาวอเมริกัน Thomas Callister Hales ประกาศว่าสามารถพิสูจน์ข้อคาดการณ์ของเคปเลอร์ได้ ด้วยบทพิสูจน์ที่ยาวกว่า 250 หน้า แต่การพิสูจน์ของเขาทำให้เกิดประเด็นดราม่าที่น่าสนใจขึ้น

เขาใช้วิธีพิสูจน์แบบที่ต้องพิสูจน์ไปทีละส่วน ซึ่งเป็นงานที่หนักหนามากๆ เขาจึงนำคอมพิวเตอร์มาช่วย แล้วส่งบทพิสูจน์นั้นไปยังวารสารวิชาการเพื่อรอรับการตีพิมพ์ คณะกรรมการจำนวน 12 คนได้ตรวจสอบความถูกต้องโดยใช้เวลานานกว่า 4 ปี จึงทำการประกาศผลว่า การพิสูจน์ของเขานั้นถูกต้องแน่ๆ 99 เปอร์เซ็นต์ ส่วนอีก 1 เปอร์เซ็นต์ เป็นเรื่องของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่คณะกรรมการไม่สามารถตรวจสอบความถูกต้องได้

บทพิสูจน์ของเขาได้รับการตีพิมพ์ใน ค.ศ. 2005 ในวารสาร Annals of Mathematics ซึ่งมีชื่อเสียงมากในโลกคณิตศาสตร์

เมื่อเกิดปัญหาแบบนี้ขึ้น โทมัส เฮลส์ ซึ่งเป็นนักคณิตศาสตร์ย่อมไม่พอใจและไม่สบายใจที่การพิสูจน์ของเขาไม่ได้รับการยอมรับสมบูรณ์แบบ เขาได้รวมทีมงานจำนวนหนึ่งมาทำโครงการที่มีชื่อว่า Flyspeck Project ซึ่งจะคอยตรวจสอบการทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่เขาใช้พิสูจน์ข้อคาดการณ์ของเคปเลอร์ทุกขั้นตอนอย่างละเอียด จนกระทั่ง ค.ศ. 2014 ทีมของเขาได้ประกาศว่าผลของความพยายามอันยาวนานได้สำเร็จ และเมื่อ ค.ศ. 2017 วารสารวิชาการด้านคณิตศาสตร์ Forum of Mathematics, Pi ได้มีการตีพิมพ์ผลงานการพิสูจน์ของเขาอีกครั้ง

ปัจจุบันนักคณิตศาสตร์จำนวนมากยอมรับว่าโทมัส เฮลส์ ได้พิสูจน์ข้อคาดการณ์ของเคปเลอร์แล้ว แต่บางส่วนก็อาจจะยังคลางแคลงใจ

อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่ครั้งแรกที่นักคณิตศาสตร์พยายามนำคอมพิวเตอร์มาช่วยในการคิดและพิสูจน์ทฤษฎีบททางคณิตศาสตร์ ก่อนหน้านี้ใน ค.ศ. 1976 มีการใช้คอมพิวเตอร์มาช่วยพิสูจน์ปัญหาทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับการระบายสีในแผนที่มาแล้ว และการนำคอมพิวเตอร์มาใช้ในการพิสูจน์ก็ไม่น่าจะเป็นครั้งสุดท้าย

คำถามจริงๆ ที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังปัญหานี้คงเป็นคำถามที่ว่า ‘เราจะไว้ใจและเชื่อใจความคิดของคอมพิวเตอร์ได้แค่ไหน’ จนถึง ‘คอมพิวเตอร์สามารถเข้าใจแนวคิดเชิงนามธรรมทางคณิตศาสตร์ได้แค่ไหน’

นี่อาจเป็นปัญหาแท้จริงที่มนุษย์ต้องตอบให้ได้ก่อนที่คอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์จะเข้ามาอยู่ในชีวิตประจำวันของพวกเรามากกว่านี้มากๆ ในอนาคตอันใกล้

อ้างอิง

https://arxiv.org/pdf/1501.02155.pdf

https://www.newscientist.com/article/dn26041-proof-confirmed-of-400-year-old-fruit-stacking-problem/

http://mathworld.wolfram.com/KeplerConjecture.html

https://www.cambridge.org/core/journals/forum-of-mathematics-pi/article/formal-proof-of-the-kepler-conjecture/78FBD5E1A3D1BCCB8E0D5B0C463C9FBC

https://www.cambridge.org/core/services/aop-cambridge-core/content/view/78FBD5E1A3D1BCCB8E0D5B0C463C9FBC/S2050508617000014a.pdf/formal_proof_of_the_kepler_conjecture.pdf

http://mathworld.wolfram.com/Four-ColorTheorem.html

The post ปัญหาใหญ่ในกองส้มที่ทำเอานักคณิตศาสตร์ปวดหัวมากว่า 400 ปี appeared first on a day magazine.