(VDO Clip) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และศิลปะศาสตร์

ในการประชุมผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบลเมื่อปี 1980 ซึ่งจัดโดยมูลนิธิรางวัลโนเบลร่วมกับวิทยาลัย Gustavus Adolphus ที่เมือง St. Peter รัฐ Minnesota ในสหรัฐอเมริกา โดยมีผู้ที่เคยได้รับรางวัลโนเบล และคนที่อาจจะได้รับรางวัลนี้ในอนาคต มาถ่ายทอดความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้แก่สาธารณชน มีหัวข้อหนึ่งเป็นคำถามที่น่าสนใจในการอภิปราย นั่นคือ มีศิลปินคนใดในประวัติศาสตร์ ผู้เคยให้แนวคิดทางศิลปะ แล้วความคิดนั้นได้มีบทบาทในการพัฒนาและต่อยอดความรู้ทางวิทยาศาสตร์บ้าง

เมื่อถูกถามด้วยคำถามนี้ William Lipscomb (1919–2011) นักเคมีอเมริกัน เจ้าของรางวัลโนเบลปี 1976 ผู้เสนอทฤษฎีพันธะเคมีชนิดใหม่ในสารประกอบ borane (ที่มีโครงสร้างเป็น BnHm เมื่อ B และ H คือ boron และ hydrogen ตามลำดับ ส่วน n กับ m คือ จำนวนเต็มบวก) ที่เสถียร เพราะในสารนี้ อะตอม 3 ตัว (B-H-B) ใช้อิเล็กตรอนเพียง 2 ตัว สร้างพันธะร่วมกันในรูปแบบที่พร่อง electron (electron deficient bonding) หลังจากที่ได้ครุ่นคิด Lipscomb ก็ตอบว่า “ไม่เห็นมี” แต่ก็ได้เสริมว่า เคยมีจิตรกรท่านหนึ่งชื่อ M.C. Escher (1898-1972) ซึ่งได้เสนอความคิดเรื่อง สมมาตรของสี (color symmetry) ว่า บางภาพจะดูสวย ถ้าภาพนั้นมีความสมมาตรในการใช้สี ซึ่งเป็นความคิดที่แตกต่างจากความคิดเรื่องสมมาตรในวิทยาศาสตร์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของระบบที่ทำให้ระบบไม่เปลี่ยน อาทิเช่น การหมุนวงกลมรอบจุดศูนย์กลาง ไม่ว่าจะหมุนไปมาก/น้อยเพียงใด วงกลมก็ยังดูเหมือนเดิมอยู่นั่นเอง และนักฟิสิกส์ได้ใช้สมมาตรเป็นหลักการที่ให้กำเนิดกฎอนุรักษ์

ด้าน Freeman Dyson (1923–2020) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ แม้จะไม่ได้รับรางวัลโนเบล จากการพิสูจน์ได้ว่าผลงานเรื่อง Quantum Electrodynamics (QED) ที่ Richard P. Feynman (1918-1988) Julian Schwinger (1918-1994) และ S. Tomonaga (1916-1979) สร้างนั้น มีโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ที่สมมูลกัน และผลงานนี้ทำให้นักฟิสิกส์ทั้งสามได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 1965 ร่วมกัน ครั้นเมื่อถูกถามด้วยโจทย์ว่าโลกมีศิลปินคนใดที่ให้ความคิดด้านศิลปะเจ๋ง ๆ แก่นักวิทยาศาสตร์บ้าง Dyson ก็ได้ตอบว่ามี Johann Wolfgang von Goethe (1749-1832) ซึ่งในปี 1810 ได้เคยกล่าวถึงทฤษฎีของสีว่า เป็นเรื่องที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการรับรู้ของเซลล์ประสาทและแสง ซึ่งนับว่าแตกต่างไปจากความคิดของ Isaac Newton (1642–1727) ที่ว่า การที่แสงมีสีต่างๆ นั้น เพราะแสงสีต่าง ๆ มีความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน

พวกเราหลายคนคงมีความเห็นในทำนองเดียวกับ Dyson และ Lipscomb ซึ่งก็นับว่าเป็นเรื่องจริง เพราะตลอดเวลาสองศตวรรษที่ผ่านมา โลกวิทยาการได้ถูกแบ่งออกเป็นสองค่าย คือ ค่ายวิทยาศาสตร์กับค่ายศิลปศาสตร์ ที่มีจุดมุ่งหมายและวิธีการค้นหาความจริงที่แตกต่างกัน โดยโลกทั้งสองค่ายนี้มีเส้นแบ่งอาณาเขตที่ชัดเจน ทำให้นักวิทยาศาสตร์และศิลปินมีวิธีคิด มีจินตนาการ และมีเทคนิคในการทำงานที่แตกต่างกันมาก จนไม่มีใครคิดจะล่วงล้ำพรมแดนในการทำงานของกันและกันเลย

ดังจะเห็นได้จากเหตุการณ์ ในปี 1930 ที่ Charles Percy Snow (1905-1980) ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์และนักเขียนชาวอังกฤษ ได้นำเสนอบทความเรื่อง “Two Cultures” ว่า โลกมีสองด้อม คือ โลกวิทยาศาสตร์ที่นักวิทยาศาสตร์มีความมุ่งมั่นจะค้นหาความจริงในโลกกายภาพและชีวภาพทั้งในด้านคุณภาพและปริมาณ กับโลกศิลปะศาสตร์ที่ศิลปินมุ่งศึกษาหาความสวยงาม ความหลากหลายทางอารมณ์ ตลอดจนการแสวงหาความหมายของชีวิต และอารยธรรมของมนุษย์

ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เมื่อ 200 ปีก่อนได้นำโลกเข้าสู่ยุคการปฏิวัติทางอุตสาหกรรม (ปี 1760-1840) เมื่อผู้คนรู้จักใช้เครื่องจักรไอน้ำ มีโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ รถไฟ โรงไฟฟ้า โทรศัพท์ ตลอดจนถึงคอมพิวเตอร์, อินเทอร์เน็ต, smartphone, AI ทั้ง generative AI, robotics และ automation ความเจริญในด้านนี้ ได้ทำให้โลกวิทยาการมีการจัดการอาณาจักรของความรู้ใหม่ ให้ประกอบด้วยสามด้อม คือ อาณาจักรวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และศิลปศาสตร์ ที่ต่างก็มีอิทธิพลทางความคิดและทางอุปกรณ์ ซึ่งได้ช่วยสนับสนุนเสริมและต่อยอดให้ศาสตร์ทั้งสามด้อมมีคุณค่า มีชีวิตชีวา และจิตวิญญาณ จนสังคมเข้าใจและซาบซึ้งจากการได้เห็นด้วยประสาทสัมผัสทั้ง 5 ทำให้เรารู้ว่าอะไรคือความจริง และอะไรคือความเฟค และอะไรที่ยังสรุปไม่ได้

ในอดีตเมื่อ 500 ปีก่อน ศิลปิน วิศวกร และนักวิทยาศาสตร์ อาจจะเป็นคนเดียวกันก็ได้ ดังในกรณีของ Leonardo da Vinci (1452-1519) เพราะเขาเป็นทั้งนักวิทยาศาสตร์ที่สามารถวาดรูปอมตะ Mona Lisa ได้ และเป็นศิลปินที่สามารถออกแบบอาวุธสงคราม (หน้าไม้ รถถัง รุ่มชูชีพ) อุปกรณ์ทดน้ำ และระบายน้ำจากแม่น้ำ Arno ที่ไหลผ่านเมือง Florence และเป็นนักเทคโนโลยีที่สามารถวาดภาพกล้ามเนื้อ เส้นเลือดในร่างกายคนกับกะโหลก โดยการผ่าศพนักโทษที่ถูกประหารชีวิต จำนวน 30 ศพออกดู เพื่อศึกษาว่ากล้ามเนื้อและอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกายคนทำงานอย่างไร โดยตลอดการศึกษาเรื่องนี้ Leonardo ต้องวิเคราะห์ทุกสิ่งทุกอย่างอย่างละเอียดในห้องทำงานที่ปราศจากเครื่องทำความเย็น ดังนั้นห้องจึงมีกลิ่นเหม็นของซากศพที่กำลังเน่ามาก การที่ Leonardo ต้องใช้ซากศพในการทำงานวิทยาศาสตร์ก็เพราะว่า เขาไม่สามารถผ่าตัดคนเป็น ๆ ได้ เพราะขัดต่อคำบัญชาของสันตะปาปา Boniface ที่ 8 (1294-1303) ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้น คือ ภาพวาดกล้ามเนื้อและเส้นเลือดของคนที่ละเอียด

ในปี 1610 (ตรงกับรัชสมัยสมเด็จพระเจ้าทรงธรรม) Galileo Galilei (1564-1642) นักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียน ได้เห็น “วงแหวน” ของดาวเสาร์เป็นคนแรก แต่เลนส์นูนที่เขาใช้ในการทำกล้องโทรทรรศน์มีคุณภาพไม่สูงมาก ดังนั้นเลนส์จึงมีความคลาดค่อนข้างมาก ทำให้กำลังขยายของกล้องมีค่าประมาณ 20 เท่า เท่านั้นเอง Galileo จึงเห็นดาวขนาดเล็กสองดวงอยู่เคียงข้างดาวเสาร์ ทำให้ดูเสมือนว่าดาวเสาร์มีหูสองข้าง การเห็นเช่นนี้เป็นเรื่องที่เหนือความคาดหวังของ Galileo มาก เพราะเขาไม่คิดว่าดาวเสาร์จะมีลักษณะที่แตกต่างไปจากดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ที่โลกรู้จัก และก็คิดไม่ถึงว่าดาวเสาร์จะมีวงแหวนล้อมรอบด้วยเทคโนโลยีที่ยังไม่ได้พัฒนา จึงทำให้ความจริงทางวิทยาศาสตร์ยังไม่ปรากฏ

อีกสองปีต่อมา เมื่อ Galileo พยายามสังเกตดูดาวเสาร์อีก ก็ได้เห็นว่าดาวขนาดเล็กสองดวงที่อยู่ข้าง ๆ ดาวเสาร์ได้หายสาบสูญไป เหตุการณ์นี้ทำให้หลายคนเชื่อว่าเทพ Cronus ซึ่งเป็นเทพประจำดาวเสาร์ในตำนานกรีก ได้กลืนกินลูกของตนไปจริง (แต่ในความเป็นจริง เหตุการณ์หายสาบสูญของดาวขนาดเล็กสองดวงนั้น เกิดขึ้นเพราะระนาบของวงแหวนรอบดาวเสาร์ ได้วางตัวในแนวเดียวกับแนวสายตาของ Galileo ที่สังเกตดูอยู่บนโลก เขาจึงเห็นแต่ขอบของดาวเสาร์)

จนกระทั่งถึงปี 1655 ธรรมชาติที่แท้จริงของวงแหวนดาวเสาร์ก็เริ่มปรากฏ เมื่อ Christiaan Huygens (1629-1695) ซึ่งเป็นนักฟิสิกส์ชาวดัตช์ ได้ใช้เทคโนโลยีการสร้างกล้องโทรทรรศน์ ให้มีคุณภาพดีขึ้น ทำให้ได้เห็นว่าดาวสองดวงที่ Galileo เห็นนั้น แท้จริงเป็นวงแหวนที่ล้อมรอบดาวเสาร์ และวงแหวนไม่ได้อยู่ติดผิวดาวเสาร์

ลุถึงปี 1675 เมื่อ Giovanni Domenico Cassini (1625-1712) นักดาราศาสตร์ชาวอิตาเลียน ใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีคุณภาพดียิ่งขึ้นไปอีก ส่องดูดาวเสาร์ ก็พบว่าวงแหวนทั้งวงมิได้เป็นเนื้อเดียวกัน คือ มีวงแหวนย่อยเล็ก ๆ เรียงต่อกัน โดยมีจุดศูนย์กลางของวงแหวนเหล่านั้นร่วมกัน และหมุนไปรอบดาวเสาร์ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างวงแหวน โดยช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดมีชื่อว่า Cassini Division ซึ่งกว้าง 4,800 กิโลเมตร และ Cassini ก็ยังได้พบอีกว่า วงแหวนเหล่านี้ (A, B, C,…) ประกอบด้วยก้อนหิน ก้อนหิมะ อุกกาบาต ผงละเอียดที่มีขนาดแตกต่างกัน ตั้งแต่ที่เล็กเท่าฝุ่น และเป็นอุกกาบาตที่ใหญ่เท่าบ้าน

ปัจจุบันนี้ นักดาราศาสตร์รู้แหล่งกำเนิดของวงแหวนว่าเกิดจากการแตกตัวของดวงจันทร์บริวารขนาดเล็กและดาวหาง ตลอดจนดาวเคราะห์น้อยที่ได้โคจรหลงเข้ามาใกล้ดาวเสาร์มาก จนถูกแรงโน้มถ่วงที่มากมหาศาลของดาวดึงดูดและทำลายดาวขนาดเล็กเหล่านั้นจนแตกกระจัดกระจาย

เทคโนโลยีการสร้างกล้องโทรทรรศน์จึงมีบทบาทมาก ในการทำให้เราเข้าใจและมีความรู้ที่เป็นวิทยาศาสตร์ของดาวเสาร์ และได้ช่วยให้เรารู้อีกว่า ดวงจันทร์ Enceladus ของดาวเสาร์อาจจะมีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ได้ เพราะที่ใต้ผิวที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งของดวงจันทร์ดวงนี้มีทะเล และที่ผิวมีน้ำพุ ซึ่งมีอินทรีย์โมเลกุล เกลือ ไฮโดรเจน และมีแหล่งพลังงานความร้อน ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่สามารถบันดาลจุลินทรีย์ให้ถือกำเนิดได้

สำหรับโลกที่อยู่ตรงกันข้ามกับโลกดาราศาสตร์ อันได้แก่ โลกจุลินทรีย์ ก็ได้รับการบุกเบิกโดย Robert Hooke (1635-1703) ซึ่งได้ใช้กล้องจุลทรรศน์ อันเป็นสิ่งประดิษฐ์ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ศึกษาสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมาก จนตาเปล่ามองไม่เห็นและได้เห็นสัตว์รูปร่างแปลก ๆ และพืชรูปทรงประหลาดๆ การเห็นธรรมชาติที่มีความหลากหลายนี้ ได้ทำให้ Hooke สามารถเขียนตำรา Micrographia ได้ โดยในตำราเล่มนี้มีภาพ (ศิลปะ) มากมาย และการกล่าวถึงมีทฤษฎีคลื่นของแสง มีภาพตัวหมัด ภาพฟอสซิล มีคำบรรยายเกี่ยวกับธรรมชาติของดาวเคราะห์ ฯลฯ เพราะภาพศิลปะเหล่านี้ มีรายละเอียดที่เกี่ยวข้องมาก คนทั่วไปและนักวิทยาศาสตร์ทุกคนจึงตื่นตาและตื่นใจในความมหัศจรรย์ของสิ่งมีชีวิตบนโลกที่ไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน ดังนั้นการอ่านตำรา Micrographia จึงเปรียบเสมือนการได้ไปเยือนโลกต่างดาว นักวิทยาศาสตร์คนหลายคนยังให้ความเห็นเพิ่มเติมอีกว่า ภาพที่ Hooke วาดนั้น เป็นความจริงที่เหลือเชื่อ และเมื่อธรรมชาติมีความหลากหลายเช่นนี้ นั่นแสดงว่าโลกที่เรายังมองไม่เห็นก็ยังมีความลึกลับที่เรายังไม่รู้อีกมาก

เหนือสิ่งอื่นใดตำรา Micrographia ได้แสดงให้ทุกคนเห็นว่า วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีได้เข้ามามีบทบาทในการขยายขอบเขตการเห็น และการรับรู้ของมนุษย์ จนสังคมทุกชนชั้น ศิลปิน นักปรัชญา และนักวิทยาศาสตร์ได้ยอมรับว่า ตำรา Micrographia เป็นหนังสือที่น่าอ่านที่สุด เพราะได้ผสมผสานความช่างสังเกตของนักวิทยาศาสตร์กับความงามทางศิลปะของสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตได้อย่างน่าประทับใจ จากสำนวนเดิม ๆ ที่ว่า “ความจริง คือ สิ่งที่ตาเห็นเท่านั้น” (และถ้าตายังมองไม่เห็น สิ่งนั้นก็ยังไม่เป็นจริง) กลับมาเป็นความเห็นใหม่ที่ว่า “สิ่งที่ตามองไม่เห็น ก็ยังมีความจริงอีกมาก” และในมุมมองนี้ ภาพวาดจึงเป็นผลงานลัพธ์ที่เกิดจากการรวมธรรมชาติของวิทยาศาสตร์กับความสามารถในการวาดของศิลปิน

นอกจาก Hooke จะสร้างกล้องจุลทรรศน์ยุคบุกเบิกแล้ว เขาก็ยังเป็นบุคคลแรกที่ได้ศึกษาเซลล์ของสิ่งมีชีวิตด้วย โดยได้พบว่าเนื้อไม้ค็อก (cork) มีโครงสร้างเป็นห้องเล็ก ๆ ที่เรียงกันเหมือน cellula อันเป็นสถานพำนักของบรรดานักบวชในคริสต์ศาสนา เขาจึงเรียกสิ่งที่เห็นว่าเซลล์ แต่ Hooke ไม่รู้ว่า เซลล์เป็นสิ่งมีชีวิต เพราเขาคิดว่ามันเป็นเพียงผนังห้องเท่านั้นเอง

Hooke ยังมีผลงานด้านดึกดำบรรพ์วิทยาด้านฟอสซิลด้วย เพราะเขาได้พบว่าเนื้อไม้สามารถกลายเป็นหินได้ และเมื่อเขาศึกษาฟอสซิลของสิ่งมีชีวิตก็ได้พบว่า เจ้าของฟอสซิลนั้น เป็นสิ่งมีชีวิตที่เคยมีชีวิตอยู่บนโลก แต่ปัจจุบันได้สูญพันธุ์ไปแล้ว

จากการเห็นจุลชีพ ความพยายามในการเห็นขั้นต่อไป คือ การเห็นอะตอมและเห็นอวัยวะต่าง ๆ ในร่างกายคน โดยใช้สิ่งที่เป็นผลงานวิทยาศาสตร์ของ Wilhelm Conrad R246;ntgen (1845-1923) กับ Max von Laue (1879-1960)

ในวันที่ 8 พฤศจิกายน ปี 1895 Wilhelm Conrad R246;ntgen ได้ให้กำเนิดรังสีเอกซ์เป็นครั้งแรกขณะศึกษาการทำงานของหลอดรังสี cathode (cathode ray tube) ที่มีการยิงกระแสอิเล็กตรอนให้พุ่งไปในหลอดสุญญากาศ โดยให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่มีค่าสูงมาก และเมื่ออิเล็กตรอนกระทบเป้าที่เป็นโลหะ รังสีเอกซ์จะเกิดขึ้น ดังนั้นถ้าใช้อุปกรณ์เคลือบด้วยสาร barium platinocyanide ที่สามารถเรืองแสงได้ เวลามีรังสีเอกซ์มาตกกระทบ และเมื่อ R246;ntgen เอามือของภรรยาไปให้รังสีเอกซ์ทะลุผ่าน เขาก็ได้ภาพประวัติศาสตร์ และการที่เขาเรียกรังสีนี้ว่าเอกซ์ เพราะเขาไม่รู้ธรรมชาติของรังสีเลย จึงได้เรียกเอกซ์เหมือนกับการหาค่า x ในสมการพีชคณิต ซึ่งเป็นค่าที่ไม่รู้ ผลงานนี้ทำให้ R246;ntgen ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์รางวัลแรกเมื่อปี 1901 ภรรยาของ R246;ntgen ได้เห็นภาพกระดูกมือของเธอเป็นครั้งแรก เธอถึงกับตะโกนร้องออกมาด้วยความตกใจกลัวมาก เพราะคิดว่าภาพดังกล่าวเป็นลางร้ายที่บอกทุกคนให้รู้ว่า เธอกำลังใกล้จะตาย

แต่หลังจากนั้นภายในเวลาเพียงเดือนเดียว รังสีเอกซ์ของ R246;ntgen ก็ได้กลายเป็นเรื่องที่คนทั้งโลกพูดถึง โดยมีคนบางคนสงสัยว่ารังสีเอกซ์อาจจะทำให้มนุษย์สูญพันธุ์ได้ เพราะมันเป็นรังสีอันตราย คนบางคนกลับคิดว่ารังสีเอกซ์สามารถรักษาคนตาบอด ให้กลายเป็นคนตาดีได้ บางคนยังคิดลึกว่า ถ้ารังสีทะลุร่างกายคนได้ รังสีเอกซ์สามารถเห็นจิตใจและความนึกคิดของคนได้ ฯลฯ แต่สำหรับแพทย์ที่รักษาคนเจ็บและป่วย ก็เห็นในทันทีว่ารังสีเอกซ์มีบทบาทในการช่วยแพทย์วินิจฉัยตำแหน่ง และอาการบาดเจ็บของคนที่กระดูกหัก ช่วยหาตำแหน่งที่กระสุนปืนฝังในร่างกาย ฯลฯ ซึ่งการทำงานในลักษณะนี้เป็นการนำความรู้ที่เป็นวิทยาศาสตร์บริสุทธิ์ไปประยุกต์ใช้พัฒนาคุณภาพในชีวิต

นักฟิสิกส์ได้รู้ธรรมชาติที่แท้จริงของรังสีเอกซ์ ในปี 1912 เมื่อ Max von Laue ใช้รังสีเอกซ์ที่ได้จากหลอด cathode ปล่อยให้ไปกระทบผลึก เพราะผลึกประกอบด้วยเหล่าอะตอมที่อยู่เรียงรายกันอย่างเป็นระเบียบใน 3 มิติ ดังนั้นมันจึงมีสภาพเหมือน grating ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่นักฟิสิกส์ใช้ในการเลี้ยวเบนแสง ผลงานนี้จึงทำให้โลกรู้ว่า รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง เหมือนแสงทั่วไป เพียงแต่รังสีเอกซ์มีพลังงานมากกว่าแสงธรรมดา อีกทั้งมีความยาวคลื่นสั้นกว่าแสงที่ตาเห็น นั่นคือ มีความยาวคลื่นในระดับนาโนเมตร (คือระดับ 10^(-9) เมตร) ทุกวันนี้ รังสีเอกซ์เป็นรังสีที่มีประโยชน์มาก เพราะใช้ในอุปกรณ์วิทยาศาสตร์เพื่อหาโครงสร้างอินทรีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น DNA ตลอดจนใช้ศึกษาธรรมชาติของดาวต่าง ๆ (ดาวเคราะห์ ดาวหาง supernova หลุมดำ ฯลฯ) ที่ปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา ผลงานนี้ทำให้ Laue ได้รับรางวัลโนเบลฟิสิกส์ประจำปี 1914

จึงเป็นว่าตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ต่าง ๆ ได้ทำให้วิทยาศาสตร์เป็นเรื่องที่คนธรรมดาสนใจ เพราะภาพที่เห็นมีความน่าตื่นตาและตื่นใจ เมื่อนักวิทยาศาสตร์และนักเทคโนโลยีสามารถนำองค์ความรู้ต่าง ๆ ที่พบใหม่มาทำให้สนใจ และเห็นคุณค่าที่เป็นประโยชน์ต่อมนุษย์ได้มากขึ้นและดีขึ้น เช่น ในปี 1964 เราสามารถเห็นภาพของกระสุนปืนขณะทะลุผ่านผลแอปเปิ้ลได้ หรือในปี 1969 เราสามารถเห็นภาพของมนุษย์อวกาศที่กำลังเดินอยู่บนดวงจันทร์ได้ เป็นต้น จึงเป็นว่าเราสามารถเห็นสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่ไกลสายตามาก จนตาเปล่าไม่สามารถมองเห็นได้ และเห็นตลอดถึงอะตอมของธาตุต่าง ๆ ได้ เช่น เห็นภาพ MRI และเห็นภาพการทำงานของเซลล์สมอง เป็นต้น

ดังในปี 1976 ที่นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นทัศนียภาพที่ผิวดาวอังคาร ซึ่งถ่ายได้โดยยานอวกาศ Viking เห็นโมเลกุล buckyball C60 (หรือ Buckminsterfullerene) ที่มีอะตอมคาร์บอนทั้งหมด 60 อะตอม มาเรียงกันในสามมิติ เป็นทรงกลมคล้ายลูกฟุตบอล โดยที่ผิวของทรงกลมนั้นปรากฏเป็นรูปห้าเหลี่ยม 12 รูป และรูปหกเหลี่ยม 20 รูป

ผลงานนี้ทำให้ Harold Kroto (1943-2016), Robert Curl (1933-2022) และ Richard Smalley (1943-2005) ได้รับรางวัลโนเบลเคมีปี 1996 ร่วมกัน เพราะได้พบองค์ความรู้ใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของคาร์บอน และชื่อของโมเลกุลนี้ตั้งตามชื่อของสถาปนิก Buckminster Fuller (1895-1983) เป็นผู้ออกแบบสร้างโดม geodesic หลังจากที่ได้พบ buckyball แล้ว การค้นพบในเวลาต่อมาของนักวัสดุศาสตร์ก็ยังได้เปิดโลกใหม่อีกมากมาย เช่น โลกของ graphene และ carbonnanotube เป็นต้น วัสดุใหม่ ๆ เหล่านี้ ได้เปลี่ยนแปลงโฉมของโลกเทคโนโลยี เพราะทำให้เรารู้จักวัสดุฉลาดที่นำไฟฟ้าได้ดี มีความแข็งแรงสุด ๆ แต่เบา บ้างก็โปร่งใส และยืดหยุ่นได้ดี บางก็นำความร้อนได้ดีกว่าทองแดง เป็นต้น

เมื่อวันที่ 9 ธันวาคม ปี 1992 ขณะเครื่องบินสินค้า DC-8 บินอยู่เหนือเทือกเขา Rocky สภาพอากาศในวันนั้นเป็นวันท้องฟ้าแจ่มใส เพราะปราศจากเมฆและพายุใดๆ แต่ทันใดนั้นได้เกิดพายุอย่างกะทันหัน ซึ่งได้พัดพาเครื่องบินจนปีกข้างหนึ่งที่ยาว 5 เมตรขาด แต่ด้วยความสามารถของนักบิน เครื่องได้ลงจอดที่สนามบินอย่างปลอดภัย

Terry Clark ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญเรื่องปรากฏการณ์ความปั่นป่วน (turbulence) แห่ง National Center for Atmospheric Research ที่อยู่ ณ เมือง Boulder รัฐ Colorado สหรัฐอเมริกา ได้สงสัยในสาเหตุที่ทำให้เกิดเหตุการณ์นี้ เขาจึงนำข้อมูลสภาพอากาศที่มีขนาด 100 gigabyte (1 giga=10^9) ที่หน่วยงานราชการและเอกชนเก็บรวบรวมมาได้ในวันนั้น เสริมกับข้อมูลที่วัดได้จากสถานีภาคพื้นดินมาประมวล โดยอาศัยความช่วยเหลือของผู้เชี่ยวชาญด้านการแปลงข้อมูลดิบเป็นภาพด้วยคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง ทำให้เขารู้ว่า บรรยากาศในบริเวณนั้น ณ วันเกิดเหตุได้มี aerosol (ละอองลอย) ซึ่งเป็นอนุภาคหรือหยดของเหลวที่เป็นฝุ่นควัน หมอก เศษอนุภาค โดยละอองลอยเหล่านี้เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ Pinatubo ของฟิลิปปินส์ จากนั้นกระแสละอองลอยที่มีความหนาแน่นมาก ก็ได้เปลี่ยนสภาพเป็นพายุที่ไหลอย่างปั่นป่วน นี่จึงเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ปีกเครื่องบินขาด เหตุการณ์นี้ได้เกิดขึ้นโดยไม่มีใครรู้ตัวล่วงหน้า หรือคิดฝันมาก่อน

ผลงานนี้ได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Journal of Atmospheric Sciences ซึ่งแสดงให้เห็นว่า นักวิทยาศาสตร์สามารถจะเห็นความสัมพันธ์ของข้อมูลขนาดใหญ่ได้ในลักษณะของภาพที่เกิดจากการแปลงโดยคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง ณ วันนี้ เทคโนโลยีรูปแบบนี้กำลังมีบทบาทมากขึ้น ๆ ในการทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจธรรมชาติ เพราะการเห็นภาพ ทำให้เราสามารถเชื่อได้ว่าสิ่งที่ตาไม่เห็นเหล่านั้นมีจริง และการเห็นข้อมูลเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถทำให้เราเห็นภาพทั้งหมดของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้

ณ วันนี้ การจำลองสถานการณ์แบบ quantum กำลังนำความรู้ด้านการวัดควอนตัม (quantum measurement), วิวัฒนาการควอนตัม (quantum evolution) และกลศาสตร์ quantum มาใช้ในการจำลองเหตุการณ์ต่าง ๆ เป็นภาพได้แล้ว เทคโนโลยีนี้ จึงทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเข้าใจและเห็นเหตุการณ์ธรรมชาติเป็นภาพที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน

ดังนั้น การศึกษาแบบ STEM ในปัจจุบันที่เคยบูรณาการ S = Science + T = Technology + E = Engineering + M = Mathematics ก็ควรจะกลายเป็น STEAM ที่มี A = Art ผนวกรวมเข้าไปกับการศึกษา STEM แบบเดิม ๆ เป็นการเพิ่มความเข้าใจ และความสวยงามของศิลปะ เพื่อช่วยการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้ดี และสนุกมากขึ้น

อ่านเพิ่มเติมจาก steamadmin (2024-01-24). "STEM Education for Preschoolers – Importance of Early STEM Education". STEAM Academies. Retrieved 2024-03-28.

ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิตสำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์

ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ,นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน,ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์

website : mgronline.com
facebook : MGRonlineLive
twitter : @MGROnlineLive
instagram : mgronline
line : MGROnline
youtube : MGR Online VDO