วิวาห์วิทยาการประวัติศาสตร์และวัสดุศาสตร์

นักประวัติศาสตร์ไม่รู้ชัดว่าใครคือบุคคลแรกที่ประดิษฐ์อุปกรณ์ astrolabe เพราะตั้งแต่ถูกประดิษฐ์ขึ้นมาตลอดเวลาที่ผ่านไปร่วม 2,000 ปี อุปกรณ์ได้รับการแก้ไขและพัฒนาให้มีประสิทธิภาพในการทำงานดีขึ้นเรื่อยๆ จะอย่างไรก็ตาม นักประวัติศาสตร์ชาวกรีกได้บันทึกว่า เมื่อประมาณ พ.ศ.300 โหรกรีกได้ใช้ astrolabe วัดมุมยกขึ้นของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างๆ ในท้องฟ้า และนักคณิตศาสตร์กรีกชื่อ Apollonius คือบุคคลแรกที่ศึกษาตำแหน่งของดาวฤกษ์บนฟ้าโดยใช้ astrolabe ส่วนนักดาราศาสตร์ชื่อ Hipparchus ก็เคยใช้ astrolabe วัดระยะทางที่ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์อยู่ห่างจากโลก และใช้อุปกรณ์นี้บอกตำแหน่งของดาวฤกษ์จำนวนนับพันดวงด้วย สำหรับนาง Hypatia แห่งเมือง Alexandria นักคณิตศาสตร์สตรีแห่งโลกโบราณ ก็เคยออกแบบและสร้าง astrolabe ขึ้นใช้เอง โดยได้รับความร่วมมือจาก Synesius แห่งเมือง Cyrene ในปี 943 และแม้แต่ Ptolemy เจ้าของทฤษฎีที่ว่า โลกคือศูนย์กลางของจักรวาลก็ได้ใช้อุปกรณ์นี้ศึกษาดาราศาสตร์

จากประเทศกรีซ เทคโนโลยีการทำ astrolabe ได้แพร่สู่อาณาจักรอิสลามในราวพุทธศตวรรษที่ 13 จน astrolabe กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญที่นักดาราศาสตร์นิยมใช้ในการหาเวลาพระอาทิตย์ขึ้นเพื่อสวดมนต์และใช้หาทิศของเมือง Mecca เมื่อแขกมัวร์เข้ายึดครองสเปนในพุทธศตวรรษที่ 16 โหรอาหรับใช้ astrolabe ในการทำนายโชคชะตาราศี และนักเดินเรือชาวยุโรปได้เริ่มรู้จักใช้ astrolabe ในการเดินทางเพื่อบอกตำแหน่งเส้นรุ้งและเส้นแวงของเรือ ในขณะเดียวกันนักเทคโนโลยีชาติอื่นในยุโรปก็ได้พัฒนาอุปกรณ์นี้ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อ Abraham Zacuto ชาวโปรตุเกสใช้โลหะทำ astrolabe เป็นครั้งแรก และพบว่าอุปกรณ์ทำงานได้แม่นยำ และถูกต้องยิ่งกว่า astrolabe อันที่ทำด้วยไม้ ตั้งแต่นั้นมาร้านทำอุปกรณ์ในปารีสก็มี astrolabe ขาย จนกลายเป็นอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ใครๆ ก็ใช้ และใครก็ตามที่ประดิษฐ์ astrolabe ได้ จะได้รับการยอมรับจากสังคมว่าเป็นผู้มีความรู้และการศึกษาสูง

ในเวลาต่อมา เมื่อโลกมีนาฬิกาลูกตุ้มและกล้องโทรทรรศน์ ความนิยมใช้ astrolabe ก็เริ่มลดลง จนทุกวันนี้ไม่มีนักดาราศาสตร์คนใดใช้ astrolabe อีกเลย แต่เราอาจเห็นครูโรงเรียนในโลกตะวันตกใช้ astrolabe เวลาสอนประวัติของดาราศาสตร์ เพราะมันเป็นอุปกรณ์ที่มีคุณค่ามากในสมัยโบราณ และตัวอุปกรณ์เองก็มีความสวยงามที่เป็นเอกลักษณ์เฉพาะตัว ดังนั้นจึงเป็นของมีค่ามากสำหรับนักสะสมวัตถุโบราณและนักประวัติศาสตร์ จนในบางโอกาสมีการแอบอ้างว่าได้พบ astrolabe โบราณ ซึ่งถ้าการอ้างนั้นเป็นจริงและ astrolabe มีอายุโบราณจริง ราคาก็อาจสูงถึง 30 ล้านบาท

astrolabe คำนี้เป็นคำผสมที่มาจากคำ astro ในภาษากรีกที่แปลว่า ดาว และคำ labio ในภาษาละตินที่แปลว่า ค้นหา ตัวอุปกรณ์มีลักษณะเป็นแผ่นกลมทำด้วยทองเหลือง ที่ขอบมีขีดบอกองศาเหมือนอุปกรณ์ protractor ตรงศูนย์กลางมีเข็มชี้ เรียก alidade ซึ่งสามารถหมุนได้รอบปลายข้างหนึ่งของเข็ม เวลาใช้ผู้ใช้ต้องวาง astrolabe ให้แผ่นอยู่ในระนาบดิ่งที่ระดับสายตา โดยให้เส้นฐานขนานกับขอบฟ้า จากนั้นจัดเข็มให้ปลายชี้ตรงไปที่ดาว แล้วอ่านมุมที่ดาวดวงนั้นทำกับขอบฟ้าเป็นองศา เพราะ astrolabe สามารถวัดการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ได้ตลอดเวลา และทุกวันตลอดทั้งปี ดังนั้นนักดาราศาสตร์โบราณจึงนิยมใช้บอกวันและเดือนต่างปฏิทิน

เมื่อถึงยุคกลางและยุคเรอเนซองซ์ astrolabe ได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นไปอีก จนนักเดินเรือยุคนั้นนิยมใช้ astrolabe ยิ่งขึ้น แต่ในเวลาต่อมา เมื่อมีการประดิษฐ์อุปกรณ์ sextant ที่มีกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กช่วยในการวัดมุมยกขึ้นที่ดวงอาทิตย์และดาวต่างๆ ทำกับขอบฟ้าอุปกรณ์ sextant จึงได้เข้ามาแทนที่ astrolabe ในที่สุด

ในการทำ astrolabe ช่างจะใช้ค้อนตีก้อนทองเหลืองจนเป็นแผ่นบาง แล้วใช้ตะไบถู ขัดบริเวณขอบวงกลมให้เรียบ จากนั้นจะแกะสลักลาย เช่น ตัวเลข และตัวอักษรลงบนจาน เมื่อเรียบร้อยก็จะสลักชื่อคนที่ทำ astrolabe ชิ้นนั้น พร้อมสลักวันเดือนปีที่ทำ เช่น สลักว่า loannes Bos วันที่ 24 มีนาคม 1597

เมื่อ 10 ปีก่อนนี้ โลกวิทยาการได้เกิดปัญหาเรื่องความแท้จริงหรือแท้ปลอมของ astrolabe สองชิ้นที่มีผู้อ้างว่าสร้างโดยนักประดิษฐ์คนเดียวกัน และเสร็จในวันเดือนปีเดียวกัน ซึ่งเป็นเรื่องเหลือเชื่อ เพราะการทำอุปกรณ์ที่ละเอียดและวิจิตรบรรจง เช่น astrolabe โดยคนคนเดียวให้เสร็จพร้อมกันสองชิ้น เป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้ ดังนั้น เมื่อองค์กรท้องฟ้าจำลองชื่อ Adler Planetarium Mensing Collection แห่งนครชิคาโก และองค์กรพิพิธภัณฑ์ David P. Wheatland Collection แห่งมหาวิทยาลัย Harvard ต่างอ้างว่ามี astrolabe ที่ทำโดย Ioannes Bos เสร็จ เมื่อในวันที่ 24 มีนาคม 1597 พร้อมกัน แต่มีขนาดต่างกัน คือ ชิ้นของท้องฟ้าจำลอง Adler มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 5 นิ้ว แต่ชิ้นของมหาวิทยาลัย Harvard มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 4 นิ้ว การพิสูจน์ความจริงจึงเป็นเรื่องที่ผู้เชี่ยวชาญด้านวัสดุศาสตร์แห่ง Argonne National Laboratory ในสหรัฐอเมริกาต้องดำเนินการ เพราะห้องปฏิบัติการนี้มีอุปกรณ์ผลิตเอกซเรย์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก สำหรับใช้วิเคราะห์โครงสร้างอะตอมของ astrolabe ทั้งสองชิ้น

การพิสูจน์เรื่องนี้ได้ผสมผสานวิทยาการด้านประวัติศาสตร์กับวัสดุศาสตร์ กล่าวคือ เมื่อคณะนักวิจัยใช้เครื่องเร่งอนุภาคซินโครตรอนสร้างคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดเอกซเรย์เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของแผ่นโลหะที่ใช้ทำ astrolabe ข้อมูลจะทำให้รู้โครงผลึกของอะตอมทั้งหลายได้ และเมื่อใช้เทคนิค scanning radiograph วัดความหนาของส่วนต่างๆ บนแผ่น astrolabe กับเทคนิค X-ray fluorescence วิเคราะห์ว่าวัสดุที่ใช้ทำแผ่น astrolabe มีธาตุอะไรบ้าง เพราะเวลาธาตุคายรังสีเอกซ์มันจะปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะตัวของธาตุนั้นๆ ออกมา ข้อมูลจึงทำให้นักวิจัยรู้ว่าในนั้นมีธาตุอะไร และมีปริมาณเพียงใด ในกรณีที่เป็น astrolabe โบราณ ช่างมักใช้วัสดุทองเหลือง (ซึ่งประกอบด้วยทองแดงกับสังกะสี) ในการทำ และใช้สารอื่นเจือปนบ้าง แต่ถ้าเป็น astrolabe สมัยใหม่ องค์ประกอบของธาตุที่ใช้ทำจะแตกต่างไป และสารเจือที่ใช้ก็แตกต่างด้วย

ผลการตรวจสอบแสดงให้เห็นชัดว่า astrolabe ของท้องฟ้าจำลอง Adler ทำด้วยทองแดง สังกะสี และมีเงิน ดีบุก ตะกั่ว นิกเกิล กับสารหนูเป็นสารเจือ ดังนั้น มันจึงเป็น astrolabe โบราณตัวจริง ส่วน astrolabe ของมหาวิทยาลัย Harvard นั้นไม่มีสังกะสี แต่เป็นแผ่นทองแดงที่มีทองคำเคลือบ จึงไม่ได้ทำด้วยทองเหลือง และมีปรอท ดีบุก กับเงินเป็นสารเจือบ้าง มันจึงเป็น astrolabe ปลอม และเพื่อความมั่นใจ คณะวิจัยได้ใช้เทคนิคการเลี้ยวเบนด้วยรังสีเอกซ์ (X-ray diffraction) วิเคราะห์โครงสร้างของอะตอมต่างๆ ในแผ่น astrolabe เพิ่มเติม เพราะถ้าอะตอมในแผ่นอยู่เรียงรายอย่างเป็นระเบียบ นิวเคลียสในอะตอมจะเบี่ยงเบนรังสีเอกซ์ในบางทิศทางเท่านั้น ทำให้เกิดวงกลมหลายวงที่สว่างไม่เท่ากัน และทุกวงมีจุดศูนย์กลางร่วมกัน การวิเคราะห์ความสว่างและรูปทรงของวงกลมสามารถบอกได้ว่า แผ่น astrolabe ถูกตีมากหรือน้อยเพียงใดและอย่างไร เพราะถ้าแผ่นถูกตีมาก อะตอมในผลึกจะอยู่กันอย่างระเกะระกะจนวงกลมทุกวงสว่างเท่ากันหมด

ผลการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า ในกรณี astrolabe ของท้องฟ้าจำลอง Adler หลังจากที่แผ่นทองเหลืองถูกเผาให้ร้อนแล้ว ช่างได้ใช้ค้อนตีกลึงอย่างรุนแรง แต่แผ่น astrolabe ของมหาวิทยาลัย Harvard มิได้ถูกค้อนตี แต่กลับถูกรีด ซึ่งเทคโนโลยีการรีดยังไม่มีใช้ในโลกในปี 1597

นอกจากนี้การวิเคราะห์ความสม่ำเสมอของแผ่น astrolabe ก็ยังแสดงให้เห็นอีกว่า ถ้าช่างที่ทำใช้ค้อนตี มันเป็นเรื่องเป็นไปไม่ได้ที่จะตีแผ่น astrolabe ให้มีความหนาเท่ากันโดยตลอดทั้งแผ่น และเมื่อใช้เทคนิคการส่องกราด (scanning) ด้วยรังสีเอกซ์ผ่านแผ่น astrolabe นักวิจัยก็สามารถวัดความหนาของแผ่นได้อย่างละเอียด จนรู้ชัดว่า astrolabe ของ Adler มีความหนาไม่สม่ำเสมอ

เมื่อเหตุและผลเป็นเช่นนี้ คณะนักวิจัยจึงสรุปว่า astrolabe ของท้องฟ้าจำลอง Adler เป็นของจริงซึ่งทำขึ้นจากการใช้เทคโนโลยีโลหะในปี 1597 ตรงกับเวลาที่จารึกบนตัวมัน ส่วน astrolabe ของมหาวิทยาลัย Harvard นั้นเป็นของปลอม

นี่เป็นตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่านักประวัติศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์สามารถบูรณาการวิทยาการของตนให้เข้ากันได้อย่างสร้างสรรค์จนรู้ว่าความจริงเป็นเช่นไร

สุทัศน์ ยกส้าน มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ