อัลบั้มภาพการเรียนการสอนอยู่ที่นี่ครับ

ถ้าสงสัยว่าไม่เห็นรูปหรือวิดีโอ เข้าไปดูที่เว็บ https://witpoko.com/ นะครับ ส่วนใหญ่ถ้าอ่านในเมล์จะไม่เห็นวิดีโอครับ

(คราวที่แล้วเรื่อง  “กลนิ้วนางจอมดื้อและความเฉื่อยของเหรียญ” นะครับ)

วันอังคารที่ผ่านมานี้ผมไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์กับเด็กๆกลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิครับ สำหรับเด็กประถมเราได้คุยกันเรื่องขนาดโลกเทียบกับดวงอาทิตย์ และระยะห่างที่ไกลมากอย่างที่คนส่วนใหญ่คาดไม่ถึง ทำไมเราเห็นดวงอาทิตย์สีเหลืองหรือแดงทั้งๆที่จริงๆแล้วดวงอาทิตย์ร้อนมากจนเป็นสิขาว เราได้ดูภาพลวงตาหลายแบบเพื่อเตือนสติว่าพวกเราถูกประสาทสัมผัสและสมองหลอกได้ง่ายมาก ถ้าจะป้องกันการหลอกตัวเอง เราต้องวัดและบันทึกสิ่งต่างๆด้วยอุปกรณ์ที่ไม่ถูกหลอกง่ายๆ สำหรับเด็กอนุบาลสามผมไปสอนวิธีทำของเล่นคอปเตอร์กระดาษครับ

เริ่มแรกเด็กประถมได้ดูลูกโฟมกลมๆสีขาว เส้นผ่าศูนย์กลาง 10 เซ็นติเมตรมาให้เด็กๆดู ให้สมมุติว่าเป็นดวงอาทิตย์ ผมถามเด็กๆว่าถ้าลูกกลมๆนี่คือดวงอาทิตย์ โลกจะมีขนาดสักเท่าไร เด็กๆก็ทำไม้ทำมือกะประมาณขนาดโลกให้เล็กๆกว่าดวงอาทิตย์ สักพักผมก็เฉลย โดยเอาถุงเม็ดโฟมเล็กๆมาให้ดู บอกว่าเม็ดโฟมสีฟ้าหนึ่งอันคือขนาดโลก เด็กๆก็ตื่นเต้นกันเพราะไม่คิดว่าโลกจะเล็กกว่าดวงอาทิตย์อย่างนั้น

ลูกโฟมสีขาวแทนดวงอาทิตย์ เม็ดโฟมเล็กๆสีฟ้าหนึ่งเม็ดแทนโลกครับ

ผมบอกเด็กๆว่าเส้นผ่าศูนย์กลางดวงอาทิตย์จะใหญ่ประมาณ 100 เท่าของโลก (จริงๆคือ 109 เท่า) ดังที่เห็นขนาดลูกบอลโฟมและเม็ดโฟม

ภาพวาดเปรียบเทียบขนาดดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ครับ โลกคืออันกลมๆเล็กๆอันที่สามจากทางซ้าย

จากนั้นผมก็ให้เด็กๆเดาว่าแล้วโลกห่างจากดวงอาทิตย์เท่าไร เด็กๆส่วนใหญ่จะคิดว่าไม่ไกลมาก คือห่างแค่ช่วงแขนหรือไม่กี่ช่วงแขน (ตามรูปที่เห็นในหนังสือทั่วไป) ผมบอกว่าจริงๆแล้ว ระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์จะยาวประมาณ 100 เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางดวงอาทิตย์ด้วย (จริงๆคือ 107 เท่า) ดังนั้น ถ้าลูกบอลโฟมคือดวงอาทิตย์และมีขนาด 10 เซ็นติเมตร เม็ดโฟมสีฟ้าที่แทนโลกต้องห่างออกไปประมาณสิบเมตร (ถึง 11 เมตร)  จากนั้นผมก็เอาเม็ดโฟมสีฟ้าเดินออกห่างจากโฟมสีขาวไป 16 ก้าวเนื่องจากแต่ละก้าวของผมยาวประมาณ 70 เซ็นติเมตร ทุกคนที่เห็นขนาดและระยะทางอย่างนี้ต่างก็ประหลาดใจ ว่าไกลจริงๆ และโลกก็เล็กจริงๆ

สำหรับเด็กโต ผมเพิ่มคำถามว่าแล้วรู้ไหมว่าดาวฤกษ์อันต่อไปจะห่างออกไปแค่ไหนถ้าดวงอาทิตย์และโลกมีขนาดเท่านี้ เด็กๆคิดว่าห่างไปเป็นร้อยเมตร

ผมเฉลยว่า ดาวฤกษ์ที่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดมีชื่อว่า Proxima Centauri (พร็อกซิม่า เซ็นทอรี) แสงต้องใช้เวลาเดินทางสี่ปีกว่าๆถึงจะไปถึง เทียบกับแสงใช้เวลาแปดนาทีกว่าๆถึงจะไปถึงดวงอาทิตย์ ถ้าเทียบระยะทางกันด้วยอัตราส่วนลูกบอลโฟมแทนดวงอาทิตย์ ดาวนี้จะห่างไปประมาณ 2,600 กิโลเมตร หรือเท่ากับระยะทางจากกรุงเทพไปตอนใต้ของญี่ปุ่น (หรือเลยฮ่องกงไปอีก 1,000 กิโลเมตร)

คำถามเพิ่มเติมสำหรับเด็กโตก็คือ ทำไมเราเห็นดวงอาทิตย์เป็นสีเหลืองหรือแดง และยิ่งแดงมากเวลาดวงอาทิตย์ขึ้นหรือตก ดวงอาทิตย์เปลี่ยนสีหรือไม่

หลังจากเด็กๆงงแป๊บนึง ผมก็เล่าให้ฟังว่าจริงๆแล้วถ้าเราดูดวงอาทิตย์จากอวกาศ ดวงอาทิตย์จะดูมีสีขาว เพราะดวงอาทิตย์ร้อนมาก ที่ผิวร้อนประมาณห้าพันหกพันองศาเซลเซียส ถ้าเราสังเกตเทียน เตาและเหล็กร้อน เราจะเห็นว่าตอนร้อนไม่มากจะมีสีแดงๆเหลืองๆ ถ้าร้อนมากๆจะมีสีขาวๆ ความจริงสีขาวนี่คือสิ่งที่ตาและสมองเราเห็นเวลาเราเห็นสีรุ้งทั้งหลายพร้อมๆกัน ในแสงอาทิตย์ก็เหมือนกัน มีแสงสีรุ้งทั้งหลายรวมกับแสงที่เรามองไม่เห็นด้วย

คราวนี้เวลาแสงอาทิตย์วิ่งเข้ามาในอากาศรอบๆโลก แสงสีต่างๆบางส่วนก็จะโดนโมเลกุลอากาศแล้วกระเด้งไปมา แสงพวกสีม่วงครามน้ำเงินเขียวจะไปยุ่งกับโมเลกุลอากาศมากกว่าแสงพวกเหลืองๆแดงๆ ทำให้ปริมาณแสงพวกม่วงครามน้ำเงินเขียวไปกระจัดกระจายในอากาศมากกว่าพวกแสงเหลืองๆแดงๆ ทำให้ท้องฟ้ามีสีฟ้าๆอันเนื่องมาจากแสงเหล่านั้นกระจัดกระจายเยอะ เจ้าแสงพวกเหลืองๆแดงๆวิ่งผ่านอากาศมาเข้าตาหรือกล้องเราได้มาก เราก็เลยเห็นดวงอาทิตย์เป็นสีเหลืองๆแดงๆ สาเหตุที่เราเห็นดวงอาทิตย์เป็นสีแดงตอนขึ้นหรือตกก็เพราะว่าเวลาช่วงนั้นแสงจะวิ่งผ่านอากาศมากกว่าตอนเวลาเที่ยงๆทำให้สีพวกม่วงครามน้ำเงินเขียวกระจายไปได้มากขึ้น และพวกสีเหลืองก็กระจายมากกว่าตอนเที่ยงเพราะวิ่งผ่านอากาศมากกว่า เลยเหลือสัดส่วนสีแดงมาเข้าตาเราเยอะขี้นครับ

เปรียบเทียบการกระจัดกระจายของแสงสีต่างๆครับ พวกฟ้าๆม่วงๆจะกระจายกว่าพวกแดง

ภาพหลังดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้าไปครับ จะเห็นว่าแสงที่วิ่งผ่านอากาศเยอะๆ (ด้านล่างของภาพ) จะเหลือเป็นสีแดงเยอะ ส่วนสีฟ้าข้างบนมันเกิดจากการกระจายของสีฟ้าที่เด้งไปเด้งมาหลายรอบแล้ว เป็นสีฟ้าทั่วๆ

ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับดวงอาทิตย์ดูได้จากที่นี่นะครับ

หลังจากพูดคุยเรื่องดวงอาทิตย์และโลกเสร็จ เด็กๆก็ได้ดูภาพลวงตาต่างๆหลายแบบ เพื่อย้ำเตือนว่าพวกเราถูกหลอกด้วยประสาทสัมผัสและสมองง่ายแค่ไหน

ก่อนอื่นเราดูรูปนี้กันครับ

ทุกคนเห็นได้ชัดเจนว่าสี่เหลี่ยมข้างบนมืดกว่าสี่เหลี่ยมข้างล่างมาก แต่พอเอาอะไรไปบังตรงกลาง เราจะพบว่าทั้งสองที่สีใกล้เคียงกันมาก (ลองเอานิ้วทาบจอดูครับ)

ผมเอาภาพเดียวกัน แต่วาดสีเหลืองและสีดำทับบริเวณตรงกลางครับ ความสว่างดูเปลี่ยนไปอย่างชัดเจน

สาเหตุที่เราเห็นอย่างนี้ก็เพราะว่าการมองเห็นของเรา เกิดจากการวาดภาพประมวลผลในสมอง สมองพิจารณาสิ่งแวดล้อมหลายอย่างก่อนที่จะเดาว่าภาพที่เราเห็นควรจะเป็นอย่างไร แสงและเงาต่างๆมีส่วนสำคัญที่เราจะคิดว่าควร”เห็น”อะไรครับ

ต่อมาเด็กๆก็ได้ดูขนาดของวงกลมตรงกลางที่ดูเหมือนเปลี่ยนไปมาเมื่อวงกลมรอบๆเปลี่ยนขนาดครับ ผมถามเด็กๆว่าจะรู้ได้อย่างไรว่าขนาดวงกลมตรงกลางเปลี่ยนหรือไม่เปลี่ยน มีเด็กบางคนเสนอว่าให้วัดขนาดดูครับ พอผมเอาไม้บันทัดไปทาบก็พบว่าขนาดของวงกลมตรงกลางไม่เปลี่ยนจริงๆ

ได้เห็นภาพลวงตาว่าขนาดของรถไม่เท่ากัน แต่ถ้าใช้ไม้บันทัดวัดมันก็มีขนาดเท่ากันครับ สาเหตุที่เรามองว่าไม่เท่ากันก็เพราะเราเห็นรูปถนนที่แสดงว่ารถคันขวาสุดต้องอยู่ไกลจากเราที่สุด มันจึงควรใหญ่ที่สุดครับ:

ได้ดูภาพนี้ที่ถ้าเราเอามือปิดตรงกลาง หรือข้างๆ จะทำให้ดูเหมือนภาพเคลื่อนไหวเร็วหรือช้าต่างกันครับ:

ได้ดูภาพนักเต้นรำว่าหมุนทวนเข็มหรือตามเข็มนาฬิกาครับ:

เราสามารถเห็นว่าเธอหมุนได้ทั้งตามเข็มและทวนเข็มเลยครับ เพราะสมองพยายามแปลการเคลื่อนที่ของเงาแบนๆให้เป็นสิ่งของสามมิติ

มีคนทำภาพนักเต้นรำโดยใส่เส้นสีต่างๆให้บอกใบ้สมองว่าควรตีความว่าหมุนแบบไหน วิธีดูคือพยายามมองไปที่รูปซ้ายหรือขวา แล้วค่อยมองคนตรงกลาง คนตรงกลางจะหมุนตามรูปซ้ายหรือขวาที่เรามองครับ:

เด็กๆได้เปรียบเทียบว่าหอคอยอันไหนเอียงกว่ากันครับ:

คนส่วนใหญ่จะคิดว่าอันขวาเอียงกว่านะครับ แต่เมื่อเด็กๆทดลองวัดทดลองทาบดูจะพบว่าทั้งสองอันเป็นรูปเดียวกันครับ เอียงเท่าๆกัน อันนี้เกิดเพราะในโลกสามมิติ ของที่ขนานกันเมื่อเรามองดูจะเห็นว่าลู่เข้าหากันครับ เช่นถนนไกลๆ หรือรางรถไฟไกลๆ พอเราเห็นรูปหอคอยที่ไม่ลู่เข้าหากัน เราเลยคิดว่าอันหนึ่งมันเอียงกว่าอีกอันครับ

ภาพเด็กๆวัดและทาบหอคอยครับ:

เด็กโตได้ดูภาพที่พิมพ์บนกระดาษแบบบิดๆเบี้ยวๆแต่เมื่อมองผ่านตาข้างเดียวหรือกล้องจะดูเหมือนภาพสามมิติด้วยครับ (ภาพพวกนี้เรียกว่า Anamorphic Illusion) ครับ เด็กๆได้ดูของที่จัดวางเรียงไว้แล้วมองด้วยมุมๆหนึ่งแล้วดูเป็นของอีกอย่างหนึ่ง (เรียกว่า Forced Perspective) ได้ดูโฆษณารถและแว่นที่ใช้หลักการนี้ด้วย สาเหตุที่เราเห็นอย่างนี้ได้ก็เพราะสมองพยายามคิดว่าภาพสองมิติบนจอรับภาพหลังตาที่เห็นมันคือวัตถุสามมิติแบบไหนนั่นเองครับ บางครั้งก็คิดไม่ตรงกับความเป็นจริง

ผมย้ำให้เด็กๆฟังว่าเนื่องจากเราถูกหลอกได้ง่ายมาก เราจึงต้องระมัดระวังในการเชื่อต่างๆครับ ต้องพยายามหาหลักฐาน หาวิธีตรวจสอบสิ่งต่างๆเพื่อป้องกันไม่ให้หลอกตัวเอง รู้จักใช้เครื่องมีอชั่งตวงวัดเพื่อเข้าใจสิ่งต่างๆเป็นปริมาณที่ไม่เกี่ยวของกับการมั่วของสมองเราครับ

สำหรับเด็กๆอนุบาลสามโรงเรียนบ้านพลอยภูมิผมสอนทำของเล่นจากกระดาษคือทำคอปเตอร์กระดาษครับ เอากระดาษมาตัดเป็นสี่เหลี่ยมผืนผ้ามาตัดตามรูปข้างล่างแล้วพับแล้วปล่อยจากที่สูงให้มันหมุนๆครับ

พอทำให้ดูเสร็จก็ให้เด็กๆทำกันเองเป็นการหัดทำของเล่นเองครับ

ต่อไปนี้คือบรรยากาศและบันทึกการเรียนรู้ของเด็กๆครับ อัลบั้มเต็มอยู่ที่นี่นะครับ