วันนี้ผมแนะนำเด็กใหม่มัธยมต้นให้รู้จักหนังสือ  The Art of Thinking Clearly ซึ่งเขียนโดยคุณ Rolf Dobelli โดยเราจะอ่านเรื่องเกี่ยวกับ Cognitive Biases (การทำงานของสมองพวกเราที่อาจทำให้เราเข้าใจความจริงรอบๆคลาดเคลื่อนไป) โดยเด็กๆจะอ่านกันสัปดาห์ละบทเป็นการบ้านเพื่อเข้าใจเนื้อหาและฝึกหัดการใช้ภาษาอังกฤษไปด้วย (เด็กรุ่นที่แล้วเคยรู้จักกันไปที่ https://witpoko.com/?p=5805 ครับ)

จากนั้นเด็กๆก็พยายามออกแบบการทดลองเพื่อหาว่าเมื่อเราออกกำลังกาย เราต้องหายใจมากกว่าปกติมากแค่ไหน เด็กๆคุยและตกลงกันว่าขั้นตอนการทดลองจะเป็นอย่างไร ในที่สุดก็ตกลงกันว่าจะวัดปริมาณอากาศที่ใช้หายใจและชีพจรตอนร่างกายปกติและหลังจากพึ่งออกกำลังกายครับ เด็กๆใช้วิธีเป่าลมหายใจออกแทนที่น้ำในขวดแบบสัปดาห์ที่แล้ว การออกกำลังกายของเด็กๆก็มีหลายประเภทคือกระโดดตบ 30 วินาที วิ่งซอยเท้า 5 นาที และวิ่ง 100 เมตรครับ

ผลที่ได้หลากหลายเป็นช่วงกว้างมาก แต่ค่าเฉลี่ยคือเวลาออกกำลังกายเหนื่อยๆจะใช้อากาศมากกว่าตอนอยู่เฉยๆ 3 เท่า และหัวใจเต็นเร็วขึ้นเกือบ 2 เท่า ข้อมูลที่วัดมาอยู่ในลิงก์นี้ครับ

ผมให้เด็กๆพิจารณาความไม่แน่นอนต่างๆที่อาจทำให้คำตอบเราผิดพลาด และให้คิดว่าตรงไหนที่เราจะพยายามปรับปรุงได้บ้าง การบ้านสำหรับครั้งหน้าคือหาทางตอบคำถามนี้ด้วยการทดลองที่ต่างออกไปเพื่อดูว่าได้คำตอบประมาณเดียวกันไหมครับ

ภาพบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่อัลบั้มนี้ครับ

วันนี้เป็นวันแรกของการเปิดเรียนวิทย์ม.ต้นครับ ผมคุยกับเด็กๆว่าการคิดแบบวิทยาศาสตร์คืออะไร และให้เด็กๆทดลองหาปริมาณอากาศที่เราหายใจในหนึ่งนาที

เริ่มแรกเราคุยกันว่าเราเป็นส่วนเล็กๆอยู่ในจักรวาลอันกว้างใหญ่ก่อนครับ เริ่มด้วยภาพ Pale Blue Dot

Pale Blue Dot คือภาพโลกที่ถ่ายจากยาน  Voyager 1 เมื่อห่างไป 6 พันล้านกิโลเมตร (=40 เท่าระยะทางจากโลกไปดวงอาทิตย์) ขนาดของโลกในภาพเล็กกว่าจุดๆหนึ่งด้วยครับ:

เชิญฟังเสียง Carl Sagan บรรยายภาพนั้นกันครับ (แบบมีซับไทย):

มนุษย์พบว่าจักรวาลที่เราอยู่ มีกฎเกณฑ์การทำงานต่างๆที่มนุษย์ค้นพบและเขียนเป็นความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ได้ เช่นกฎแรงโน้มถ่วงที่ไอแซค นิวตันค้นพบในปี 1687 ซื่งอธิบายการเคลื่อนที่ของสิ่งของที่ตกบนโลก ดวงจันทร์โคจรรอบโลก โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ฯลฯ

ความรู้ใหม่ๆทางวิทยาศาสตร์เกิดจากการเดา (สร้างสมมุติฐาน, hypothesis) แล้วดูว่าถ้าเราเดาถูกต้องแล้วเราคาดว่าจะพบหรือไม่พบอะไรบ้าง (prediction) แล้วตรวจสอบสิ่งที่คาดด้วยการทดลองและสังเกตการณ์ต่างๆ (experiment, observation) ว่าถูกหรือผิด ถ้าผิดก็ไปปรับปรุงการเดาใหม่ ถ้าถูกก็เก็บความรู้ไว้ใช้ก่อน องค์ความรู้ที่รวบรวมไว้ถ้ามีประโยชน์สามารถอธิบายปรากฎการณ์ต่างๆได้กว้างขวางถูกต้องแม่นยำ ก็จะถูกเรียกว่าทฤษฎี (theory) แล้วเราเก็บไว้ใช้จนกระทั่งมีทฤษฎีที่แม่นยำกว่ามาใช้แทน เมื่อทำอย่างนี้วนไปเรื่อยๆความรู้ที่ถูกต้องก็จะสะสมมากขึ้น ความรู้ที่คลาดเคลื่อนหรือผิดก็จะลดลง ทำให้ในระยะยาวเราเข้าใจสิ่งต่างๆได้อย่างถูกต้องมากขึ้น ความรู้ว่ากฎเกณฑ์ธรรมชาติเป็นอย่างไรทำให้เราสามารถสร้างเทคโนโลยีต่างๆด้วยกฎเกณฑ์เหล่านั้นได้เช่นเครื่องกล เครื่องไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ

ตัวอย่างทฤษฎีที่แม่นยำกว่าทฤษฎีเดิมก็เช่นความคิดของไอน์สไตน์เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงที่เกิดจากกระบวนการที่มวลทำให้ระยะทางและเวลารอบๆมันบิดตัว ทฤษฎีของนิวตันและไอน์สไตน์จะให้คำตอบเหมือนๆกันในบริเวณที่แรงโน้มถ่วงไม่มากเท่าไร แต่ในบริเวณที่แรงโน้มถ่วงมากๆคำตอบจากทฤษฏีของไอน์สไตน์จะให้คำตอบที่ถูกต้องมากกว่า

เวลาครึ่งหลังที่เหลือเด็กๆพยายามทดลองเพื่อหาคำตอบว่าเราหายใจเอาอากาศเข้าออกในร่างกายเราเท่าไรในหนึ่งนาที มีการเสนอให้หายใจเข้าทางจมูกแล้วหายใจออกทางปากใส่ถุงแล้ววัดปริมาตรถุง หรือหายใจออกผ่านหลอดให้อากาศไปแทนที่น้ำแล้วชั่งน้ำหนักน้ำที่หายไปครับ เราได้ค่าเฉลี่ยของห้องประมาณ 5 ลิตรต่อนาที ภาพกิจกรรมอยู่ที่อัลบั้มนี้ครับ