เราคุ้นเคยกับยักษ์ในนิทานและหนัง เป็นมนุษย์ตัวใหญ่ ก้าวเดินทีแผ่นดินสะเทือน ไปจนถึงการย่อมนุษย์ลงเป็นตัวจิ๋ว
ยักษ์และมนุษย์จิ๋วเป็นไปได้ไหมในเชิงวิทยาศาสตร์?
อาร์เธอร์ ซี. คลาร์ก เคยเขียนในหนังสือเล่มหนึ่งว่า เหตุที่มดมีขนาดเท่านี้ ช้างมีขนาดใหญ่เท่านั้น และคนมีขนาดอย่างที่เป็นอยู่ เป็นฝีมือของธรรมชาติที่สร้างเรามาโดยเครื่องมือที่เรียกว่า วิวัฒนาการ จนถึงจุดที่สิ่งมีชีวิตทั้งหลายอยู่ในขนาดที่เหมาะสมที่สุด
มีคำถามว่า หากมดซึ่งสามารถขนของใหญ่กว่าขนาดตัวมันหลายเท่า มีขนาดใหญ่เท่าคน มันคงสามารถแบกรถสิบล้อได้ใช่ไหม?
คำตอบคือ มันแบกตัวมันเองไม่ไหวด้วยซ้ำ!
เช่นกันหากคนมีขนาดย่อลงเท่ามด จะไม่มีแรงวิ่งไปไหนมาไหน และคงจะตายในเวลาอันสั้น
คนเรามักคิดว่าสามัญสำนึกของเราคือเหตุผล และใช้ได้กับทุกเรื่อง ความจริงคือไม่ เราถูกกระหน่ำด้วยภาพมนุษย์ยักษ์และคนจิ๋วในภาพยนตร์ฮอลลีวูดอยู่เสมอจนเชื่อว่า หากเราขยายตัวขึ้นหรือย่อร่างกายลง ทุกอย่างยังเหมือนเดิม
ความจริงคือ เมื่อร่างกายของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งถูกย่อหรือขยาย ไม่ใช่ทุกระบบจะย่อขยายในสเกลเดียวกัน
ยกตัวอย่างหนูกับแมว เมื่อดูเผิน ๆ จะเห็นว่าแมวมีมวลมากกว่าหนูร้อยเท่า ระบบการเผาผลาญของแมวก็น่าจะมีมากกว่าหนูร้อยเท่า
ทว่าในความเป็นจริง การขยายตัวไม่เป็นเช่นนั้น เพราะพื้นผิวของสัตว์ที่ใช้ในการลดความร้อนที่เกิดจากการเผาผลาญอาหารนั้น ไม่ได้ขยายขึ้นตามมวลร่างกาย
ลองนึกภาพหนูกับแมวเป็นลูกฟุตบอล เมื่อขยายลูกฟุตบอลหนูออก ลูกฟุตบอลจะขยายไปเท่ากับขนาดลูกฟุตบอลแมว พื้นผิวขยายไปในทางสองมิติ (กว้าง x ยาว) แต่มวลของลูกฟุตบอลขยายแบบสามมิติ ขนาดของระบบการเผาผลาญทางชีววิทยาไม่สามารถตามขนาดของมวลทัน
ในความเป็นจริงคือ อัตราการเผาผลาญขยายขึ้นไปได้เพียงยกกำลังสองในสามของมวลที่ขยายเท่านั้น
ทว่านี่ไม่ใช่สูตรสำเร็จ เพราะหากใช้ตัวแปรอื่น ๆ ด้วย ตามกฎของ แม็กซ์ ไคลเบอร์ (Max Kleiber นักชีววิทยาช่วงทศวรรษ 1930) อัตราเผาผลาญจะไม่ใช่ยกกำลังสองในสาม แต่เป็นยกกำลังสามในสี่
ตัวเลขนี้ใช้กับอาณาจักรสัตว์ได้เกือบหมด ไม่มีใครตอบได้ว่าทำไม อาจเป็นกฎธรรมชาติเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
โดยหลักวิทยาศาสตร์ เมื่อมวลของเพิ่มขึ้นสองเท่า พื้นที่ของมันจะเพิ่มขึ้นสี่เท่า และมวล (น้ำหนัก) ของมันจะเพิ่มขึ้นแปดเท่า
ขนาดของมนุษย์ทำหน้าที่ได้ดีที่สุดที่ความสูง 5-6 ฟุต หากเพิ่มความสูงสองเท่า มวลของคนก็เพิ่มแปดเท่า ขณะที่พื้นที่กระดูกที่รับน้ำหนักเพิ่มเพียงสี่เท่า มนุษย์ยักษ์อย่าง The Hulk นั้นคงต้องเข้าโรงพยาบาลบ่อย ๆ เพราะกระดูกรับน้ำหนักตัวเองไม่ไหว ดังนั้นยักษ์ที่เราเห็นในหนังสือนิทานหรือภาพยนตร์แนวผจญภัย ล้วนเป็นยักษ์ในจินตนาการ หากต้องการยักษ์ที่เดินวิ่งได้จริง ๆ ก็ต้องออกแบบสรีระใหม่ อย่างน้อยที่สุดขาก็ต้องใหญ่กว่าเดิม
ตัวอย่างของการรับน้ำหนักที่เห็นชัดคือช้างกับม้า ทั้งคู่เป็นสัตว์ที่มีลักษณะคล้ายกัน ช้างซึ่งเป็นสัตว์บกที่ใหญ่ที่สุด ต้องมีขาที่มีหน้าตัดใหญ่กว่าจึงทำให้มันเดินไปไหนมาไหนได้ โดยไม่ถูกน้ำหนักมวลของมันกดทับแหลกเสียก่อน ส่วนม้าร่างเพรียวกว่า มวลน้อยกว่า ขาจึงมีหน้าตัดเล็กกว่า
ดังนั้นหากย่อคนลงเหลือไม้บรรทัดเดียว ก็จะรุ่มร่ามเกินไป เพราะมีกล้ามเนื้อมากไป ตัวอย่างที่เห็นชัดเจนคือลิงและชะนีซึ่งมีขนาดเล็กกว่าคน มีแขนขาที่ลีบกว่ามาก เพราะธรรมชาติต้องการขนาดของแขนขาเพียงแค่นั้น
ธรรมชาติใช้วัสดุอย่างประหยัดที่สุด น้อยที่สุดเท่าที่จำเป็นเสมอ
นกที่ใหญ่มากเกินไปบินไม่ได้
เช่น นกกระจอกเทศ แมลงที่เล็กเกินไปก็บินไม่ได้เช่นกัน
ในหลักการเดียวกัน เมื่อย่อคนลงเหลือขนาดเล็กลงเหลือหนึ่งในสิบ มวลสมองก็ลดลงตามส่วน เราคงไม่สามารถคิดได้มากมายเท่าเดิม ทั้งนี้เพราะเซลล์พื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายมีขนาดที่ไม่ต่างกันมากนัก หากเราย่อเซลล์ลงมากเกินไป มันก็ทำงานไม่ได้
สามัญสำนึกอาจทำให้เราเชื่อเรื่องใดเรื่องหนึ่ง แต่ท้ายที่สุดแล้วก็ต้องตัดสินด้วยหลักฐานทางวิทยาศาสตร์
จากหนังสือ ปลาที่ว่ายในสนามฟุตบอล
- 10
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
