วิทย์ม.ต้น: ข่าวดาวศุกร์, ศีลธรรมเก่าแก่กว่าคน, Prisoner’s dilemma, กาลักน้ำทำงานในสถานีอวกาศได้ไหม

วันนี้เราคุยกันเรื่องเหล่านี้ครับ:

1. ข่าวนักดาราศาสตร์ค้นพบหลักฐานที่อาจจะบ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ รายละเอียดอ่านได้ที่ Phosphine gas in the cloud decks of Venus หรือสรุปเป็นภาษาไทยด้านล่าง:

นักดาราศาสตร์ค้นพบหลักฐานที่อาจจะบ่งชี้ถึงสิ่งมีชีวิตบนดาวศุกร์ ทีมนักดาราศาสตร์นำโดย Jane Greaves จาก Cardiff…

Posted by มติพล ตั้งมติธรรม on Monday, September 14, 2020

ความรู้รอบตัวเพิ่มเติมถ้าเด็กๆสนใจเรื่องการดูแสงจากดาวต่างๆดูว่ามีสารเคมีอะไรบ้างในบรรยากาศดาวนั้นๆ:

2. ศีลธรรมมาจากไหน ศีลธรรมต้องมาจากศาสนาหรือเปล่า การทดลองพบว่าสัตว์สังคมหลายๆชนิดรู้จักช่วยเหลือร่วมมือกัน รู้จักความยุติธรรม ให้รางวัลและลงโทษต่างตอบแทนกัน และอาจรู้จักเอาใจเขาใส่ใจเรา ส่วนศาสนานั้นเป็นสิ่งที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นมาเมื่อไม่กี่พันปีเพราะมีประโยชน์หลายอย่าง (แต่ก็มีโทษหลายอย่างเช่นกัน) ดังนั้นศีลธรรมเป็นสิ่งมีอยู่ในสมองและพันธุกรรมสัตว์หลายชนิดรวมถึงมนุษย์ และมีมาก่อนศาสนาครับ มีคลิปที่น่าสนใจเช่น:

3. เรื่องความลำบากใจของนักโทษ หรือ prisoner’s dilemma ตัวอย่างเช่น:

ผู้ต้องสงสัยสองคนถูกตำรวจจับกุม ตำรวจมีหลักฐานไม่เพียงพอที่จะพิสูจน์ว่ามีความผิด ตำรวจแยกผู้ต้องสงสัยทั้งคู่ออกจากกัน และเสนอข้อเสนอเดียวกันแก่ผู้ต้องสงสัยทั้งคู่ หากคนหนึ่งให้การเป็นพยานต่ออีกคนหนึ่ง (แปรพักตร์) และอีกคนหนึ่งยังคงไม่ให้การ (ร่วมมือ) ผู้แปรพักตร์จะถูกปล่อยตัวไปแต่ผู้สมคบคิดที่ไม่ให้การจะได้รับโทษจำคุกเต็มหนึ่งปี หากทั้งคู่ไม่ให้การ นักโทษทั้งสองจะถูกตัดสินจำคุกเพียงหนึ่งเดือนด้วยข้อหาเล็กน้อย หากทั้งสองให้การ แต่ละคนจะได้รับโทษสามเดือน นักโทษแต่ละคนต้องเลือกที่จะทรยศอีกฝ่ายหนึ่งหรือปฏิเสธที่จะให้การ แต่ละคนต่างก็รู้ว่าอีกฝ่ายหนึ่งไม่อาจรู้ได้ถึงการทรยศก่อนการสืบสวนจะสิ้นสุด นักโทษควรทำอย่างไร

จากหน้าความลำบากใจของนักโทษ

ในมุมมองของนักโทษแต่ละคน ถ้าแปรพักตร์จะได้ผลดีกว่าร่วมมือเสมอ เช่นถ้าอีกคนแปรพักตร์แล้วเราแปรพักตร์ด้วยเราก็ติดคุก 3 เดือน (แทนที่จะติด 1 ปีถ้าเราร่วมมือ) หรือถ้าอีกคนร่วมมือแล้วเราแปรพักตร์เราก็ไม่ติดคุกเลย (แทนที่จะติด 1 เดือนถ้าเราร่วมมือ) ดังนั้นการร่วมมือไม่น่าจะเกิดขึ้นได้

แต่ถ้าผู้ต้องสงสัยสองคนต้องทำงานร่วมกันนานๆเขาจะเลือกทางเลือกร่วมมือกันได้ไหม เรื่องนี้คือ iterated prisoner’s dilemma ที่เราจะคุยและทดลองกันต่อไปในอนาคต สิ่งเหล่านี้น่าจะอธิบายการวิวัฒนาการที่ทำให้เกิดระบบศีลธรรมต่างๆในสัตว์สังคม

4. สัปดาห์ที่แล้วเราเล่นกาลักน้ำกัน ผมมีคำถามกับเด็กๆว่าคิดว่ากาลักน้ำทำงานในสถานีอวกาศที่โคจรรอบโลกได้ไหม

5. ผมบอกเด็กๆว่าคนหลายคนเข้าใจผิดว่าในอวกาศไม่มีแรงโน้มถ่วง จริงๆแล้วแรงโน้มถ่วงมีทั่วไป เช่นแรงโน้มถ่วงจากโลกจะลดลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น (แรงจะลดลงด้วยอัตราระยะทางยกกำลังสอง) สาเหตุที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลกอยู่ได้ก็เพราะมีแรงโน้มถ่วงจากโลกดึงดูดอยู่ หรือการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ได้ก็เพราะมีแรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์ดึงดูดอยู่

6. การที่สถานีอวกาศโคจรรอบโลกแล้วนักบินอวกาศลอยไปมาข้างในไม่มีน้ำหนักไม่ใช่เป็นเพราะไม่มีแรงโน้มถ่วงจากโลก แต่เป็นเพราะนักบินอวกาศและสถานีอวกาศ “ตก” รอบๆโลกด้วยแรงโน้มถ่วงจากโลกพร้อมๆกันนักบินอวกาศจึงไม่มีน้ำหนัก

ผมถามเด็กๆว่าเคยขึ้นลิฟท์แล้วรู้สึกตัวเบาตัวหนักไหม เด็กๆหลายคนบอกว่าเคย ผมถามต่อว่าตอนไหนรู้สึกตัวหนัก ตอนไหนรู้สึกตัวเบา เด็กตอบว่าตอนลิฟท์เริ่มวิ่งลงจะตัวเบา ถ้าลิฟท์เริ่มวิ่งขึ้นจะตัวหนัก ถ้าลิฟท์วิ่งลงแล้วหยุดจะตัวหนัก ถ้าลิฟท์วิ่งขึ้นแล้วหยุดจะตัวเบา

ผมบอกให้เด็กๆจินตนาการว่าลิฟท์วิ่งลงเร็วขึ้นเรื่อยๆเหมือนมันตกลงมาอย่างอิสระ ตอนนั้นถ้าเราอยู่ในลิฟท์เราก็ตกลงมาเหมือนลิฟท์ เรากับลิฟท์ตกสู่พื้นโลกพร้อมๆกันแล้วเราก็จะไม่กดหรือดันกับลิฟท์ เราจะอยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก สถานีอวกาศก็เช่นกัน มันกำลังตกเข้าสู่โลก เพียงแต่ว่ามันมีความเร็วแนวเลียดไปกับผิวโลกมากพอ ทำให้มันตกไม่ถึงโลกสักที จึงวิ่งไปรอบๆโลก มนุษย์อวกาศข้างในก็เคลื่อนที่เหมือนกับสถานีอวกาศ จึงไม่รู้สึกว่ามีน้ำหนัก จึงลอยไปมาอยู่ได้

สรุปว่า เราพอจะทำการทดลองสภาพไร้น้ำหนักได้โดยปล่อยให้แก้วกาลักน้ำตกลงมา เราจึงทำการทดลองและอัดวิดีโอครับ จะเห็นว่าเมื่อเริ่มตก น้ำที่ควรไหลออกจากหลอดด้านล่างของแก้วจะไม่ไหลแล้ว ดังนั้นกาลักน้ำจึงไม่สามารถทำงานได้ในสภาพไร้น้ำหนัก รวมถึงในสถานีอวกาศที่โคจรรอบโลก:

Posted by Pongskorn Saipetch on Wednesday, September 16, 2020

7. เซอร์ไอแซ็ค นิวตันเป็นคนแรกๆที่คิดถึงวัตถุที่โคจรรอบโลกเช่นดวงจันทร์ว่าเป็นเรื่องเดียวกับของที่ตกใกล้ๆผิวโลก ท่านจินตนาการถึงปืนใหญ่บนภูเขาที่สูงมากๆและยิงกระสุนไปด้วยความเร็วต่างๆ ถ้าความเร็วน้อยไป กระสุนก็จะตกสู่พื้นโลก ถ้าความเร็วพอเหมาะกระสุนก็จะวิ่งเร็วพอที่จะตกไม่ถึงพื้นโลกเสียทีเพราะพื้นโลกโค้งหนีและกระสุนโคจรรอบโลกเป็นวงกลมหรือวงรี ถ้ากระสุนเร็วมากเกินมันก็จะวิ่งห่างจากโลกไปเรื่อยๆ เชิญดูอนิเมชั่นต่างๆที่หน้า Newton’s cannonball ดูครับ

8. เวลาที่เหลือ เด็กๆเล่นกลน้ำไม่หกจากแก้วและน้ำไม่ผ่านตะแกรงกันครับ

วิธีทำกลน้ำไม่หกจากแก้วก็คือเอาแก้วใส่น้ำ เอาแผ่นพลาสติกหรือแผ่นโฟมเรียบๆมาปิด แล้วกลับแก้วให้คว่ำลง แผ่นพลาสติกหรือแผ่นโฟมบางๆหรือกระดาษแข็งที่ปิดไว้ก็จะติดอยู่และน้ำก็ไม่หกจากแก้วครับ เด็กพอรู้วิธีทำก็ลองเล่นเอง

สำหรับกลน้ำไม่ไหลผ่านตะแกรง เราเอาตะแกรงร่อนแป้งที่เป็นรูๆมาให้เด็กๆทุกคนดูว่ามีรู เทน้ำใส่ก็ไหลผ่าน เป่าก็มีลมผ่าน แล้วเอาน้ำใส่แก้ว เอาตะแกรงวางข้างบน เอามือหรือแผ่นพลาสติกปิดด้านบนของตะแกรงให้คลุมปากแก้วด้านล่างไว้ แล้วพลิกเร็วๆให้แก้วใส่น้ำคว่ำอยู่ด้านบนตะแกรงแล้วเอามือหรือแผ่นพลาสติกออก เราจะพบว่าน้ำในแก้วไม่ไหลผ่านตะแกรงลงมาครับ ทั้งนี้ก็เพราะน้ำที่ติดกับตะแกรงมีแรงตึงผิวไม่แตกออกเป็นเม็ดน้ำเล็กๆ ทำให้ความดันอากาศภายนอกต้านไว้ไม่ให้น้ำไหลออกมาครับ

กลทั้งสองแบบมีหลักการคล้ายกันที่ว่าอากาศภายนอกแก้วมีความดันมากพอที่จะ รับน้ำหนักน้ำไม่ให้หกออกมาครับ ในกรณีตะแกรงจะใช้แรงตึงผิวของน้ำรับแรงจากความดันอากาศแทนแผ่นพลาสติกในอีกกรณีหนึ่งครับ

บรรยากาศกิจกรรมอยู่ในอัลบั้มนี้ครับ:

วันนี้ในกิจกรรมวิทย์มัธยมเราทำการทดลองดูว่ากาลักน้ำทำงานได้หรือไม่ในภาวะไร้น้ำหนัก เมื่อมีเวลาเหลือเราก็เล่นกลน้ำไม่หกกัน

Posted by Pongskorn Saipetch on Wednesday, September 16, 2020

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.