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.

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.

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.

ความเร็วแสงที่เป็นความเร็วสูงสุดในเอกภพคือความเร็วแสงในสุญญากาศ ซึ่งมีค่า 299,792,458 เมตร/วินาที เป็นความเร็วที่สูงมากจนเราไม่น่าจะนึกภาพความเร็วขนาดนี้ออกได้ง่ายๆ ด้วยความเร็วขนาดนี้ แสงสามารถเดินทางรอบโลกได้เจ็ดรอบครึ่งในหนึ่งวินาที แต่เมื่อแสงเดินทางในตัวกลางต่างๆ เช่น ในน้ำ ในแก้ว ฯลฯ มันจะเคลื่อนที่ได้ช้าลง

ฟิสิกส์แบบดั้งเดิมเชื่อว่าวัตถุจะมีความเร็วเท่าใดก็ได้โดยไม่มีขีดจำกัด ซึ่งสอดคล้องกับสามัญสำนึกที่ว่าความเร็วของวัตถุต่างๆ ควรจะเพิ่มขึ้นได้เรื่อยๆ โดยไม่มีกำแพงใดๆ มาขวาง

แต่ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (special relativity) ที่คิดขึ้นโดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ทำให้นักฟิสิกส์รู้ว่า เมื่อวัตถุมีความเร็วสูงมากๆ จนเริ่มเข้าใกล้ระดับความเร็วแสง เราจะต้องใช้พลังงานมหาศาลในการเพิ่มความเร็วของวัตถุนั้นแม้เพียงเล็กน้อย จนสุดท้ายแล้วการจะทำให้วัตถุหนึ่งมีความเร็วเท่าความเร็วแสงจะต้องใช้พลังงานเป็นอนันต์ พูดง่ายๆ ว่ารวมเอาพลังงานของทั้งเอกภพมาเร่งความเร็วหินสักก้อน มันยังมีความเร็วไม่เท่าแสงเลย อย่างดีก็เข้าใกล้ความเร็วแสงมากๆ แต่ไม่เร็วเท่าแสงเสียที

แนวคิดเรื่องความเร็วสูงสุดที่กล่าวมานี้มีหลักฐานการทดลองยืนยันมากมาย จนนักฟิสิกส์เชื่อว่ามันเป็นความจริงอย่างไม่ต้องสงสัย

แต่มีนักฟิสิกส์หลายคนพยายามหาทางออกว่า ถ้าวัตถุธรรมดาไม่สามารถเพิ่มความเร็วจนเท่าแสงได้ แล้วมีวัตถุที่มีความเร็วมากกว่าแสงอยู่แล้วหรือไม่? พูดง่ายๆ ว่ามันไม่เคยมีความเร็วต่ำกว่าความเร็วแสงเลย

นักฟิสิกส์เรียกอนุภาคในจินตนาการที่มีความเร็วมากกว่าแสงอยู่ตลอดเวลาว่า ‘tachyon’ มีงานวิจัยมากมายที่พยายามอธิบายคุณสมบัติของ tachyon และเสนอว่าหาก tachyon มีอยู่จริงจะเกิดอะไรขึ้นบ้าง แต่ถึงวันนี้ นักฟิสิกส์ก็ยังไม่เจอร่องรอยของ tachyon เลยแม้แต่น้อย

ปัญหาหลักๆ ของการเคลื่อนที่เร็วกว่าแสงคือ ด้วยความรู้ฟิสิกส์ที่เรารู้ทุกวันนี้ หากอนุภาคหรือวัตถุบางอย่างมีความเร็วมากกว่าแสง จะมีเหตุการณ์แปลกประหลาดสองอย่างเกิดขึ้น

เหตุการณ์แรกคือ เราจะพบว่าเหตุการณ์บางอย่างซึ่งอยู่ห่างไกลจากเราออกไปมากๆ สามารถส่งผลกระทบต่อเราได้ทันทีทันใด ซึ่งขัดกับสามัญสำนึกและธรรมชาติที่เรารู้จักอย่างมาก เรารู้ดีว่าอะไรที่เข้ามากระทบร่างกายของเราย่อมอยู่ไม่ห่างจากตัวเรา เป็นไปไม่ได้ที่ของบางอย่างที่ห่างตัวเราออกไป 10 กิโลเมตรจะกระทบตัวเราตอนที่มันอยู่ห่างจากเรามากขนาดนั้น เราเรียกหลักการนี้ว่า ‘Principle of Locality’

เหตุการณ์ที่สองคือ เราสามารถพบว่าผลของเหตุการณ์บางอย่างเกิดก่อนเหตุได้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถเห็นลูกปืนกระทบเป้าก่อนที่มันจะถูกยิงออกจากปากกระบอกปืน หรือสังเกตเห็นแก้วแตกก่อนที่จะตกจากโต๊ะ หลักการเกี่ยวกับเหตุและผลต่างๆ ที่เรารู้จักจะพังทลายลง

ความประหลาดทั้งสองอย่างนี้ทำให้นักฟิสิกส์ไม่เชื่ออย่างว่ามีสิ่งที่เร็วกว่าแสงอยู่จริง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลักเหตุและผลซึ่งนักฟิสิกส์เรียกว่า ‘Principle of Causality’ นั้นเป็นสิ่งที่สำคัญมาก จะว่าไป มันเป็นหลักการที่ฝังอยู่ในวิธีคิดของมนุษย์เราและสร้างวิชาวิทยาศาสตร์ขึ้นมาด้วยซ้ำ การพยายามจินตนาการถึงเอกภพที่ไม่มีหลักแห่งเหตุผลนั้นดูไม่น่าจะเป็นไปได้

อันที่จริง เราสามารถพบเห็นปรากฏการณ์ที่เร็วกว่าแสงได้ ถ้ามันไม่ใช่การเคลื่อนที่ของวัตถุอย่างแท้จริงหรืออาจเป็นเพียงภาพลวงตา หรือไม่ก็เป็นความเร็วเกินกว่าแสงที่ไม่ใช่การส่งข้อมูล ซึ่งทั้งหมดนี้ไม่นับว่าเป็นการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือแสง

สรุปแล้ว นักฟิสิกส์ในปัจจุบันไม่น่าจะมีใครคิดฝ่ากำแพงความเร็วแสงเลย แต่มีประเด็นเล็กๆ ที่เหลืออยู่ 3 เรื่องที่ทำให้นักฟิสิกส์ยังไม่ถึงกับวางมือในเรื่องนี้ร้อยเปอร์เซ็นต์

เรื่องแรกคือ เป็นไปได้หรือไม่ที่ความเร็วแสงจะเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา

นักฟิสิกส์หลายคนเชื่อว่าความเร็วแสงในช่วงที่เอกภพถือกำเนิดขึ้นมาใหม่ๆ อาจไม่ใช่ความเร็วแสงในปัจจุบัน วิธีหาคำตอบคือการพยายามมองไปยังอดีตอันไกลโพ้นด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ประสิทธิภาพสูงส่องไปยังวัตถุที่อยู่ไกลมากๆ เพราะภาพที่เห็นในตอนนี้คือแสงจากอดีตกาลที่เพิ่งเดินทางมาถึงเรา หากความเร็วของแสงในอดีตเปลี่ยนแปลงไป พวกเขาน่าจะตรวจจับความผิดปกติบางอย่างได้บ้าง แต่ก็ยังไม่มีใครพบหลักฐานยืนยันว่าความเร็วแสงมีการเปลี่ยนแปลง

เรื่องที่สองคือ ทำไมความเร็วแสงจึงเป็นความเร็วสูงสุดของเอกภพ ทำไมไม่เร็วกว่านี้หรือช้ากว่านี้ การพยายามเข้าใจคำถามที่ลึกซึ้งนี้จะนำไปสู่ความเข้าใจเรื่องที่ว่างและเวลาในฐานะที่มันเป็นสิ่งพื้นฐานที่สุดอย่างหนึ่งของเอกภพ

เรื่องที่สามคือ ระยะทางระหว่างดาวฤกษ์แต่ละดวงนั้นยิ่งใหญ่มากสำหรับมนุษย์ พูดง่ายๆ ว่าจากดวงอาทิตย์ไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดอย่าง Proxima Centauri คือระยะทางราวๆ 4 ปีแสง นั่นหมายความว่าแม้แต่แสงยังต้องใช้เวลาเดินทางนานถึง 4 ปี ส่วนระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงกาแล็กซีแอนโดรเมดาซึ่งเป็นกาแล็กซีก้นหอยขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้ทางช้างเผือกที่สุดก็ยังมากถึง 2 ล้านปีแสง

ด้วยเทคโนโลยีที่เรามีในตอนนี้ การเดินทางสำรวจเอกภพนั้นเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ และต่อให้เรามีเทคนิคการแช่แช็งนักบินอวกาศที่ดีเยี่ยม การเดินทางข้ามห้วงอวกาศที่ต้องทิ้งอดีตมากมายและคนที่เรารักไว้เบื้องหลังก็เป็นราคาที่สูงมากสำหรับชีวิตมนุษย์

การวาร์ปหรือการเดินทางด้วยความเร็วเหนือแสงด้วยเครื่องวาร์ปนั้นมีแค่ในนิยายวิทยาศาสตร์ ส่วนในทางปฏิบัติยังไม่มีใครรู้เลยว่าต้องทำอย่างไรจึงจะเดินทางด้วยการวาร์ปได้

ส่วนรูหนอน (wormhole หรือ Einstein-Rosen bridge) ซึ่งเป็นเหมือนประตูเชื่อมระหว่างจุดสองจุดที่ห่างไกลกันในเอกภพให้กลายเป็นจุดเดียวกันนั้น แม้จะเป็นไปได้ในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ แต่ก็ยังไม่มีใครรู้ว่ารูหนอนมีจริงหรือไม่ และถ้าเราเจอมันแล้ว การเดินทางผ่านรูหนอนจะให้ผลลัพธ์อย่างไรกันแน่ รวมทั้งเราจะสามารถสร้างมันขึ้นมาได้อย่างไร

ด้วยความรู้ที่มนุษย์เรามีในตอนนี้ การเดินทางท่องเอกภพจึงแทบจะเป็นเรื่องสิ้นหวัง

เราอาจไม่ต่างจากคนสมัยสองพันปีก่อนที่ได้แต่จินตนาการถึงการบินบนท้องฟ้าทั้งที่ไม่มีหนทางทำให้ความคิดนั้นเป็นจริงได้ในยุคสมัยของพวกเขา แต่ประวัติศาสตร์บอกเราว่าการสั่งสมความรู้อย่างต่อเนื่องนั้นไม่สูญเปล่า เพราะอย่างน้อยทุกวันนี้ เครื่องบินที่บินกันจนการจราจรทางอากาศคับคั่ง รวมถึงการส่งจรวด ยานอวกาศ และดาวเทียมเป็นผลลัพธ์ที่ยืนยันการผลิบานของความฝันที่รวมกันกับความรู้ได้เป็นอย่างดี

The post เราจะเดินทางเร็วกว่าแสงได้หรือไม่? appeared first on a day magazine.

‘พื้นผิวโลกของเราปกคลุมด้วยผืนน้ำ 70 เปอร์เซ็นต์ ส่วนมากเป็นมหาสมุทรที่ลึกลงไปนับกิโลเมตร ดังนั้นปริมาตรที่สิ่งมีชีวิตสามารถอาศัยอยู่ได้บนโลกจึงเป็นน้ำไปเสียส่วนมาก’

ถ้าเราสืบสาวไปว่าสิ่งมีชีวิตในมหาสมุทร ตั้งแต่ปลาฉลามจนถึงวาฬสีน้ำเงินกินอะไรเป็นอาหาร และถามเช่นนี้ไปเรื่อยๆ สุดท้ายคำตอบจะไปจบที่สิ่งมีชีวิตเล็กๆ ที่เรียกว่า แพลงก์ตอนพืช (phytoplankton)

แพลงก์ตอนพืชเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กเกินกว่าจะเห็นได้ด้วยตาเปล่าที่สามารถสังเคราะห์แสงได้ แต่ถ้าพวกมันรวมตัวกันเป็นกลุ่มในปริมาณมหาศาลจะทำให้เราเห็นกลุ่มแพลงก์ตอนพืชลอยเป็นผืนแพอยู่บนผิวทะเล

การที่พวกมันอาศัยเพียงแร่ธาตุ คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายอยู่ในแหล่งน้ำที่อาศัยอยู่มาสร้างอาหารโดยใช้แสงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงาน ทำให้พวกมันเป็นเหมือนโรงงานอาหารที่สำคัญของมหาสมุทรและทะเลสาบต่างๆ

แต่ไม่น่าเชื่อว่าสิ่งมีชีวิตที่ดูเรียบง่ายเหล่านี้จะกลายมาเป็นปริศนาที่นักวิทยาศาสตร์ปวดหัวมาจนถึงทุกวันนี้

ปัญหาดังกล่าวมีชื่อว่า ‘Paradox of the Plankton’ ถูกเปิดประเด็นขึ้นมาใน ค.ศ. 1961 โดยนักนิเวศวิทยาชาวอังกฤษนามว่า จี. เอเวอลีน ฮัตชินสัน (G. Evelyn Hutchinson) ผู้บุกเบิกองค์ความรู้ด้านนิเวศวิทยาไว้มากจนได้รับขนานนามว่า ‘บิดาแห่งนิเวศวิทยายุคใหม่’

หลักการพื้นฐานข้อหนึ่งทางชีววิทยาคือ หากบริเวณแหล่งอาหารแหล่งหนึ่งมีสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิดอาศัยอยู่ พวกมันจะแก่งแย่งแหล่งอาหารกันโดยจะมีสิ่งมีชีวิตบางชนิดได้เปรียบชนิดอื่นๆ อยู่เล็กน้อยในการเข้าถึงแหล่งทรัพยากรนั้น ดังนั้นในระยะยาวสิ่งมีชีวิตที่เสียเปรียบจะค่อยๆ ล้มหายตายจากไปจนมีปริมาณน้อยมาก หรือไม่ก็วิวัฒนาการไปสู่แหล่งอาหารแหล่งใหม่เพื่อหลีกเลี่ยงการแข่งขัน

ยกตัวอย่างเช่น…

• กระรอกสีเทาเข้ามาบุกรุกประเทศอังกฤษแล้วขยายพันธุ์จนส่งผลให้กระรอกสีแดงซึ่งเป็นสัตว์ท้องถิ่นลดจำนวนลงอย่างมาก เพราะกระรอกสีเทานั้นตัวใหญ่ แข็งแรง และร่างกายเก็บสะสมไขมันในฤดูหนาวได้ดีกว่ากระรอกสีแดง ส่งผลให้พวกมันแย่งชิงทรัพยากรอาหารจากเจ้าถิ่นได้ดี จากนั้นก็ออกลูกออกหลานมากมายจนกระรอกสีแดงลดจำนวนลงอย่างน่าเป็นห่วง

• นกสองชนิดอาศัยอยู่ในบริเวณเดียวกันมีลักษณะปากที่แตกต่างกัน หรือกินแมลงคนละชนิดกัน ในกรณีนี้ถือว่าพวกมันไม่ได้อาศัยแหล่งทรัพยากรอาหารร่วมกันทำให้สามารถกระจายพันธุ์อยู่ในบริเวณเดียวกันได้ในจำนวนพอๆ กัน

แต่แพลงก์ตอนพืชกลับเป็นกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่แปลก ทั้งที่พวกมันอาศัยแสงอาทิตย์ แร่ธาตุอาหาร และคาร์บอนไดออกไซด์เหมือนกัน แต่ในมหาสมุทรกลับมีแพลงก์ตอนพืชอาศัยอยู่หลากหลายชนิดมากราวกับว่าพวกมันไม่มีการแก่งแย่งทรัพยากรกันเลย

แม้จะเป็นบริเวณเล็กๆ ในทะเลสาบก็ยังมีแพลงก์ตอนพืชอาศัยอยู่ 10-100 ชนิดในช่วงระยะเวลาหนึ่งซึ่งนับว่าเป็นจำนวนที่มาก

ทำไมจึงเป็นเช่นนั้น?

ในตอนนี้แต่ละทฤษฎีก็มีคำตอบที่หลากหลาย

แนวคิดแรกคือ แพลงก์ตอนพืชชนิดที่มีปริมาณมากอาจติดเชื้อไวรัสหรือถูกแพลงก์ตอนสัตว์จับกินจนลดปริมาณลงเท่ากับชนิดอื่นๆ

แนวคิดที่สองคือ สารอาหารอาจจะไม่ได้กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในมหาสมุทร ทำให้บางเวลาจำนวนแพลงก์ตอนพืชชนิดหนึ่งมีมากกว่าอีกชนิด แต่เมื่อปริมาณสารอาหารเปลี่ยนแปลง พวกมันก็ลดจำนวนลง กล่าวแบบกว้างๆ ได้ว่าแหล่งน้ำนั้นไม่ได้อยู่ในภาวะสมดุลนานพอให้แพลงก์ตอนพืชชนิดใดชนิดหนึ่งเพิ่มประชากรขึ้นจนเหนือกว่าชนิดอื่นๆ ได้

แนวคิดที่สามคือ แพลงก์ตอนพืชหลายชนิดอาจมีความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันทำให้พวกมันไม่แข่งขันกันรุนแรงอย่างที่ควรจะเป็น

แนวคิดที่สี่คือ เกิดความปั่นป่วนขึ้นเมื่อแพลงก์ตอนพืชหลายชนิดมาแก่งแย่งสารอาหารที่หลากหลาย ทำให้จำนวนแพลงก์ตอนพืชชนิดใดชนิดหนึ่งไม่นิ่ง

แนวคิดที่ห้าคือ แพลงก์ตอนพืชแต่ละชนิดมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกันออกไป ส่งผลให้แต่ละชนิดเข้าถึงอาหารได้ในสัดส่วนที่แตกต่างกัน แต่ไม่ถึงกับทำให้ชนิดอื่นๆ ลดจำนวนลง ฯลฯ

ทำไมปัญหาข้อนี้ถึงสำคัญอย่างมาก? ก็เพราะการเข้าใจธรรมชาติของแพลงก์ตอนพืชอย่างลึกซึ้งนั้นเป็นความรู้พื้นฐานที่สุดของห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทรที่จะนำไปสู่ความเข้าใจเรื่องอื่นๆ ในนิเวศวิทยาตามมา ที่สำคัญคือมันทำให้เราเข้าใจการแข่งขันในรูปแบบอื่นๆ ได้ด้วยโดยเฉพาะในแง่เศรษฐกิจ

แต่ดูเหมือนว่าปัญหาข้อนี้จะยากกว่าที่คิด เพราะไม่ใช่แค่ธรรมชาติของแพลงก์ตอนพืชตัวใดตัวหนึ่ง แต่เป็นเรื่องของประชากรแพลงก์ตอนพืชและปฏิสัมพันธ์ที่พวกมันมีต่อสิ่งแวดล้อม จึงไม่น่าแปลกใจที่แม้เวลาจะผ่านมานานราว 60 ปีแล้ว ก็ยังไม่มีคำตอบที่ชัดเจน คำตอบที่เป็นไปได้อาจเกิดจากหลายๆ ปัจจัยที่กล่าวมานี้ประกอบกัน หรือไม่ก็เกิดจากปัจจัยอื่นก็ได้

คำถามที่ตามมาตอนนี้คือ ขนาดแพลงก์ตอนพืชที่มีลักษณะเรียบง่าย พอมารวมกันมากๆเข้ายังซับซ้อนซ่อนเงื่อนขนาดนี้ แล้วมนุษย์เราที่คนๆ เดียวยังแสนจะสลับซับซ้อน พอมารวมกันมากๆ แล้วจะซับซ้อนขนาดไหน?

อ้างอิง

https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/paradox-of-the-plankton

https://phys.org/news/2018-04-mathematical-paradox-plankton.html

https://arxiv.org/pdf/1711.00755.pdf

ภาพประกอบ ปัญญวัฒน์ พิทักษวรรณ

The post ปริศนาของแพลงก์ตอนพืชที่นักวิทยาศาสตร์ยังหาคำตอบไม่ได้ appeared first on a day magazine.

ทำไมวันในหนึ่งสัปดาห์จึงเรียงจาก อาทิตย์ จันทร์ อังคาร พุธ พฤหัสบดี ศุกร์ เสาร์ ?

ทั้งที่จริงๆ แล้วระบบสุริยะจักรวาลของเรา เรียงลำดับจากตรงกลางจะเป็นดังนี้คือ ดวงอาทิตย์ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน

แม้จะลองย้อนกลับไปในสมัยของเพลโต นักปรัชญาชาวกรีกผู้เชื่อว่าโลกเป็นศูนย์กลางของจักรวาลก็ยังเรียงลำดับวงโคจรไล่จากตรงกลางดังนี้

โลก (ศูนย์กลาง)

ดวงจันทร์

ดาวพุธ

ดาวศุกร์

ดวงอาทิตย์

ดาวอังคาร

ดาวพฤหัสบดี

ดาวเสาร์

จะเห็นว่าการเรียงลำดับของเพลโตก็ไม่ได้ตรงกับการเรียงวันในสัปดาห์ทุกวันนี้ คำถามคือการเรียงวันในสัปดาห์ที่เราใช้กันมาจากไหนกันแน่

ก่อนจะตอบคำถามนี้ได้ ต้องเข้าใจก่อนว่าทำไมใน 1 สัปดาห์มี 7 วัน

ก่อนที่มนุษย์จะประดิษฐ์นาฬิกาความแม่นยำสูงใช้กันอย่างทุกวันนี้ สมัยโบราณ มนุษย์เราใช้การเปลี่ยนแปลงของวัตถุท้องฟ้ามากำหนดช่วงเวลา เราใช้การขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์มากำหนดระยะเวลา 1 วัน การเปลี่ยนลักษณะของดวงจันทร์มากำหนดระยะเวลา 1 เดือน และการเปลี่ยนตำแหน่งของดวงอาทิตย์ไปตามกลุ่มดาวจักรราศี กำหนดระยะเวลา 1 ปี

แต่การกำหนดระยะเวลา 1 สัปดาห์นั้นไม่ได้สัมพันธ์กับการเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงของวัตถุท้องฟ้าใดๆ เลย

นักโบราณคดีเชื่อว่าการกำหนดสัปดาห์นั้นเริ่มต้นมาจากวัฒนธรรมบาบิโลนโบราณ แล้วค่อยๆ กระจายออกมาจนมาอยู่ในปฏิทินของจักรวรรดิโรมันทำให้กลายเป็นที่ยอมรับทั่วไป

ชาวบาบิโลนตั้งชื่อวันในสัปดาห์ตามชื่อของดาวเคราะห์ที่คนสมัยนั้นรู้จัก ดาวเคราะห์เหล่านี้คือเทพเจ้า แน่นอนว่าต้องเป็นดาวเคราะห์ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเพราะในสมัยนั้นไม่มีกล้องโทรทรรศน์

ในสมัยนั้น ดาวเคราะห์มีทั้งหมด 7 ดวง ตามชื่อของวันในสัปดาห์ ทุกวันนี้เรารู้ว่าดวงอาทิตย์กับดวงจันทร์ไม่ใช่ดาวเคราะห์ เพราะดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีแสงสว่างในตัวเอง ส่วนดวงจันทร์นั้นเป็นดาวบริวารของโลก แต่คนโบราณมองว่าดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เป็นดาวเคราะห์ เนื่องจากสมัยก่อนมีการแบ่งวัตถุท้องฟ้าเป็นสองกลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่ ดาวเคราะห์และดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์นั้นจะมีตำแหน่งเทียบกันและกันแล้วเหมือนเดิม ทำให้เราสามารถกำหนดเป็นกลุ่มดาวที่ชัดเจนลงไปได้ ส่วนดาวเคราะห์คือวัตถุท้องฟ้าที่เคลื่อนที่เปลี่ยนตำแหน่งไปบนกลุ่มดาวฤกษ์อีกที ดังนั้นคนสมัยนั้นจึงให้ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เป็นดาวเคราะห์รวมทั้งรู้ว่าดาวฤกษ์ที่เรียงรายเป็นกลุ่มนั้นอยู่ห่างไกลจากโลกเรากว่าดาวเคราะห์มากๆ โดยลำดับที่เพลโตเรียงนั้นมาจากความเร็วของการเปลี่ยนตำแหน่งไปบนดาวฤกษ์พื้นหลังในแต่ละคืน ดาวเคราะห์ดวงไหนเคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงตำแหน่งเร็วก็แปลว่าดาวดวงนั้นอยู่ใกล้โลก ส่วนดาวดวงไหนที่เปลี่ยนตำแหน่งช้าก็แปลว่าดาวดวงนั้นอยู่ห่างไกลจากโลกออกไป

คนบาบิโลนสมัยโบราณยังเชื่ออีกว่า แต่ละชั่วโมงนั้นมีเทพเจ้าดาวเคราะห์คอยกำกับดูแลอยู่โดยจะเรียงจากไกลมาใกล้ เช่น

วันนี้เวลา 06:00 น. เทพเจ้าดวงอาทิตย์คุม
เวลา 07:00 น.เทพเจ้าศุกร์คุม
เวลา 08:00 น. เทพเจ้าพุธคุม
เวลา 09:00 น. เทพเจ้าจันทร์คุม
เวลา 10:00 น. เทพเจ้าเสาร์คุม
เวลา 11:00 น. เทพเจ้าพฤหัสบดีคุม
เวลา 12:00 น. เทพเจ้าอังคารคุม

พอคุมกันจนครบก็จะวนกลับมาที่เทพเจ้าอาทิตย์อีกที่เวลา 13:00 น.

เมื่อไล่เรียงแบบนี้ไปเรื่อยๆ เราจะพบว่าที่เวลา 06:00 น. ซึ่งเป็นชั่วโมงแรกของวันจะถูกคุมเรียงดังนี้

วันนี้เวลา 06:00 น. เทพเจ้าดวงอาทิตย์คุม
วันพรุ่งนี้เวลา 06:00 น. เทพเจ้าจันทร์คุม
วันมะรืนนี้เวลา 06:00 น. เทพเจ้าอังคารคุม

กล่าวคือคนในสมัยโบราณเรียกชื่อวันตามชื่อเทพเจ้าที่คุมชั่วโมงแรกของวันนั้นๆ การเรียงวันในลำดับเช่นนี้ได้ตกทอดมาจนถึงปัจจุบันที่พวกเราใช้กัน ซึ่งสามารถเขียนสรุปอีกแบบได้โดยการนำดาวเคราะห์มาเรียงลำดับจากใกล้มาไกลบนวงกลมแล้วลากเส้นเชื่อมจนกลายเป็นดาว 7 แฉก ซึ่งการเรียงวันใน 1 สัปดาห์ก็จะเรียงจากการลากเส้นเป็นรูปดาว 7 แฉกนั่นเอง

หลายอย่างบนโลกใบนี้แม้จะดูไม่มีเหตุผล แต่พอศึกษาอย่างละเอียดเราอาจพบเหตุผลอยู่เบื้องหลังสิ่งเหล่านั้น

แต่เราต้องไม่ลืมว่าการค้นพบเหตุผลนั้นไม่ได้แปลว่าเราจะสามารถทำใจรับเหตุผลนั้นได้เสมอไป

ภาพประกอบ ณัชณิชา วงษา

The post ทำไมวันจึงเรียงลำดับจากอาทิตย์ จันทร์ อังคาร … อย่างที่เป็นอยู่ appeared first on a day magazine.

ความรู้สึกคลับคล้ายคลับคลานี้เรียกว่า ‘เดจาวู (Déjà Vu)’ เป็นภาษาฝรั่งเศสที่แปลว่า ‘เคยเห็นมาแล้ว’

คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์ของปรากฏการณ์เดจาวูยังเป็นเรื่องปลายเปิดที่ไม่มีคำตอบชัดเจนนัก แต่นักวิทยาศาสตร์ล้วนเห็นพ้องต้องกันว่ามันเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นกับสมอง ไม่ใช่เรื่องลึกลับเหนือธรรมชาติแต่อย่างใด อย่างน้อยๆ เดจาวูก็ไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่ช่วยให้เราทำนายอนาคตได้ แม้เราจะรู้สึกเหมือนเคยเห็นสิ่งนั้นมาแล้วก็ตาม

แม้ปรากฏการณ์นี้จะดูจับต้องได้ยาก แต่นักวิทยาศาสตร์กลับทำการทดลองจนสาวไปถึงต้นกำเนิดของมันได้แล้วในระดับหนึ่ง

Akira O’Connor นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเซนต์แอนดรูส์ (University of St Andrews) สหราชอาณาจักร เป็นหนึ่งในผู้ที่พยายามทำความเข้าใจปรากฏการณ์นี้

เขาอ่านกลุ่มคำที่มีความเชื่อมโยงกันให้อาสาสมัครฟัง แต่จะไม่อ่านคำบางคำ เช่น อ่านคำว่า pillow (หมอน), dream (ฝัน), night (กลางคืน) ฯลฯ แต่จงใจไม่อ่านคำว่า sleep (นอนหลับ) ซึ่งมีความเชื่อมโยงกับคำอื่นๆ อย่างชัดเจน

จากนั้นเขาทำการทดลองถามอาสาสมัคร 2 รอบ

รอบแรกถามว่า เมื่อสักครู่ได้ยินคำที่ขึ้นต้นด้วยตัวอักษร s หรือไม่ แน่นอนว่าอาสาสมัครตอบเป็นเสียงเดียวกันว่าไม่ได้ยิน

แต่คำถามต่อมาคือการถามว่าได้ยินคำว่าอะไรบ้าง พอถามไปถามมา อาสาสมัครกลับรู้สึกคุ้นๆ ว่าได้ยินคำว่า sleep

กล่าวได้ว่าการทดลองง่ายๆ นี้กระตุ้นให้คนเราเกิดประสบการณ์เดจาวูขึ้นมาได้!

ที่น่าสนใจคือการทดลองไม่ได้จบลงแค่นั้น เพราะระหว่างที่อาสาสมัครเกิดอาการเดจาวูกับคำว่า sleep นักวิจัยได้อ่านคลื่นสมองของอาสาสมัครด้วยเครื่อง fMRI (functional magnetic resonance imaging) เพื่อดูว่าสมองส่วนไหนทำงานขณะเกิดเดจาวู

ในตอนแรกนักวิทยาศาสตร์คาดว่าสมองส่วนความทรงจำสักแห่งน่าจะรับผิดชอบต่ออาการเดจาวู แต่ผลลัพธ์ที่ได้ผิดกับที่คาดการณ์ไว้เพราะพบว่าสมองส่วนความทรงจำนั้นเงียบกริบ ไม่มีการส่งสัญญาณประสาทใดๆ มากขึ้น แต่สมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับการตัดสินใจกลับมีการส่งกระแสประสาทอย่างขวักไขว่

พูดง่ายๆ ว่า เดจาวูเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในสมองส่วนการตัดสินใจ ไม่ใช่ความทรงจำ

คำอธิบายที่เป็นไปได้คือ สมองส่วนการตัดสินใจนั้นทำหน้าที่ตรวจสอบความทรงจำของเราเพื่อมองหาจุดไม่ชอบมาพากลเวลาเรารื้อฟื้นความทรงจำ และเมื่อพบเห็นสิ่งผิดปกติบางอย่าง จึงทำให้เกิดอาการเดจาวู

ทีมนักวิจัยเชื่อว่า การเกิดเดจาวูเป็นสัญญาณหนึ่งที่บ่งชี้ว่าสมองส่วนการตัดสินใจที่คอยตรวจสอบยังทำงานได้ดีอยู่ ทฤษฎีนี้สอดคล้องกับการที่นักวิทยาศาสตร์พบว่าคนวัยหนุ่มสาวนั้นมีโอกาสเกิดเดจาวูได้มากกว่าคนที่อายุมาก เพราะระบบตรวจสอบในสมองของคนอายุมากๆ ทั้งหลายนั้นอาจจะเริ่มทำงานน้อยลงแล้ว ดังนั้นผู้สูงอายุจึงไม่ค่อยเกิดอาการเดจาวูและมีการจำอะไรผิดพลาดบ่อยๆ

แต่ในอีกแง่หนึ่ง คนที่ไม่รู้สึกถึงเดจาวูก็อาจมีระบบสมองที่ดีมากเพราะระบบตรวจจับทำงานได้ดีจนไม่พบสิ่งผิดปกติอะไรจึงไม่เกิดเดจาวู

ความจริงเป็นเช่นไรกันแน่ยังไม่มีใครรู้ คำอธิบายทั้งหลายที่กล่าวมานี้ยังต้องการการทดลองหาหลักฐานเพิ่มเติมเพื่อจะนำมาซึ่งข้อสรุปที่ชัดเจนรัดกุมจริงๆ

ไม่ใช่แค่รู้สึกว่าใช่แล้วด่วนสรุปไปเอง

อ้างอิง newscientist.com, sagepub.com

ภาพประกอบ ณัชณิชา วงษา

The post ‘ทำไมฉันเคยเห็นสิ่งนี้มาก่อน’ ความลึกลับของเดจาวูกับโลกที่เลื่อนหลุด appeared first on a day magazine.

เรารู้ได้โดยสามัญสำนึกว่าคำตอบคือเส้นตรง แต่เหล่านักคณิตศาสตร์จะถามเรากลับว่ามั่นใจได้อย่างไรว่าคำตอบของเราถูกต้อง ในเมื่อเรายังไม่ได้ลองลากเส้นทุกเส้นที่เป็นไปได้

การไม่เห็นเส้นทางอื่น ไม่ได้หมายความว่าเส้นทางอื่นไม่มีจริง

******

เมื่อสามร้อยปีก่อน นักคณิตศาสตร์ชาวสวิสนามว่า โยฮันน์ แบร์นูลลี (Johann Bernoulli) ได้ตั้งกระทู้ถามในวารสารวิชาการว่า ‘หากต้องการสร้างรางเชื่อมระหว่างจุดสองจุด แล้วกลิ้งวัตถุเล็กๆ มาตามราง รางต้องมีลักษณะอย่างไรเพื่อให้วัตถุใช้เวลาน้อยที่สุดในการกลิ้งจากจุดหนึ่งมายังอีกจุดหนึ่ง’

ปัญหานี้มีชื่อว่า Brachistochrone Problem ซึ่งหากคิดด้วยสามัญสำนึกอย่างรวดเร็ว หลายคนอาจจะตอบว่ารางควรจะเป็นเส้นตรงเชื่อมระหว่างสองจุด เมื่อกลิ้งวัตถุลงมาแล้วจึงจะใช้เวลาน้อยที่สุด

แต่ในความเป็นจริง นักคณิตศาสตร์หลายคนในยุคนั้นคำนวณจนพบคำตอบว่ารางที่เป็นเส้นโค้งไซคลอยด์ (cycloids) ต่างหากที่จะทำให้วัตถุกลิ้งโดยใช้เวลาน้อยที่สุด

ในภาพนี้โค้งไซคลอยด์คือเส้นสีแดง ซึ่งวัตถุจะกลิ้งลงมาอย่างรวดเร็วเนื่องจากถูกแรงโน้มถ่วงดึงจนความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างมากทำให้มาถึงปลายทางก่อนเส้นตรงที่วัตถุจะกลิ้งมาแบบสบายๆ แต่ถ้าใช้โค้งลักษณะอื่นที่โค้งมากกว่าไซคลอยด์จะพบว่าต้องใช้เวลามากขึ้นเพราะระยะทางที่เพิ่มมากจนส่งผลให้มันถึงจุดหมายช้าลงนั่นเอง

เรื่องน่าสนใจอย่างหนึ่งในประวัติศาสตร์คือ ในขณะที่นักคณิตศาสตร์คนอื่นๆ พยายามแก้ปัญหานี้ มีจดหมายฉบับหนึ่งส่งคำตอบมายังแบร์นูลลีอย่างรวดเร็ว ชายผู้นี้เห็นคำถามนี้ในช่วงเวลาเย็นและใช้เวลาทั้งคืนคิดหาคำตอบ (ในขณะที่นักคณิตศาสตร์คนอื่นในยุคนั้นใช้เวลาร่วมปี) ที่น่าทึ่งที่สุดคือวิธีการที่ชายผู้นี้ใช้แก้ปัญหาข้อนี้เป็นคณิตศาสตร์แขนงใหม่ที่ไม่เคยมีใครพบเห็นมาก่อน

ชายผู้นี้มีนามว่า เซอร์ ไอแซก นิวตัน ผู้คิดค้นคณิตศาสตร์สาขาที่เรียกว่า แคลคูลัสของการแปรผัน (calculus of variations) มาแก้ปัญหาข้อนี้ภายในเวลาหนึ่งคืน

วิชาแคลคูลัสของการแปรผันสามารถใช้พิสูจน์ได้ว่าเส้นที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสองจุดคือเส้นตรง และยังพิสูจน์ได้ด้วยว่าถ้าจุดสองจุดนี้ไม่อยู่บนแผ่น แต่ไปอยู่บนผิวลักษณะอื่นๆ อย่างทรงกระบอก เส้นที่สั้นที่สุดระหว่างสองจุดจะเป็นโค้งรูปอะไร

ลองดูปัญหาคลาสสิกอีกข้อหนึ่ง

ถ้าม้าตัวหนึ่งยืนที่จุด A และต้องการวิ่งมากินอาหารที่จุด B เส้นทางการวิ่งของมันจะต้องเป็นอย่างไร หากในบริเวณสีน้ำตาลที่มันยืนอยู่ในตอนแรกนั้น เป็นพื้นดินที่มันสามารถวิ่งได้อย่างรวดเร็วด้วยความเร็วคงที่ค่าหนึ่ง แต่เมื่อวิ่งเข้าสู่บริเวณสีฟ้า มันจะวิ่งได้ช้าลงเนื่องจากเป็นพื้นที่ที่มีน้ำขัง

หากคิดเร็วๆ อาจจะตอบว่าม้าก็ควรจะวิ่งเป็นเส้นตรงจาก A มา B (เส้นสีชมพู) แต่หากใช้วิชาแคลคูลัสของการแปรผันมาคำนวณจะพบว่าคำตอบที่ได้เป็นเส้นสีแดง คือม้าจะต้องวิ่งในพื้นที่สีชมพูที่วิ่งได้เร็วให้มากกว่าไปวิ่งในพื้นที่สีฟ้าที่ตนวิ่งได้ช้า (แต่แน่นอนว่าต้องไม่วิ่งในพื้นที่สีชมพูมากเกินไปจนเสียเวลาไปกับระยะทาง)

ความน่าสนใจคือ เส้นสีแดงที่ม้าวิ่งนั้น เป็นไปตามกฎฟิสิกส์เดียวกับการวิ่งของแสงจากอากาศแล้วผ่านลงไปในน้ำ แล้วเกิดการหักเหอย่างพอดี

ดาวิด ฮิลแบร์ท (David Hilbert) นักคณิตศาสตร์ผู้ปราดเปรื่องชาวเยอรมันผู้ค้นพบสมการหลักในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปก่อนไอน์สไตน์ (แต่เขาให้เครดิตไอน์สไตน์เพราะไอน์สไตน์เป็นผู้เกาะติดเรื่องนี้มาโดยตลอด) กล่าวในช่วงปี 1900 ว่านักคณิตศาสตร์ควรพัฒนาแคลคูลัสของการแปรผันให้ก้าวหน้ายิ่งกว่านี้ เพราะก่อนหน้านั้นไม่มีงานวิจัยใหม่ๆ ในเรื่องนี้มากนัก

เรื่องทั้งหมดที่เล่ามานี้อาจเป็นเพียงแนวคิดสนุกๆ ของนักคณิตศาสตร์ที่ไม่ได้ส่งผลอะไรกับชีวิตประจำวันของเรา แต่หากมองให้ดีจะพบว่าสิ่งหนึ่งที่เราเห็นได้ในเรื่องนี้คือ ระยะทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสองจุดนั้นเป็นเส้นตรงแน่ๆ

แต่เส้นตรงอาจไม่ใช่หนทางที่เร็วที่สุดเสมอไป

ภาพประกอบ ฟาน.ปีติ

The post เส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสองจุด appeared first on a day magazine.