มหัศจรรย์ในธรรมชาติต้นแบบแห่งวิทยาการไบโอนิค

รู้หรือไม่ว่าวิศวกรออกแบบหอไอเฟลอันเลื่องชื่อ ได้แรงบันดาลใจมาจากกระดูกต้นขาของมนุษย์ คริสตัล พาเลซ มีที่มาจากใบบัววิคทอเรีย ลิปสติกทาปากสีสวยจากหลักการบนปีกผีเสื้อ เพราะรังต่อกับใบบัว จึงมีกระดาษและกระเป๋าผ้านาโน แต่ให้นักวิทยาศาสตร์สร้างสรรค์สิ่งประดิษฐ์เลียนแบบธรรมชาติได้อย่างไร มีคำตอบอยู่ในไซน์ฟิล์ม

มนุษย์อาจเอาชนะสัตว์โลกอื่นๆ ได้ด้วยสติปัญญาและเล่ห์กลที่เหนือกว่า แต่ในธรรมชาติที่มีวิวัฒนาการมายาวนานกว่ามนุษย์หลายเท่าตัวยังมีสิ่งอัศจรรย์ซ่อนอยู่อีกมากมาย และผู้ที่ค้นพบความมหัศจรรย์เหล่านั้นก็นำมาสร้างสรรค์สิ่งต่างๆ ที่ไม่ใช่แค่การลอกเลียน แต่เจาะลึกถึงทุกอณูของรายละเอียด สู่สิ่งประดิษฐ์ที่น่าทึ่ง

“โลเว่นซาน ตอน วิทยาการธรรมชาติไบโอนิค” (Löwenzahn: Bionik-Technik aus Natur) หนึ่งในภาพยนตร์วิทยาศาสตร์จากประเทศเยอรมนี ที่จัดฉายในงานเทศกาลภาพยนตร์วิทยาศาสตร์เพื่อการเรียนรู้ครั้งที่ 3 จะทำให้คุณต้องทึ่งและตื่นตากับความมหัศจรรย์ของสิ่งประดิษฐ์ที่เกิดจากการรังสรรค์ของธรรมชาติ และเป็นต้นแบบของนานาสิ่งประดิษฐ์จากฝีมือมนุษย์ที่นำเอาศาสตร์และศิลป์ทางชีววิทยาผสมผสานกับเทคโนโลยีทางวิศวกรรมได้อย่างลงตัว เพื่อมอบความสะดวกสบายให้กับมนุษย์ ความมั่นคงแข็งแรง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ขณะที่กำลังคิดหาวิธีสร้างเรือนกระจกขนาดใหญ่สำหรับเลี้ยงบัววิคทอเรียที่ได้มาจากอเมซอนอยู่นาน สุดท้ายใบขนาดใหญ่ของบัววิคทอเรีย (Victoria amazonica) นี้เองที่สามารถโอบอุ้มน้ำหนักคนเราได้สบายๆ เมื่อใบโตเต็มที่ เป็นแรงบันดาลใจให้ โจเซฟ แพกซ์ตัน (Joseph Paxton) สถาปนิกหนุ่มชาวอังกฤษ สร้างเรือนกระจกที่มีขนาดใหญ่และแข็งแรงได้ ซึ่งนำมาสู่การออกแบบสร้าง “วังแก้วเจียระไน” หรือ “คริสตัล พาเลซ” (Crystal Palace) ที่กรุงลอนดอน ด้วยกระจกและโครงเหล็กที่จัดเรียงตัวเหมือนกับโครงสร้างใต้ใบบัววิคทอเรีย ในปี 2394 และกลายเป็นศูนย์แสดงสินค้าที่ใหญ่ที่สุดในโลกของยุคนั้น แต่น่าเสียดายที่ถูกไฟไหม้เสียหายไปในปี 2479

ส่วนหอไอเฟล (Eiffel Tower) อันเลื่องชื่อในกรุงปารีส ฝรั่งเศส ที่สร้างในปี 2430-2432 ผลงานการออกแบบของกุสตาฟ ไอเฟล (Gustave Eiffel) ซึ่งสร้างจากโครงเหล็กอันแข็งแรงกลายเป็นหอคอยอันแข็งแกร่ง สูงตระหง่าน และเป็นสิ่งปลูกสร้างที่สูงที่สุดในสมัยนั้น แต่การจัดเรียงของโครงเหล็กส่วนฐานที่รองรับน้ำหนักมหาศาลของหอคอยทั้งหมดไว้ได้อย่างมั่นคงแข็งแรงนั้น แท้ที่จริงมีต้นแบบมาจากกระดูกส่วนต้นขาของมนุษย์ที่รองรับน้ำหนักตัวของเราได้อย่างมั่นคงนั่นเอง

โครงเหล็กที่แข็งแกร่งและสูงใหญ่ของหอไอเฟลอาจมีต้นแบบมาจากกระดูกมนุษย์ แต่เต็นท์พักอาศัยของค่ายผู้อพยพในแอฟริกาก็มีต้นแบบมาจากกระดูกเช่นกัน แต่เป็นกระดูกของแมลง ซึ่งห่อหุ้มตัวแมลงอยู่ด้านนอกนั่นเอง แต่ความแข็งแรงมาจากไคตินที่เคลือบอยู่ ไม่ได้เกิดจากแคลเซียมเหมือนกระดูกมนุษย์

ในทะเลทรายสุดแห้งแล้งและอุณหภูมิร้อนระอุที่พร้อมจะเผาไหม้ทุกชีวิตที่ผ่านเข้าไปในเขตแดนนั้น แต่แมลงเต่าทะเลทรายกลับดำรงชีวิตอยู่ได้อย่างน่าทึ่ง ซึ่งนักวิทยาศาสตร์พบว่าผิวกระดูกที่อยู่ด้านหลังของแมลงเต่าทะเลทรายเต็มไปด้วยปุ่มขนาดจิ๋วมากมาย และปุ่มจิ๋วนี้เองที่ช่วยให้พวกนี้อยู่ท่ามกลางความแห้งแล้งในทะเลทรายได้ ด้วยการเดินขึ้นสู่เนินทรายสูง เพื่อรับไอน้ำที่ลมพัดพามาในยามเข้าและถูกดักไว้ด้วยปุ่มจิ๋วบนหลัง ก่อนที่จะถูกเปลี่ยนให้เป็นของเหลว และแมลงเต่าก็ดื่มกินอย่างสดชื่น ซึ่งนักวิทยาศาสตร์นำแนวคิดนี้ไปสร้างเป็นเต็นท์ที่สามารถกักเก็บไอน้ำไว้บนหลังคาได้ สำหรับให้ผู้ลี้ภัยพักอาศัยบนผืนดินอันแห้งแล้งในทวีปแอฟริกา

ยิ่งไปกว่านั้น ไคตินที่เคลือบเปลือกแมลงหรือสัตว์กระดองต่างๆ เช่น กุ้ง ปู หอย มนุษย์เอามาสกัดแยกให้บริสุทธิ์ เรียกว่า ไคโตซาน ที่นำไปผลิตเป็นวัสดุใช้งานได้หลายอย่าง รวมทั้งพลาสติกชีวภาพจากไคโตซานด้วย

นอกจากต้นแบบในธรรมชาติจะให้สิ่งประดิษฐ์ที่มีคุณประโยชน์แล้ว ยังมอบผลงานสำหรับเติมแต่งเพื่อความสวยงามของมนุษย์ด้วยเช่นกัน

ผีเสื้อในป่าแอฟริกาที่มีปีกสีฟ้าเหลือบสดใสไว้ล่อเพศตรงข้าม ทว่าเมื่อนักวิทยาศาสตร์ศึกษาอย่างละเอียดกลับพบว่า ปีกสีสวยสดนั้นหาได้เกิดจากเม็ดสีตามหลักการทางชีววิทยาไม่ เพราะในปีกผีเสื้อชนิดนี้ปราศจากเม็ดสี แต่เกิดจากการจัดเรียงตัวของโครงสร้างขนาดจิ๋วมากมายบนปีกที่เรียงรายเป็นเส้นยาวตลอดแนวปีกและเคลือบด้วยไคตินอีกทีหนึ่ง

ที่สำคัญคือระยะห่างของแต่ละแถวนั้นมีขนาดเท่ากับความยาวของคลื่นแสงสีฟ้า จึงทำให้ปีกผีเสื้อชนิดนี้สะท้อนแสงสีฟ้าเมื่อยามต้องแสงแดด ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับฟองการสะท้อนแสงของสบู่ และความมีระเบียบของโครงสร้างทำให้สะท้อนแสงได้ทุกทิศทาง เราจึงได้เห็นสีฟ้าแกมน้ำเงินที่ดูจัดจ้านมากกว่าปกติ

หลักการนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์และผู้ประกอบการหัวใสในญี่ปุ่นสร้างผืนผ้าจากไนลอนและพอลิเอสเตอร์ที่สะท้อนสีสันสดสวยได้ตลอดอายุการใช้งาน รวมทั้งลิปสติกหลากสีที่สาวๆ ใช้แต้มริมฝีปากเพิ่มความงดงาม

นี่เป็นบางส่วนของสิ่งประดิษฐ์ที่เลียนแบบการทำงานในธรรมชาติ ยังมีอีกหลายสิ่งหลายอย่างที่มนุษย์สร้างขึ้นจากการสังเกตและศึกษาธรรมชาติ และความความลับที่ซ่อนอยู่ ไม่ว่าจะเป็นกระเป๋า เสื้อผ้า และสีทาบ้านนาโนที่กันน้ำได้ ไม่เปื้อนไม่เลอะ กระดาษหลากชนิด ไมโครโพรเซสเซอร์ เสื้อเกราะกันกระสุน ที่อยู่อาศัย ยานพาหนะ หรือแม้กระทั่งความอลังการของมัสยิดหลวงในประเทศมาเลเซียอายุเกือบ 100 ปี ที่สร้างจากดินโคลนทั้งหลัง

ยังมีความมหัศจรรย์ในธรรมชาติอีกมากมายที่มนุษย์กำลังศึกษาและที่ยังไขปริศนาความน่าฉงนไม่สำเร็จ เช่น ผิวหนังที่ไร้ประจุไฟฟ้าของกิ้งก่าปลาทราย, ความแข็งแรงของเปลือกหอยใต้ทะเล และความเหนียวแน่นทนทานของใยแมงมุม เป็นต้น

ไม่ว่ามนุษย์จะประสบความสำเร็จมากมายแค่ไหน แต่ธรรมชาติก็ยังคงล้ำหน้าเราอยู่ก้าวหนึ่งเสมอ และไม่รู้ว่ามนุษย์จะได้ใช้เวลานานสักเท่าไหร่ ถึงจะตามวิวัฒนาการอันยาวนานหลายร้อยล้านปีของธรรมชาติได้ทัน ทว่าเมื่อใดก็ตามที่มนุษย์หันมามองโลกในมุมใหม่ ขีดจำกัดของจินตนาการและความคิดที่เคยมีอยู่ก็จะสูญสลายไป

ร่วมค้นหาความมหัศจรรย์ของธรรมชาติรอบตัวเราทั้งเรื่อง “โลเว่นซาน ตอน วิทยาการธรรมชาติไบโอนิค” และเรื่องอื่นๆ ได้แล้ววันนี้ในงานเทศกาลภาพยนตร์วิทยาศาสตร์เพื่อการเรียนรู้ครั้งที่ 3 ตั้งแต่วันที่ 13 -23 พ.ย. 2550 โดยดูรายละเอียดได้ที่ http://www.goethe.de/ins/th/prj/wif/prg/thindex.htm