ผมไปทำกิจกรรมวิทย์กับเด็กๆศูนย์การเรียนปฐมธรรมมาครับ เด็กๆหัดคิดแบบวิทยาศาสตร์โดยพยายามอธิบายกลหญิงหายตัว เราเรียนรู้เรื่องการทำงานของตา โดยทดลองเรื่องจุดบอดในตา, ภาพขาวดำเปลี่ยนเป็นภาพสี, และแบบจำลองลูกตา
(อัลบั้มบรรยากาศกิจกรรมอยู่ที่นี่ ส่วนลิงก์รวมทุกกิจกรรมอยู่ที่นี่นะครับ)
ก่อนอื่นเด็กๆได้ดูมายากลในคลิปนี้ครับ เด็กๆดูกลก่อนแล้วพยายามอธิบายก่อนเฉลย คราวนี้เป็นผู้หญิงนั่งบนโต๊ะแล้วหายตัวไป:
กิจกรรมหัดอธิบายมายากลนี้ฝีกเด็กๆให้คิดแบบวิทยาศาสตร์ มีการสังเกต การตั้งสมมุติฐานเพื่ออธิบายสิ่งที่สังเกตมา การตรวจสอบสมมุติฐานกับข้อมูลที่สังเกตมา การตั้งสมมุติฐานใหม่เมื่อสมมุติฐานเดิมขัดกับข้อมูล นอกจากนี้เราพยายามให้เด็กๆมีความกล้าคิดและออกความเห็น และหวังว่าเมื่อโตไปจะไม่ถูกหลอกง่ายๆครับ
ผมถามเด็กๆว่าเรามองเห็นได้อย่างไร ต้องใช้อวัยวะอะไรบ้าง เด็กๆก็ตอบกันว่าต้องมีลูกตา ต้องมีสมอง เราจึงคุยกันก่อนว่าลูกตาทำอะไร
เรามองเห็นได้โดยแสงวิ่งไปกระทบกับจอรับแสง (เรตินา, Retina) ที่ด้านหลังข้างในลูกตา แต่บังเอิญตาของคนเราวิวัฒนาการมาโดยมีเส้นเลือดและเส้นประสาทอยู่บนผิวของจอรับแสง เมื่อจะส่งสัญญาณไปตามเส้นประสาทไปยังสมอง เส้นประสาทจะต้องร้อยผ่านรูอันหนึ่งที่อยู่บนจอรับแสง รอบบริเวณรูนั้นจะไม่มีเซลล์รับแสง ดังนั้นถ้าแสงจากภายนอกลูกตาไปตกลงบนบริเวณนั้นพอดี ตาจะไม่สามารถเห็นแสงเหล่านั้นได้ บริเวณรูนั้นจึงเรียกว่าจุดบอด หรือ Blind Spot นั่นเอง
(ภาพจาก http://transitionfour.wordpress.com/tag/blind-spot/)
ตาของปลาหมึกทั้งหลายจะไม่มีจุดบอดแบบสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเราครับ เนื่องจากเส้นประสาทของปลาหมึกอยู่หลังจอรับแสง จึงไม่ต้องมีการร้อยผ่านรูในจอรับแสงแบบตาพวกเรา
วิธีดูว่าเรามีจุดบอดก็ทำได้ง่ายมากครับ แค่เขียนตัวหนังสือตัวเล็กๆบนแผ่นกระดาษสองตัว ให้อยู่ในแนวบรรทัดเดียวกันแต่ห่างกันสักหนึ่งฝ่ามือ จากนั้นถ้าเราจะหาจุดบอดในตาขวา เราก็หลับตาซ้าย แล้วใช้ตาขวามองตัวหนังสือตัวซ้ายไว้นิ่งๆ จากนั้นเราก็ขยับกระดาษเข้าออกให้ห่างจากหน้าเราช้าๆ ที่ระยะๆหนึ่งเราจะไม่เห็นตัวหนังสือตัวขวา นั่นแสดงว่าแสงจากตัวหนังสือตัวขวาตกลงบนจุดบอดเราพอดี
ถ้าจะหาจุดบอดในตาซ้าย เราก็ทำสลับกับขั้นตอนสำหรับตาขวา โดยเราหลับตาขวาแล้วใช้ตาซ้ายมองตัวหนังสือตัวขวาไว้นิ่งๆ อย่ากรอกตาไปมา แล้วเราก็ขยับกระดาษให้ใกล้ไกลหน้าเราช้าๆ ที่ระยะหนึ่งตัวหนังสือตัวซ้ายจะหายไปเพราะแสงจากหนังสือตัวซ้ายตกลงบนจุดบอดตาซ้ายของเราพอดี
ถ้าไม่มีกระดาษลองใช้ตัวหนังสือข้างล่างนี่ก็ได้ครับ แต่อาจต้องขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์หน่อย:
A B
ลองหลับตาซ้ายแล้วใช้ตาขวามองตัว A ดู ตอนแรกจะเห็นตัว B ด้วย แต่ถ้าขยับหน้าเข้าใกล้จอคอมพิวเตอร์ที่ระยะที่เหมาะสม อยู่ๆตัว B ก็จะหายไป และจะเห็นพื้นขาวแถวๆนั้นแทน ที่น่าสนใจก็คือสมองเราจะมั่วเองขึ้นมาเลยว่าเราควรจะเห็นอะไรตอนที่แสงจากตัวอักษรตกลงบนจุดบอดพอดี แทนที่จะเห็นจุดดำๆเพราะไม่มีแสงตรงจุดบอด สมองวาดรูปให้เสร็จเลยว่าควรจะเห็นสีพื้นข้างหลังของตัวอักษร อันนี้เป็นตัวอย่างแรกที่เด็กๆได้เข้าใจว่าสมองเรามีความสามารถ “มั่ว” แค่ไหนครับ
เด็กๆเขียน A และ B แล้วหาจุดบอดในตาของเขากัน:
ต่อไปผมให้เด็กๆดูภาพกลับสี (ภาพเนกาตีฟ) นี้ประมาณ 15-30 วินาที (ขยายภาพให้เต็มจอ แล้วให้เด็กๆจ้องมองตรงกลางรูป ไม่กระพริบตา ไม่ขยับหัว):
แล้วเปลี่ยนภาพเป็นภาพนี้ทันทีครับ:
สามารถลองดูที่ภาพนี้ก็ได้ครับ ภาพจะสลับระหว่างรูปสองแบบทุก 15 วินาที ตอนเห็นภาพสีกลับให้จ้องมองตรงกลางรูปเอาไว้
ตอนภาพเปลี่ยน เราจะเห็นสีที่ดูเหมือนปกติ (แต่ซีดๆ) ทั้งๆที่ภาพที่แสดงเป็นภาพขาวดำครับ ถ้าเราขยับตาภาพจะกลายเป็นขาวดำทันที ถ้าเราจ้องตรงกลางไว้ เราจะเห็นภาพสีอยู่แป๊บนึงครับ
มีภาพสลับให้ดูอีกสองชุดครับ:
สาเหตุที่เราเห็นสีในภาพขาวดำได้เป็นเพราะความล้าของเซลล์รับแสงในลูกตาครับ
เราอธิบายปรากฎการณ์นี้ได้โดยเข้าใจว่าในเรตินาของตาเราจะมีเซลล์รับแสงอยู่สองประเภทคือเซลร็อดหรือเซลล์แท่ง หน้าตามันเป็นแท่งๆทรงกระบอก และเซลล์โคนหรือเซลล์กรวย หน้าตามันจะเป็นกรวยแหลม โดยที่เซลล์ร็อดจะรับความสว่างของแสงภายนอกแต่จะไม่แยกเแยะสีต่างๆ ส่วนเซลล์โคนจะรับสีต่างๆโดยที่เซลล์โคนจะแบ่งย่อยออกเป็นสามประเภทที่รับแสงแถบๆสีแดง สีเขียว สีน้ำเงินได้ดี
ภาพจาก http://webvision.med.utah.edu
เจ้าเซลล์รับแสงนี้เมื่อโดนแสงหรือสีเดิมๆนานๆ (เช่นเกิดจากการจ้องภาพเดิมนานๆโดยไม่กระพริบตาและไม่ขยับหัว) จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปที่สมองว่าได้รับแสงหรือสีอะไรโดยการเปลี่ยนสารเคมีในเซลล์ พอโดนแสงหรือสีเดิมนานๆสารเคมีก็จะร่อยหรอลงไปเรื่อยๆ ปกติเวลาเรากระพริบตาหรือไปมองภาพอื่นๆเซลล์จะมีโอกาสได้พักและเติมเต็มสารเคมีขึ้นมาใหม่ ในกรณีของเราที่ไม่กระพริบตาและดูภาพเดิมสารเคมีจะเหลือน้อย พอเราหันไปดูภาพขาวดำ เจ้าเซลล์ที่อ่อนล้าสารเคมีร่อยหรอก็จะส่งสัญญาณอ่อนกว่าปกติไปยังสมอง สมองจึงตีความว่าแสงหรือสีที่ตกลงบนเซลล์เหล่านั้นเป็นสีตรงข้าม ทำให้เราเห็นเป็นภาพลวงตาที่มีสีตรงข้ามกับภาพที่เราจ้องมองตอนแรกนั่นเอง
หลังจากนั้นเด็กๆก็ได้เล่นแบบจำลองลูกตาครับ เด็กๆได้เห็นภาพตัดขวางของลูกตาไปแล้วว่าเป็นลูกกลมๆ มีเลนส์รวมแสงข้างหน้าให้แสงเข้ามา แล้วแสงก็จะถูกโฟกัสไปตกที่เรตินาด้านหลัง เซลล์รับแสงบนเรตินาก็จะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปที่สมองให้แปรผลว่าเห็นอะไร ผมเลยเอาแบบจำลองมาให้สังเกต จะได้เห็นว่าภาพที่ตกที่เรตินามีลักษณะอย่างไร และความชัดเจนเป็นอย่างไร
วิธีทำแบบจำลองก็คือเอาโคมกระดาษญี่ปุ่นมายืดให้เป็นลูกกลมๆคล้ายๆลูกตา โคมจะมีช่องเปิดสองด้าน เราก็เอาเลนส์รวมแสงแบนๆที่เรียกว่าเลนส์เฟรเนล (Fresnel Lens) ที่ผมซื้อมาจาก Aliexpress มาติดที่ช่องเปิดด้านหนึ่ง เลนส์นี้จะทำหน้าที่เหมือนเลนส์ในตาของเรามีหน้าที่รวมแสงไปที่เรตินาในดวงตา สำหรับส่วนเรตินารับแสง ผมตัดพลาสติกขุ่นๆมาจากถุงก๊อบแก๊บ แล้วไปติดที่ช่องเปิดอีกด้านของโคม ดูวิธีทำในคลิปนะครับ:
สำหรับท่านที่จะทำตามแต่ไม่มีเลนส์แบนๆแบบ Fresnel ท่านใช้เลนส์นูนของแว่นขยายก็ได้ครับ สาเหตุที่ผมใช้เลนส์ Fresnel ก็เพราะว่าน้ำหนักเบา และระยะโฟกัสไม่ยาวเกินไป ถ้าโฟกัสยาวกว่าขนาดโคมกระดาษ เลนส์ก็ต้องเลยไปข้างหน้าของโคม ทำให้ดูไม่ค่อยเหมือนลูกตาครับ
เด็กเล่นแบบจำลองกันครับ:
