Tag Archives: วิทย์ม.ต้น

วิทย์ม.ต้น: Cosmos Ep. 12 ภาวะโลกร้อน/โลกรวน Climate Change

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 12: The World Set Free ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับภาวะโลกร้อน/โลกรวน (Climate Change) ที่โลกเรามีปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มมากอย่างรวดเร็วใน 100-200 ปีที่ผ่านมา ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก คือก๊าซเรือนกระจกเช่นไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์และมีเธนในบรรยากาศทำการกักรังสีอินฟราเรดที่จะพาความร้อนออกไปจากโลก (ไปปล่อยในอวกาศเย็นๆ) ทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกค่อยๆสูงขึ้น

ผมให้เด็กๆเข้าไปช่วยกันทำแบบสอบถาม “คุณรู้จักโลกร้อนดีแค่ไหน?” โดยให้ช่วยกันหาข้อมูลในอินเทอร์เน็ตมาตอบทีละข้อ เด็กๆพบว่าคำตอบหลายๆข้อน่าประหลาดใจหรือคาดไม่ถึงเหมือนกัน แต่ในที่สุดเด็กๆก็ช่วยกันทำจนได้ถูกทุกข้อ มีเฉลยอยู่ที่เพจของผู้แต่งหนังสือด้วยนะครับ

ลิงก์ที่เด็กๆช่วยกันหามาตอบคำถามครับ:

แนะนำให้เด็กๆดูคลิปเหล่านี้ด้วยนะครับ

เด็กๆเข้าไปอ่านเรื่องราวของ Augustin Mouchot (มูโชท์) ที่สร้างเครื่องแปลงความร้อนจากแสงอาทิตย์ให้ทำงานกลให้เมื่อปี 1878 ได้ทื่นี่นะครับ

Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7952045
เครื่องจักรของมูโชท์ เปลี่ยนแสงอาทิตย์เป็นพลังงานกล
Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7952045

เด็กๆเข้าไปอ่านเรื่องราวของ Frank Shuman ที่ใช้แสงอาทิตย์ทำชลประทานในอียิปต์ได้ที่นี่ครับ

หน้าตาเครื่องจักรของ Frank Shuman
หน้าตาเครื่องจักรของ Frank Shuman
สิทธิบัตรเครื่องจักรของ Frank Shuman
สิทธิบัตรเครื่องจักรของ Frank Shuman

เด็กๆอย่าลืมว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่ตกลงมาบนโลกมากกว่าพลังงานที่มนุษยชาติใช้ทั้งหมด 7,000+ เท่านะครับ ตอนนี้เรากำลังพัฒนาวิธีเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้แทนการเผาน้ำมัน ถ่านหินและก๊าซ เพื่อลดการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศครับ 

เด็กๆสำรวจวิธีจับคาร์บอนไดออกไซด์ที่น่าจะเป็นอุตสาหกรรมใหญ่ในอนาคตนะครับ:

วิทย์ม.ต้น: COSMOS EP. 11 ข้อมูลที่คงอยู่นับพันล้านปี

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 11: The Immortals ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับการส่งผ่านข้อมูลด้วยการเขียน ข้อมูลในพันธุกรรมของเรา ไอเดียเกี่ยวกับการกำเนิดสิ่งมีชีวิต ไอเดียเกี่ยวกับการแพร่กระจายของสิ่งมีชีวิตระหว่างดาวเคราะห์ และระหว่างระบบสุริยะ และความหวังที่ว่ามนุษยชาติจะสามารถใช้ปัญญาแก้ปัญหาต่างๆในอนาคตและแพร่กระจายไปตามดวงดาวต่างๆครับ

คลิปประวัติการเริ่มต้นภาษาเขียนของมนุษย์ โดยชาวซูเมอร์ (Sumerian) มีซับอังกฤษนะครับ การเริ่มเขียนมีขึ้นมาเพื่อใช้บันทึกบัญชีต่างๆและค่อยๆพัฒนาจนสามารถใช้เขียนเรื่องราว บทกวี และไอเดียต่างๆครับ ถ้าเด็กๆอยากรู้เรื่องกวีคนแรกที่เรารู้ชื่อลองอ่านเพิ่มเติมได้ที่ Enheduanna นะครับ  

ดูเรื่อง มหากาพย์กิลกาเมช (Epic of Gilgamesh) ซึ่งเป็นงานวรรณกรรมเก่าแก่ที่สุดที่เหลืออยู่เพราะเขียนไว้บนแผ่นดินเผาอายุกว่าสี่พันปีครับ เรื่องราวต่างๆในมหากาพย์นี้ถูกเอาไปเขียนไปเล่าอีกในอารยธรรมสมัยต่อๆมาเช่นเรื่องน้ำท่วมโลกและเรือโนอาห์ เรื่องฮีโร่เฮอร์คิวลีสผจญภัย ฯลฯ

ข้อมูลในพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตต่างๆและไวรัส(ซึ่งกึ่งๆมีชีวิต)นั้น เก็บอยู่ในรูป DNA หรือ RNA (สำหรับพวกมนุษย์จะเป็นโมเลกุล DNA)

สารพันธุกรรม (DNA) ของเรา ที่เป็นโมเลกุลยาวๆ หน้าตาเหมือนบันไดลิงที่บิดตัว ขั้นบันไดแต่ละอันเป็นสารเคมีที่บันทึกรูปแบบข้อมูลไว้ สารพันธุกรรมของเรามีขั้นบันไดประมาณสามพันล้านขั้น 

ข้อมูลที่บันทึกไว้ใน DNA ของเรานั้นสืบเนื่องกลับไปได้ประมาณสี่พันล้านปีตั้งแต่ยุคที่บรรพบุรุษของเราคือโมเลกุลที่มีคุณสมบัติทำสำเนาตัวเองได้

บรรพบุรุษทุกตนของเราย้อนกลับไปสี่พันล้านปีต่างก็สามารถรอดตายนานพอที่จะแพร่พันธุ์ทั้งสิ้น

ความรู้เกี่ยวกับการวิวัฒนาการผมเคยบันทึกไว้บ้างที่นี่ครับ

ขบวนการวิวัฒนาการจะเกิดได้ด้วยสี่ข้อนี้ครับ:

  1. ลูกๆคล้ายๆพ่อแม่ (คือมีการสืบทอดพันธุกรรม)
  2. ลูกๆไม่เหมือนกันหมดทุกตัว (คือมีความหลากหลายทางพันธุกรรม)
  3. โอกาสรอดชีวิตและแพร่พันธุ์ของลูกแต่ละตัวไม่เท่ากัน ลูกที่สามารถสืบพันธุ์ได้ก็จะเป็นพ่อแม่ในรุ่นต่อไป (คือมีการคัดเลือกพันธุ์)
  4. วนข้อ 1-3 หลายๆรอบ เป็นร้อยเป็นพัน…เป็นล้านรอบ

ดูคลิปการส่งต่อข้อมูลในพันธุกรรมนับพันล้านปีที่นี่:

สำหรับเด็กๆที่ต้องการทบทวนเกี่ยวกับวิวัฒนาการ แนะนำให้เด็กๆเข้าไปดูส่วนที่ผมเคยเขียนเรื่องวิวัฒนาการที่นี่ที่นี่, และที่นี่ครับ

ในมุมมองหนึ่ง (Selfish gene หรือ Gene-centered view of evolution) สิ่งมีชีวิตต่างๆเป็นเครื่องจักรกล (survival machines) ที่ทำสำเนาและแพร่จำนวนชิ้นของข้อมูลที่ถูกเข้ารหัสไว้ในสารพันธุกรรม มุมมองนี้อธิบายเรื่องต่างๆเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตได้มากมาย ถ้าเด็กๆสนใจลองศึกษาเพิ่มเติมดูครับ เช่นคลิปเหล่านี้:

เราไม่รู้ว่าสิ่งมีชีวิตแรกเกิดขึ้นอย่างไรในรายละเอียด มีคนเสนอไอเดียหลากหลาย ถ้าสนใจเข้าไปอ่านที่ Origin of life และคลิปข้างล่างนะครับ

เรื่องเกี่ยวกับ DNA ที่เหมือนหนังสือที่เขียนด้วยตัวหนังสือที่เป็นสารเคมี 4 แบบ (A, C, G, T) ตัวหนังสือสามตัวเป็นคำ แต่ละคำจะถูก RNA อ่านแล้วหากรดอมิโนมาต่อๆกันจนเป็นโปรตีน โปรตีนเหมือนหุ่นยนต์หรือเครื่องจักรเล็กๆที่ทำงานนู่นนี่ในเซลล์ครับ

ความหวังว่าเราจะสามารถเปลี่ยนแปลง DNA เพื่อปรับปรุงชีวิตมนุษย์ครับ:

ไอเดียที่ว่าชีวิตสามารถกระจายระหว่างดาวเคราะห์โดยไปกับอุกกาบาตหรือดาวหาง:

TED talk ที่ชี้ให้เห็นว่าเผ่าพันธุ์เราสามารถใช้ปัญญาแก้ปัญหาเพื่อจะไม่ต้องสูญพันธุ์ครับ อันนี้เป็น TED talk ที่ผมชอบที่สุดอันหนึ่ง อยากให้ทุกคนได้ดู:

คำถามจากนักเรียน: ทำไมเราไม่ส่งสิ่งมีชีวิตไปกับก้อนหินไปยังดาวต่างๆ ตอบคือการส่งของจากโลกออกไปต้องใช้ความเร็วมหาศาล ต้องใช้พลังงานมาก ถ้าจะให้หนีวงโคจรของโลกได้ ความเร็วหลุดพ้น (escape velocity) ต้องมากประมาณ 11 กิโลเมตรต่อวินาที หรือประมาณ 40,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าจะหนีแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์โดยปล่อยก้อนหินออกจากโลกต้องใช้ความเร็วประมาณ 42 กิโลเมตรต่อวินาที หรือถ้าจะปล่อยก้อนหินจากผิวดวงอาทิตย์ให้หนีแรงดึงดูดไปได้ต้องมีความเร็วประมาณ 620 กิโลเมตรต่อวินาที

คำถามจากนักเรียน: อะไรสร้างหมอกควันในบรรยากาศทำให้อากาศเปลี่ยนแปลง ตอบคือมีหลายอย่างมาก เช่นภูเขาไฟระเบิดในอดีตสามารถเปลี่ยนแปลงแสงที่ตกที่ผิวโลกจนอุณหภูมิเปลี่ยนไปมาก บางครั้งนำไปสู่การสูญพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด (เช่นการระเบิดของภูเขาไฟ Toba เมื่อ 75,000 ปีที่แล้ว) การรบกันด้วยอาวุธนิวเคลียร์ก็สามารถสร้างฝุ่นและเขม่าในชั้นบรรยากาศได้มากมายเกิดเหมันต์นิวเคลียร์ (nuclear winter) การที่มีอุกกาบาตใหญ่ๆตกลงมาก็สามารถทำให้มีฝุ่นและเขม่าในบรรยากาศได้

คำถามจากนักเรียน: เรามีวิธียืดอายุไหม ตอบคือมีงานวิจัยที่กำลังทำอยู่มากมาย มีหนึ่งอย่างที่ได้ผลกับสิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่เราทดลองด้วยคือ calorie restriction (ทดลองกับยีสต์, หนอน, หนู, ลิง, ฯลฯ) ลองอ่านสรุปและแหล่งอ้างอิงที่ Life extension ดูครับ

วิทย์ม.ต้น: COSMOS EP. 10 ไมเคิล ฟาราเดย์และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave)

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 10: The Electric Boy ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับปรากฎการณ์ธรรมชาติที่เกี่ยวกับไฟฟ้า แม่เหล็ก และคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ความรู้ปัจจุบันของเราพบว่ามีแรงพื้นฐานสี่ประเภท คือแรงโน้มถ่วง (gravity), แรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (electromagnetism), แรงนิวเคลียร์เข้ม (strong interaction), แรงนิวเคลียร์อ่อน (weak interaction)

ในชีวิตประจำวันเราจะรู้สึกถึงแรงโน้มถ่วง (เช่นน้ำหนักของเรา ของตกลงพื้นโลก ดวงจันทร์โคจรรอบโลก โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์โคจรกับดาวอื่นๆในทางช้างเผือก กาแล็กซีหลายๆอันโคจรใกล้กันและตกเข้าหากัน) รู้สึกแรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก (ทำไมเราถึงเดินทะลุกำแพงไม่ได้ ทำไมเราถึงนั่งอยู่บนพื้นได้ไม่ตกทะลุลงไป ทำไมเราผลักจับดันดึงของต่างๆได้ ทำไมของต่างๆมีแรงเสียดทาน ทำไมโปรตีนถึงพับเป็นรูปทรงเฉพาะเจาะจง ทำไมสมองถึงสั่งงานส่วนต่างๆของร่างกายได้ ฯลฯ)

แรงนิวเคลียร์ทั้งสองจะเกี่ยวกับการเปลี่ยนชนิดธาตุจากธาตุหนึ่งไปอีกธาตุหนึ่ง จะเกี่ยวกับการส่องสว่างของดาวที่รวมธาตุเบาๆเป็นธาตุหนักๆแล้วร้อนจนเปล่งแสง หรือสารกัมมันตภาพรังสีสลายตัวเป็นธาตุอื่นๆ ระเบิดนิวเคลียร์แบบต่างๆ ฯลฯ

Cosmos ตอนนี้คุยกันถึงแรงทางไฟฟ้าแม่เหล็ก ผ่านประวัติย่อๆของไมเคิล ฟาราเดย์ (Michael Faraday) ผู้ค้นพบสนามแม่เหล็ก สนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็กไฟฟ้า และอื่นๆอีกมาก รวมทั้งเป็นผู้ประดิษฐ์มอเตอร์ หม้อแปลง เครื่องปั่นไฟ ทำให้มนุษยชาติสามารถสร้างเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับไฟฟ้าต่างๆครับ

ลองดูคลิปเกี่ยวกับเขาที่นี่:

ฟาราเดย์ค้นพบสิ่งต่างๆเกี่ยวกับไฟฟ้า แม่เหล็ก เคมี ฯลฯ มากมาย หนึ่งในการค้นพบที่สำคัญที่สุดคือมอเตอร์ และการผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำระหว่างแม่เหล็กและขดลวด (electromagnetic induction) เป็นพื้นฐานสำคัญของอารยธรรมของพวกเราในยุคปัจจุบัน

เชิญทบทวนการผลิดกระแสไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำที่ วิทย์ม.ต้น: การผลิตไฟฟ้าด้วยการเหนี่ยวนำ

ไอเดียการผลิตกระแสไฟฟ้าและมอเตอร์โดยฟาราเดย์ครับ มอเตอร์อันแรกใช้ปรอทซึ่งเป็นโลหะเหลวด้วย:

ถ้าจะสร้างมอเตอร์แบบฟาราเดย์โดยไม่ใช้ปรอทที่อาจเป็นอันตราย ทำแบบนี้ได้ครับ:

ถ้าต้องการเรียนรู้ลึกซึ้งกว่านี้ ไปเรียนจากคลิปนี้ได้ครับ เป็นคอร์สฟิสิกส์ที่ดีที่สุดในโลกคอร์สหนึ่งเลยครับ สามารถไปหาดูตั้งแต่เริ่มก็ได้นะครับ (คอร์สนี้เป็นคอร์สปริญญาตรีครับ):

เจมส์ เคลิร์ก แมกซ์เวลล์ (James Clerk Maxwell) เป็นผู้รวบรวมการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ด้านไฟฟ้าและแม่เหล็กหลายๆท่าน รวมถึงฟาราเดย์ เขียนเป็นสมการทางคณิตศาสตร์ซึ่งบอกว่าธรรมชาติด้านนี้ทำงานอย่างไร เป็นผู้ค้นพบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) คือประจุไฟฟ้าถ้ามีความเร่งๆ (คือเปลี่ยนแปลงความเร็ว) จะสร้างคลื่นของสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้าแผ่ขยายออกไป

ผมเคยเล่าเรื่องคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปบ้างแล้ว เชิญเข้าไปอ่านที่ สอนวิทย์มัธยม 1: เริ่มรู้จักคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ครับ

สำหรับเรื่องสนามแม่เหล็กรอบๆโลก  (magnetosphere) ที่ช่วยป้องกันอันตรายจากอวกาศ และน่าจะทำให้โลกยังมีบรรยากาศอย่างที่เรามีอยู่ เชิญดูคลิปนี้ครับ:

แสงเหนือแสงใต้ (Aurora) เกิดได้อย่างไรครับ:

ความรู้เกี่ยวกับ Cosmic Ray:

คำถามจากนักเรียนที่ว่าอินเทอร์เน็ตทำงานอย่างไร

The Faraday Effect ที่แม่เหล็กทำให้ทิศทางการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (polarization) เปลี่ยนไป สมัยนี้ทำง่ายกว่าสมัยฟาราเดย์มากๆครับ:

เรื่องสนามแม่เหล็กโลกและการเปลี่ยนแปลงของมัน: