20 มกราคม 2022
ประสาท มีแต้ม
เรื่องที่ผมจะนำเสนอในวันนี้เป็นความรู้พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์อย่างง่าย ๆ ที่วัตถุทุกชนิดรวมทั้งตัวเราเองก็ต้องเป็นไปตามกฎข้อนี้ แต่หลายคนอาจจะคิดไปไม่ถึง พร้อมกันนี้ผมจะนำเสนอหลักฐานที่นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมไว้นานนับร้อยปี เป็นเรื่องเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของผิวดินกับผิวมหาสมุทร เรียนตามตรงว่าผมเองก็เพิ่งได้เห็นหลักฐานดังกล่าวเมื่อไม่นานมานี้เอง
ผมขอเริ่มต้นด้วยคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่ครูของผมได้นำมาสอนแบบเหนือชั้นเมื่อ 55 ปีมาแล้วว่า
“แตงโมลูกหนึ่งหล่นจากรถยนต์ที่กำลังแล่นบนถนนลูกรังด้วยความเร็วประมาณ 40 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ท่านสามารถบอกได้ไหมว่ารถยนต์คันดังกล่าวแล่นจากทิศไหนไปทิศไหน เพราะเหตุใด”
ครูบอกว่าเป็นคำถามสอบสัมภาษณ์เพื่อเข้าศึกษาในคณะวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยแห่งหนึ่ง ผมจำไม่ได้ว่ามีใครในห้องตอบได้บ้าง แต่ครูก็เฉลยว่าให้ดูชิ้นส่วนที่แตกของแตงโม แต่ละชิ้นจะเคลื่อนไปในทิศทางเดียวกับรถยนต์ แม้แตงโมจะตกถึงพื้นถนนแล้ว แต่แตงโมก็ยังมีความเร็วอยู่ และแรงที่ทำให้ชิ้นส่วนของแตงโมเคลื่อนที่ต่อไปได้เขาเรียกว่า “แรงเฉื่อย”
แรงเฉื่อย หรือ ความเฉื่อยเป็นคำที่คนไทยแปลมาจากคำในภาษาอังกฤษว่า “Inertia” ทั้ง ๆที่ความหมายที่แท้จริงของคำนี้คือ “แนวโน้มในการต่อต้านการเปลี่ยนแปลงความเร็วของวัตถุทุกชนิด” เช่น กรณีแตงโมบนรถยนต์ที่มีความเร็ว 40 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เมื่อหล่นจากรถยนต์แล้ว คนทั่วไปอาจจะเข้าใจว่าแตงโมก็จะหยุดการเคลื่อนที่ในทันที แต่ไม่เป็นความจริง(ตามหลักฟิสิกส์) แตงโมยังมี “Inertia” ที่จะเคลื่อนที่ต่อไปอีกระยหนึ่งตามทิศการเคลื่อนที่ของรถยนต์ จากนั้นก็จะหยุดการเคลื่อนที่เพราะแรงเสียดทางของถนนคอยขัดขวางไว้
ความหมายของ Inertia ตามที่ผมได้กล่าวมาแล้วเป็นแค่เพียงส่วนหนึ่งของความหมายของมันเท่านั้น เราอาจจะรู้สึกว่าไม่ตรงหรือตรงกันข้ามกับความหมายของคำว่า “ความเฉื่อย” ที่คนไทยเราเข้าใจกัน กล่าวคือคนไทยมักจะเข้าใจว่า “เฉื่อย” คือ “ขี้เกียจ” คนเฉื่อยๆก็คือคนที่ไม่ชอบเคลื่อนไหวตัวเอง ไม่ชอบทำกิจกรรม เอาแต่นอน เป็นต้น กรณีแตงโมที่หล่นจากรถยนต์ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นวัตถุที่เป็นไปตามกฎของฟิสิกส์ คือมี Inertia นั่นคือ การต่อต้านการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว พูดง่าย ๆก็คือแตงโมซึ่งกำลังเคลื่อนที่อยู่ดี ๆ เมื่อหล่นลงมาก็ ขี้เกียจจะหยุด (ย้ำ ขี้เกียจจะหยุด) ขอเคลื่อนที่ต่อไปเพื่อต่อต้านการเปลี่ยนแปลงความเร็ว
ที่ผมได้กล่าวมาแล้วเป็นความหมายของคำว่า Inertia ที่แปลว่า “ความเฉื่อย” ในด้านที่ฝืนกับความเข้าใจของคนไทยทั่วไปที่ไม่ได้เรียนวิชาฟิสิกส์ คราวนี้มามองอีกด้านหนึ่ง ซึ่งน่าจะตรงกับที่คนไทยทั่วไปเข้าใจดีอยู่แล้ว และเพื่อให้ท่านสามารถทำการทดลองได้ด้วยตนเอง ผมขอเปลี่ยนตัวอย่างมาเป็นไข่ดิบ เมื่อนำไข่ดิบมาวางบนพื้นโต๊ะเรียบ ๆ แล้วลองเอานิ้วชี้ผลักไข่เบา ๆ (เน้นเบา ๆ) แล้วสังเกตการขยับตัวของไข่ เราจะพบว่า ไข่จะขยับเล็กน้อยแล้วก็เคลื่อนกลับมาอยู่ที่เดิม ทั้งนี้เพราะว่าไข่ซึ่งหยุดอยู่กับที่จะต่อต้านการเปลี่ยนความเร็ว หรือต่อต้านการเคลื่อนที่ หรือ ไข่มีความเฉื่อย ไข่ขี้เกียจจะเคลื่อนที่ ดังนั้น ในกรณีนี้ หากแปลว่า Inertia คือ ความเฉื่อย ก็ถือว่าเป็นคำแปลถูกต้องแล้วใช่ไหมครับ
Inertia ของวัตถุใด ๆจะขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุนั้น วัตถุใดมีมวลมากก็จะมี Inertia มาก (นึกถึงคนอ้วนๆ จะลุกจะนั่งก็ลำบาก) Inertia ของไข่ไก่กับของแตงโมจึงต่างกันหลายสิบเท่าตัว ด้วยเหตุนี้รถบรรทุกสิบล้อที่กำลังเคลื่อนที่จึงมี Inertia มากกว่าของรถมอเตอร์ไซด์เยอะ การจะทำให้รถบรรทุกสิบล้อหยุดได้จึงต้องใช้ทักษะมากกว่า
ที่กล่าวมาแล้วเป็น Inertia ของวัตถุที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ที่ชื่อนิวตัน (ค.ศ. 1687) ได้ตั้งเป็นกฎข้อที่ 1 (Newton’s First Law of Motion) ความว่า “วัตถุที่อยู่กับที่ก็จะอยู่กับที่ต่อไป วัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ก็จะเคลื่อนที่ต่อไปด้วยความเร็วเท่าเดิม หากไม่มีแรงภายนอกมากระทำ”
ที่พูดมาแล้วเป็นคุณสมบัติที่เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของวัตถุ แต่ที่มีความสำคัญอย่างมากต่อปัญหาโลกร้อนซึ่งกำลังเป็นปัญหาที่ท้าทายอย่างมากต่อความอยู่รอดของมนุษยชาติก็คือ Thermal Inertia ซึ่งคำว่า Thermal มักจะอ้างถึงอุณหภูมิ (Temperature) ของวัตถุ ดังนั้น Thermal Inertia ก็คือ “การต่อต้านการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของวัตถุ”
การจะอธิบายเรื่อง Thermal Inertia ด้วยคำพูดหรือตัวอักษรอาจจะเป็นเรื่องยากทั้งต่อผู้พูดและผู้ฟังเอง เอาอย่างนี้ครับ ท่านที่ชอบเที่ยวทะเลในช่วงฤดูร้อน จะสังเกตได้ว่าในช่วงเช้า ๆ ท่านสามารถเดินบนทรายด้วยเท้าเปล่าได้สบาย ๆ แต่พอช่วงบ่ายต้น ๆ ท่านจะรู้สึกว่าทรายร้อนมาก ในขณะที่ในช่วงเวลาเดียวกันอุณหภูมิของน้ำทะเลมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมาก ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่า ทรายมีการต่อต้านการเปลี่ยนอุณหภูมิน้อย หรือมี Thermal Inertia ต่ำ ทรายจึงสามารถเก็บรับความร้อนเอาไว้ในตัวเองได้อย่างรวดเร็ว และในช่วงเวลาเย็น ๆ ทรายก็สามารถคายความร้อนออกไปได้อย่างรวดเร็วเช่นกัน ในขณะที่น้ำทะเลจะเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ช้า พูดอีกอย่างหนึ่งก็คือ น้ำทะเลมีความขี้เกียจจะร้อน จึงร้อนขึ้นอย่างช้า ๆ และมีความขี้เกียจจะเย็นจึงเย็นลงช้าๆ พูดอย่างเป็นวิชาฟิสิกส์ของความร้อนก็คือ น้ำทะเลมี Thermal Inertia สูง นั่นเอง
เราได้พูดถึงคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของความร้อนของทราย(หรือของดิน)และของน้ำทะเลมาพอสมควรแล้ว คราวนี้เรามาดูข้อมูลจริงเกี่ยวกับอุณหภูมิของโลกซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้จัดเก็บและศึกษาวิจัยมานานแล้ว ผมขอนำเสนอภาพประกอบ 2 ภาพครับ
ภาพแรกเป็นอุณหภูมิของโลกโดยรวม(ไม่แยกดิน-น้ำ)และของประเทศไทยเราเองด้วย พบว่าในปี 2021 อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกเท่ากับ 1.5 องศาเซลเซียส แต่ของประเทศไทยเราในปี 2019 ได้สูง 1.8 องศาเซลเซียส ผมได้ข้อมูลนี้มาจาก http://berkeleyearth.org/policy-insights/ ซึ่งเพิ่งโพสต์เมื่อวันที่ 12 มกรคม 2565 ท่านที่สนใจลองเข้าไปดูครับ
ภาพที่สองเป็นการแสดงถึงบทบาทของ Thermal Inertia ที่ผมได้กล่าวถึงมาแล้วในตอนต้น ข้อมูลผมได้มาจากบทความของนักวิทยาศาสตร์ที่มีบทบาทสำคัญในการขับเคลื่อนเรื่องการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลก คือ Dr.James Hansen ชาวอเมริกัน ปัจจุบันอายุ 81 ปี
ในภาพที่สอง ผมขออธิบายเป็นข้อ ๆ ดังนี้
1.ในช่วงปี 1900-1970 อุณหภูมิเฉลี่ยของผิวดิน(นึกถึงทรายชายหาดที่กล่าวมาแล้ว)สูงกว่าอุณหภูมิของผิวมหาสมุทรค่อนข้างจะคงที่คือประมาณ 0.2-0.3 องศาเซลเซียส แต่หลังจากปี 1970 อุณหภูมิของทั้งสองส่วนเริ่มต่างกันเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนเพราะว่ามนุษย์ปล่อยก๊าซเรือนกระจกไปห่อหุ้มบรรยากาศโลก อุณหภูมิโลกจึงสูงขึ้น ๆ
2.เพราะ Thermal Inertia ของผิวดินมีน้อยกว่าของมหาสมุทร อุณหภูมิของพผิวดินจึงสูงกว่าของมหาสมุทร นับวันความแตกต่างของอุณหภูมิของสองส่วนนี้ยิ่งมากขึ้น
3.ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิของผิวดินและของมหาสมุทรมากขึ้นโอกาสที่จะเกิดพายุขั้นรุนแรงก็มากขึ้น รวมถึงกระแสน้ำในมหาสมุทรก็เปลี่ยนไป ส่งผลต่อความอยู่รอดของสัตว์น้ำและสิ่งมีชีวิตทั้งโลก ทั้งบนบกและในมหาสมุทร
4.ปี 2021 อุณหภูมิเฉลี่ยของพื้นดินได้เกิน 1.5 องศาเซลเซียสแล้ว แต่อุณหภูมิของผิวมหาสมุทรประมาณ 0.77 องศาเซลเซียส จากกราฟ เราสามารถประมาณได้ว่าในปี 2031 อุณหภูมิของผิวดิน และของผิวมหาสมุทรจะเท่ากับ 2.03 และ 0.88 องศาเซลเซียส ตามลำดับ
มันได้สูงกว่าเป้าหมาย 1.5 องศาเซลเซียสในปี 2100 เรียบร้อยโรงเรียนองค์การสหประชาชาติแล้ว
อนึ่ง จากบทความชิ้นก่อน ผมได้เสนอข้อมูลว่า ปริมาณความร้อนจากดวงอาทิตย์ที่ไม่สามารถออกไปจากบรรยากาศโลกได้ เนื่องจากก๊าซเรือนกระจกปิดกั้นไว้นั้นมีจำนวนมหาศาล ในจำนวนนี้ร้อยละ 90 จะถูกสะสมไว้ในมหาสมุทร ประกอบกับมวลของมหาสมุทรเองก็มีมหาศาล แล้วอะไรจะเกิดขึ้น หากความร้อนนี้ “ระเบิด” ออกมา
Don’t Look Up : ภาพยนตร์เสียดสีสังคมในยุค “โลกร้อน”
ผมขอจบบทความนี้ด้วยข้อคิดที่น่าสนใจของ Dr.James Hansen ว่า การที่อุณหภูมิของมหาสมุทรร้อนขึ้นช้ากว่าของผิวดินอันเนื่องมาจาก Thermal Inertia มีทั้งข้อเสียและข้อดี ที่ว่าเป็นข้อเสียก็เพราะว่าทำให้มนุษย์ไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกได้ตามความเป็นจริงจนกว่าภัยพิบัติที่รออยู่ข้างหน้าได้เกิดขึ้นแล้ว สำหรับข้อดีก็คือทำให้มนุษย์มีเวลาในการแก้ไข ซ่อมแซมปัญหาต่างๆ ถ้าเรามีปัญญา
ผมเองเชื่อมั่นว่า มนุษย์เรามีปัญญาและมีเทคโนโลยีพร้อมแล้วที่จะหันหลังให้การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในทันที แต่ต้องยอมรับว่าเรายังไม่มีปัญญามากพอที่จะทำให้สังคมรู้เท่าทันเล่ห์เททุบายของพ่อค้าพลังงานฟอสซิลครับ อาจเป็นเพราะ Social Inertia
