สัปดาห์นี้กลุ่มบ้านเรียนปฐมธรรมและอนุบาลบ้านพลอยภูมิเปิดเทอมแล้วครับ ผมเลยได้ไปทำกิจกรรมวิทยาศาสตร์มา เด็กประถมได้ดูเพชรระเบิดเพราะถูกกดทับ ได้ดูภาพลวงตาต่างๆ ได้คุยกันว่าหนังสามมิติทำงานอย่างไร ได้ทดลองว่าการจดจ่อกับสิ่งหนึ่งทำให้เราพลาดสิ่งอื่นๆได้มากแค่ไหน ได้ฟังเสียงรอบทิศทาง (Holophonics/Binaural recording) ผ่านหูฟัง ได้ทดลองไขว้นิ้วแล้วแตะจมูกจนรู้สึกว่ามีจมูกสองอัน (Aristotle illusion) ได้คุยกันว่าสมองเราต้องพยายามตีความสัญญาณต่างๆที่จำกัดและไม่ค่อยสมบูรณ์จากทางประสาทสัมผัสต่างๆแล้วคิดคำนวณว่าสภาพแวดล้อมที่ประสาทสัมผัสตรวจสอบมาน่าจะเป็นอย่างไร โดยทั่วไปสมองก็ทำหน้าที่ได้ดีใช้ได้เพราะผ่านการคัดเลือกพันธุ์โดยธรรมชาติมานาน แต่ก็ยังทำงานผิดพลาดได้เยอะเพราะมีข้อจำกัดอยู่มาก เด็กอนุบาลได้ทดลองเล่นกลน้ำไม่หกเพราะแรงดันอากาศสองแบบครับ

(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ คราวที่แล้วเรื่อง “แสง สีรุ้ง ปริซึม การสะท้อนภายใน ใยแก้วนำแสง ปรับปรุงปืนลม” ครับ)

สำหรับเด็กประถมต้นผมให้ดูคลิปนี้ครับ เป็นการบีบอัดเพชรด้วยแรงมากๆ

ปกติเราจะเข้าใจว่าเพชรเป็นสิ่งที่แข็งมาก ซึ่งก็จริง เพราะถ้าเอาเพชรไปขูดกับสิ่งต่างๆ จะทำให้เกิดรอยขูดขีดบนสิ่งนั้นๆเพราะเพชรแข็งกว่า แต่เพชรสามารถแตกได้ถ้าถูกทุบหรือบีบมากๆ เพราะมันเปราะ นอกจากนี้เพชรยังสามารถเผาไหม้ในอากาศได้ถ้าอุณหภูมิสูงพอครับ

จากนั้นเราก็เข้าเรื่องหลักกัน โดยปกติเมื่อเริ่มเทอมใหม่ ผมจะพยายามปลูกฝังให้เด็กๆรู้ว่าเรามีข้อจำกัดในการรับรู้แค่ไหน สมองถูกหลอกง่ายแค่ไหน เทอมนี้ก็เช่นกัน ผมให้เด็กๆดูภาพเคลื่อนที่อันนี้ครับ

ผมถามเด็กๆว่าเห็นอะไร เด็กๆก็บอกว่าเห็นผู้หญิงหมุนไปมาสลับกันไประหว่างทวนเข็มและตามเข็มนาฬิกา ผมจึงบอกว่าจริงๆของที่เราเห็นมันเป็นจุดขาวๆบนพื้นดำที่เปลี่ยนไปมาบนจอแบนๆเท่านั้นเอง แต่ตาและสมองเราเอาข้อมูลเหล่านี้เข้าไปแล้วมโนวาดรูปสามมิติในหัวเราให้ขยับไปมาด้วย จะเห็นได้ว่าสมองเรามีหน้าที่สำคัญในการแปรสัญญาณจากประสาทสัมผัสเพื่อพยายามบอกว่าเรากำลังพบอะไรอยู่

ต่อไปก็ดูภาพนี้ครับ:

ถ้าดูภาพกลาง เราบางคนจะเห็นผู้เหญิงหมุนตัวทวนเข็มนาฬิกา บางคนจะเห็นตามเข็ม และบางทีเราก็จะเห็นเปลี่ยนทิศทางด้วย สาเหตุก็เพราะว่าตาและสมองเราพยายามใช้ข้อมูลเงาสีดำๆเพื่อสร้างภาพในหัวว่าเรากำลังเห็นผู้หญิงในสามมิติที่กำลังหมุนตัวอยู่ แต่ผู้หญิงที่หมุนไม่ว่าตามหรือทวนเข็มก็จะมีเงาสีดำๆเหมือนกัน ทำให้สมองเราสับสนเพราะตีความได้ทั้งสองอย่าง

ถ้าเราดูภาพซ้ายหรือขวาที่มีลายเส้นสีน้ำเงิน แดง และขาว สมองจะไม่สับสน เพราะลายเส้นให้ข้อมูลเพิ่มเติมว่าควรจะหมุนไปด้านไหน และถ้าเรามองซ้ายหรือขวาแล้วไปมองตรงกลาง เราก็จะเห็นภาพตรงกลางหมุนเหมือนภาพซ้ายหรือขวาที่เราพึ่งมองด้วยครับ

ผมบอกเด็กๆว่าดีนะที่สมองเราหลอกง่ายอย่างนี้ ทำให้เรามีหนังสามมิติดู และในอนาคตอันใกล้จะมี Virtual Reality เล่นด้วย

ผมถามเด็กๆว่ารู้ไหมว่าหนังสามมิติทำงานอย่างไร เด็กๆบอกว่าต้องใส่แว่นพิเศษ ถ้าถอดแว่นดูจะเห็นภาพซ้อนๆกัน ผมบอกว่าใช่แล้ว บนจอฉายจะมีภาพสองภาพซ้อนกันอยู่ แว่นจะบังคับให้ภาพหนึ่งเข้าตาซ้าย อีกภาพเข้าตาขวา ผมให้เด็กเอานิ้วขึ้นมาหนึ่งนิ้วไว้ข้างหน้าให้ห่างจากหน้าสักฟุตสองฟุตแล้วปิดตาหนึ่งข้างเพื่อมองนิ้ว แล้วสลับปิดตาอีกข้างไปมา จะเห็นว่าภาพที่เห็นด้วยตาแต่ละข้างจะไม่เหมือนกัน หนังสามมิติก็ทำงานด้วยหลักการนี้ โดยฉายภาพสำหรับแต่ละตาไปที่จอพร้อมๆกัน แต่ใช้แสงที่สั่นในแนวต่างกัน (Polarization) เช่นภาพสำหรับตาซ้ายอาจจะใช้แสงสั่นในแนวตั้งและภาพสำหรับตาขวาใช้แสงสั่นในแนวนอน แล้วใช้แว่นที่เลนส์แต่ละข้างให้แสงที่สั่นเฉพาะแนวตั้งหรือแนวนอนผ่าน ให้ภาพสำหรับตาซ้ายเข้าตาซ้าย ภาพสำหรับตาขวาเข้าตาขวา แล้วสมองเราก็จะประมวลภาพทั้งสองเข้าด้วยกันเป็นภาพสามมิติในหัวเรา

ต่อไปผมก็ให้เด็กๆดูคลิปนี้ครับ ให้จ้องที่กากบาทตรงกลาง แนะนำให้เล่นตามก่อนอ่านต่อไปนะครับ:

เวลาเราจ้องที่กากบาทตรงกลาง เราจะเห็นหน้าดาราข้างๆบิดเบี้ยวเป็นสัตว์ประหลาด (ทั้งๆที่ถ้ามองภาพข้างๆ ภาพก็ดูปกติดี) นักวิทยาศาสตร์คาดว่าเนื่องจากตาเราจะเห็นชัดในบริเวณเล็กๆที่จ้องเท่านั้น ภาพจากบริเวณอื่นๆจะไม่ชัดมีข้อมูลไม่สมบูรณ์ สมองก็พยายามตีความว่าภาพจากบริเวณอื่นๆหน้าตาเป็นอย่างไร ทำให้เห็นบิดเบี้ยวครับ  ผมบอกเด็กๆว่าความรู้จากเรื่องนี้ใช้ไล่ผีได้ คือถ้าเห็นอะไรแปลกๆข้างตาเหมือนผีให้หันไปมองชัดๆ แล้วผีจะหายไปเอง

เด็กประถมต้นได้ดูคลิปนี้ ให้พยายามนับว่าทีมเสื้อขาวส่งลูกบาสกี่ครั้งครับ แนะนำให้พยายามนับตามนะครับ:

คนส่วนใหญ่ก็จะนับได้สิบกว่าครั้งครับ แต่เกินครึ่งจะตั้งใจนับจนไม่เห็นคนแต่งชุดกอริลล่าเดินผ่านมาครับ เวลาสมองพยายามตั้งใจทำอะไรบางอย่างจะพลาดสิ่งอื่นๆได้เยอะ นี่เป็นเหตุผลที่เราไม่ควรโทรศัพท์หรือส่งข้อความตอนขับรถครับ

เด็กประถมปลายได้ดูคลิปรวบรวมภาพลวงตาหลายแบบครับ:

ในคลิปเราจะเห็นข้อผิดพลาดในการเห็นสี เห็นหน้า และการเคลื่อนไหวครับ

นอกจากภาพลวงตาต่างๆแล้ว เด็กๆได้ทดลองฟังเสียงจากคลิปนี้ด้วยหูฟัง ให้เด็กๆหลับตาแล้วพยายามชี้ว่าแหล่งเสียงอยู่ที่ไหน:

https://www.youtube.com/watch?v=oPTa4_HrPhs

คลิปเด็กๆพยายามหาแหล่งเสียงด้วยหูครับ:

การอัดเสียงเป็นแบบ biaural recording คือการใส่ไมโครโฟนสองอันไว้ที่หูของหุ่นจำลองหัวคน เวลาคนมาฟังด้วยหูฟังจึงได้มิติดีมาก

ผมปิดท้ายด้วยสิ่งที่เรียกว่า Aristotle Illusion ครับ ให้เด็กๆหลับตา ไขว้นิ้วชี้และนิ้วกลาง  แล้วเอานิ้วทั้งสองไปแตะสิ่งต่างๆเช่นปลายจมูกครับ จะรู้สึกแปลกว่ามีจมูกสองอัน เพราะสมองลืมไปว่าสัญญาณจากปลายนิ้วมันไขว้กันอยู่ครับ

สาเหตุที่ให้เด็กๆเล่นกับภาพลวงตา เสียงสามมิติ และนิ้วไขว้ก็เพราะอยากให้เด็กๆซึมซับเข้าไปว่าสมองเราต้องพยายามเข้าใจสิ่งแวดล้อมภายนอกผ่านสัญญาณต่างๆจากประสาทสัมผัส สัญญาณต่างๆเหล่านี้บางทีก็คุมเครือ ขัดแย้งกันเอง หรือไม่สมบูรณ์ครับ สมองก็ต้องพยายามทำให้ดีที่สุดให้เข้าใจว่าสภาพแวดล้อมเป็นอย่างไร พวกเราเป็นสิ่งมีชีวิตที่ได้รับการคัดเลือกพันธุ์ตามธรรมชาติมาเป็นพันล้านปีแล้ว ทำให้ระบบเข้าใจสิ่งแวดล้อมทำงานได้ดีพอสมควร แต่ก็ยังมีจุดบกพร่องอีกเยอะที่สามารถทำให้สมองงงหรือตีความผิดๆได้ครับ

สำหรับเด็กอนุบาลสามทับหนึ่ง โรงเรียนอนุบาลบ้านพลอยภูมิ ผมให้ทดลองหัดเล่นกลน้ำไม่หกจากแก้วและน้ำไม่ผ่านตะแกรงครับ

วิธีทำกลน้ำไม่หกจากแก้วก็คือเอาแก้วใส่น้ำ เอาแผ่นพลาสติกหรือกระดาษแข็งเรียบๆมาปิด แล้วกลับแก้วให้คว่ำลง แผ่นพลาสติกหรือกระดาษแข็งที่ปิดไว้ก็จะติดอยู่และน้ำก็ไม่หกจากแก้วครับ ดูแก้วขวาในภาพข้างล่างที่มีพลาสติกสีดำติดอยู่นะครับ

สำหรับกลน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง เราเอาตะแกรงร่อนแป้งที่เป็นรูๆมาให้เด็กๆทุกคนดูว่ามีรู เทน้ำใส่ก็ไหลผ่าน เป่าก็มีลมผ่าน แล้วเอาน้ำใส่แก้ว เอาตะแกรงวางข้างบน เอามือปิดด้านบนของตะแกรงให้คลุมปากแก้วด้านล่างไว้ แล้วพลิกเร็วๆให้แก้วใส่น้ำคว่ำอยู่ด้านบนตะแกรง เราจะพบว่าน้ำในแก้วไม่ไหลผ่านตะแกรงลงมาครับ ทั้งนี้ก็เพราะน้ำที่ติดกับตะแกรงมีแรงตึงผิวไม่แตกออกเป็นเม็ดน้ำเล็กๆ ทำให้ความดันอากาศภายนอกต้านไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมาครับ ผมเคยทำคลิปวิธีทำไว้ที่ช่องเด็กจิ๋วและดร.โก้ครับ:

กลทั้งสองแบบมีหลักการคล้ายกันที่ว่าอากาศภายนอกแก้วมีความดันมากพอที่จะรับน้ำหนักน้ำไม่ให้หกออกมาครับ ในกรณีตะแกรงจะใช้แรงตึงผิวของน้ำรับแรงจากความดันอากาศแทนแผ่นพลาสติกในอีกกรณีหนึ่งครับ

เด็กๆหัดทำกันใหญ่ครับ ได้ข่าวว่าหลายๆคนไปเล่นให้พ่อแม่ดูที่บ้านด้วยครับ: