ถ้าเราถามนักวิทยาศาสตร์ว่า มีใครบ้างที่ไม่ต้องการจะพบทฤษฎีที่ยิ่งใหญ่หรือองค์ความรู้ที่ล้ำลึก จนทำให้คนทั้งโลกต้องตกตะลึง เพราะหลักการที่พบนั้น ได้ล้มล้างความเชื่อและความคิดเดิม ๆ ในอดีตที่ผ่านมาจนสิ้นเชิง คำตอบคงมีว่า ทุกคนต้องการจะเป็นคนสำคัญคนนั้น เพราะนอกจากจะได้มีชื่อเสียงอย่างเป็นอมตะนิรันดร์กาลแล้ว ยังอาจจะได้รับรางวัลโนเบลเป็นเกียรติเป็นศรีแก่วงศ์ตระกูลและประเทศชาติด้วย
แต่ก่อนจะไปถึงจุดสูงสุดนั้น เราหลายคนคงไม่ทราบว่า ในเบื้องต้นความคิดของนักวิทยาศาสตร์อาจจะถูกต่อต้านอย่างรุนแรง เพราะไม่มีใครเชื่อในสิ่งที่พบใหม่นั้น แต่เมื่อเวลาผ่านไปนาน ๆ เมื่อหลักฐานจากการทดลองต่าง ๆ ได้ทยอยเปิดตัว การยอมรับจึงเกิดขึ้นในที่สุด
ดังในกรณีของ Alfred Lothar Wegener ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์และนักอุตุนิยมวิทยา แต่มีผลงานสะเทือนโลกด้านทางธรณีวิทยา เขาเป็นชาวเยอรมัน ซึ่งเกิดที่กรุง Berlin เมื่อปี 1880 (รัชสมัยพระปิยมหาราช) และจบการศึกษาด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Heidelberg แล้วได้งานทำที่มหาวิทยาลัย Graz ในประเทศออสเตรีย เมื่ออายุ 35 ปี Wegener ได้เรียบเรียงตำรา The Origin of Continents and Oceans ซึ่งเกี่ยวข้องกับการถือกำเนิดของทวีปและมหาสมุทรโลก โดยตั้งสมมติฐานว่า ในอดีตทวีปต่าง ๆ ของโลกเคยผนึกติดกันเป็นมหาทวีปหนึ่งเดียวชื่อ Pangaea จนกระทั่งถึงยุค Mesozoic คือเมื่อ 250 ล้านปีก่อน มหาทวีปก็ได้แตกแยกออกเป็นเปลือกทวีปหลายแผ่น แล้วเคลื่อนที่หนีจากกัน เหมือนภูเขาน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่แตกตัว ลอยอยู่ในมหาสมุทรยังไงยังงั้น การที่ Wegener ตั้งสมมติฐานหลุดโลกว่า ทวีปเคลื่อนที่ได้นั้น เขาได้จากการสังเกตเห็นขอบของทวีปอเมริกาใต้และแอฟริกาที่อยู่คนละข้างของมหาสมุทร Atlantic ว่า สามารถประกบติดกันได้อย่างลงตัวพอดี และการศึกษาสภาพทางธรณีวิทยาของเกาะ Greenland กับยุโรปก็แสดงว่า ดินแดนทั้งสองแห่งนี้เคยอยู่ติดกันและเคลื่อนที่ได้ เพราะเป็นหิน granite ที่สามารถลอยอยู่บนหิน basalt ได้นอกจากนี้ก็ยังได้พบว่า ดินแดนอเมริกาใต้กับดินแดนแอฟริกา เคยมีสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์หลายสายพันธุ์เหมือน ๆ กันด้วย
เหตุผลของ Wegener ไม่ได้รับการยอมรับ เพราะแทบทุกคนคิดว่า ทวีปไม่น่าจะเคลื่อนที่ได้ แต่อีก 15 ปีต่อมา Arthur Holmes ได้เสนอกลไกที่ทำให้ทวีปเคลื่อนที่ โดยใช้ข้อมูลสนามแม่เหล็กและปรากฏการณ์แผ่นดินไหว ทั้งที่เกิดบนโลกและใต้น้ำ จนทำให้ทฤษฎี plate tectonics เป็นที่ยอมรับในที่สุด
ในปี 1930 ขณะเดินทางไปสำรวจเกาะ Greenland Wegener ได้หายสาบสูญไป ขณะออกหาเสบียงมาให้เพื่อนนักสำรวจ จนกระทั่งวันที่ 12 พฤษภาคม ค.ศ.1931 จึงมีผู้พบศพของ Wegener ในถุงนอน ด้วยใบหน้าที่สงบ ตาเปิดและมีรอยยิ้ม การวิเคราะห์ศพแสดงให้เห็นว่า Wegener เสียชีวิตเมื่อประมาณเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.1930 ด้วยโรคหัวใจวาย
ลุถึงปี 1980 ซึ่งเป็นเวลาครบหนึ่งศตวรรษแห่งชาตกาลของ Wegener รัฐบาลเยอรมันได้จัดตั้งสถาบัน Alfred Wegener Institute ขึ้น เพื่อศึกษาค้นคว้าวิจัยธรรมชาติที่ขั้วโลกและทะเลทั้งโลก ที่เมือง Bremerhaven ทุกวันนี้หลุมอุกกาบาตหลุมหนึ่งทั้งบนดวงจันทร์และดาวอังคารมีชื่อ Wegener ดาวเคราะห์น้อย 29227 มีชื่อว่า Wegener และที่เกาะ Greenland มีแหลม Wegener
นี่เป็นตัวอย่างของความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ แต่ผู้พบทฤษฎีสำคัญไม่ได้รับเกียรติมากในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ จนกระทั่งเสียชีวิตไปแล้ว และในกรณีของนักเคมี Dmitriy Ivanovich Mendeleyev ก็คล้ายกัน เพราะถูกกลั่นแกล้งโดยศัตรู ด้วยอคติส่วนตัว ทำให้ไม่ได้รับรางวัลโนเบล แต่ในที่สุดก็มีชื่อเสียงมากกว่า คือ ปังกว่าคนที่ได้รับรางวัลเสียอีก เพราะเด็กนักเรียนวิทยาศาสตร์ทุกคนในโลกรู้จักตารางธาตุของ Mendeleyev
ใคร ๆ ก็รู้ว่าโลกมีธาตุในธรรมชาติมากมายหลายชนิด ที่อยู่ในสถานะต่าง ๆ กัน คือ เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจนเป็นแก๊ส ปรอทกับโบรมีนเป็นของเหลว แพลทินัมกับอิริเดียมเป็นของแข็ง และมีธาตุบางชนิดเป็นโลหะ บางชนิดมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ซึ่งต่างก็มีสีที่หลากหลาย เช่น เหลือง เขียว ขาว แดง ฯลฯ นักเคมีจึงต้องการจัดแบ่งธาตุออกเป็นกลุ่ม ๆ โดยให้ธาตุที่มีสมบัติทางกายภาพคล้ายกันให้อยู่ในกลุ่มเดียวกัน
การคิดเช่นนี้ ทำให้คนหลายคนเห็นเป็นเรื่องเหลวไหล แต่ Mendeleyev เชื่อว่า น่าจะทำได้ เพราะเขาต้องการจะแบ่งธาตุทั้ง 63 ชนิด ที่โลกรู้จักในสมัยนั้น ออกเป็น 7 กลุ่มย่อยตามน้ำหนักเชิงอะตอม เช่น กลุ่มธาตุที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยาเคมี อันได้แก่ lithium , sodium , potassium , rubidium และ cesium ก็ให้อยู่ในกลุ่มเดียวกัน เป็นต้น
ในปี 1869 Mendeleyev ได้จัดพิมพ์หนังสือชื่อ On the Relation of the Properties to the Atomic Weights of Elements ซึ่งแสดงให้ทุกคนเห็นความเป็นระเบียบด้านสมบัติทางเคมีของธาตุว่าถูกกำหนดโดย atomic weight ของธาตุเหล่านั้น
แต่วงการเคมีรู้สึกเฉย ๆ กับการจัดตารางธาตุในแนวนี้ เพราะไม่คิดว่าจะเพิ่มพูนความรู้หรือช่วยอะไร ๆ ให้ดีขึ้นได้ จนถึงปี 1894 เมื่อ William Ramsay ได้เห็นแก๊สต่าง ๆ ที่มีในตารางของ Mendeleyev เขาจึงได้ความคิดว่า นอกจากจะมี helium เพียงหนึ่งเดียวแล้ว ธรรมชาติจะต้องมีแก๊สในกลุ่มเดียวกันอีกหลายชนิดด้วย ในที่สุด Ramsay ก็ได้พบแก๊สเฉื่อยอีกหลายชนิด เช่น neon , krypton , xenon และ radon ด้วย ผลงานนี้ทำให้ Ramsay ได้รับรางวัลโนเบลเคมี ปี 1904 ตารางธาตุยังช่วยให้นักเคมีพยายามค้นหาธาตุที่ยังไม่มีในธรรมชาติ จนพบอีก 4 ธาตุ คือ scandium , gallium , technetium และ germanium ด้วย
ในปี 1906 เมื่อมีการพิจารณาตัดสินรางวัลโนเบลสาขาเคมี Mendeleyev มีคู่แข่งคนสำคัญ คือ Ferdinand Moissan ซึ่งเป็นผู้พบธาตุ molybdenum , tantalum และniobium แต่ Svante Arrhenius (รางวัลโนเบลเคมี ปี 1903) ได้คัดค้านมิให้ Mendeleyev ได้รับรางวัลโนเบล โดยอ้างว่าผลงานที่ทำนั้นโบราณเกินไป แต่สาเหตุที่แท้จริง คือ เพราะ Mendeleyev ได้เคยโจมตีผลงานเรื่องทฤษฎีสารละลายของ Arrhenius การโต้แย้งของ Arrhenius จึงทำให้ Moissan ได้รับรางวัลโนเบลเคมี ปี 1906 ไป โดยคะแนนเสียงข้างมาก 1 เสียงจาก Arrhenius เมื่อพลาดรางวัล หลังจากนั้นไม่นาน Mendeleyev ก็ล้มป่วยด้วยโรคไข้หวัดใหญ่ และเสียชีวิตเมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ ปี 1907 ที่เมือง St. Petersburg สิริอายุ 72 ปี
ทุกวันนี้ โลกรู้จัก Mendeleyev ดีกว่า Moissan มาก เพราะโลกมีธาตุสังเคราะห์ชื่อ mendelevium ที่ 101 และดวงจันทร์มีหลุมอุกกาบาตหลุมหนึ่งชื่อ Mendeleev อนึ่งเวลาใครถามเรื่องแรงดลใจที่ทำให้ได้พบตารางธาตุ Mendeleyev ก็เล่าว่า เขาได้เขียนชื่อธาตุและน้ำหนักเชิงอะตอมลงบนไพ่แต่ละใบ หลังจากที่ได้พยายามจัดเรียงไพ่เป็นกลุ่มรูปแบบต่าง ๆ เป็นเวลานานจนเหนื่อยอ่อน ก็ได้ม่อยหลับไปและฝัน ในความฝันเขาได้เห็นไพ่ทุกใบจัดเรียงเป็นกลุ่มใหม่ตามน้ำหนักเชิงอะตอมอย่างเป็นระเบียบ ซึ่งแสดงความเป็นคาบ (periodicity) ของสมบัติทางกายภาพของธาตุ ผลจากความฝันนี้ ทำให้โลกมีตารางธาตุให้นักเคมีใช้ค้นหาและสร้างธาตุใหม่ ๆ ได้อย่างมีหลักการ
จากทั้งสองตัวอย่างการค้นพบดังที่ได้กล่าวมานี้ เราจะเห็นรูปแบบและวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์สองคนใช้ในการค้นหาองค์ความรู้ แต่ถ้าจะกล่าวโดยทั่วไปเราอาจจะแบ่งวิธีการค้นพบออกได้เป็น 3 รูปแบบ ดังที่ Daniel Edward Koshland Jr. แห่งมหาวิทยาลัย California ที่ Berkeley เรียกว่าทฤษฎี Cha-Cha-Cha จากคำว่า Charge , Challenge และ Chance ซึ่งแปลว่า โดยใช้วิธีสู้ตรง ๆ และใช้วิธีท้าทาย คือ ทำไป รู้ไป กับวิธีที่พบอย่างไม่ได้ตั้งใจ หรือพูดแบบง่าย ๆ คือ การมีดวงดี
สำหรับการค้นพบแบบสู้ตรง ๆ นั้น ได้แก่ การพบที่มาของกฎการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์โดย Isaac Newton การพบกฎพันธุกรรมของ Gregor Mendel ที่ใช้อธิบายว่า เหตุใดลูกหลานจึงมีหน้าตาคล้ายบรรพบุรุษ และตามปกติในการค้นพบด้วยวิธีนี้ไม่มีใครรู้ชัดว่าผู้วิจัยจะต้องใช้วิธีใดในการแก้ปัญหา และเมื่อทำได้สำเร็จแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็มีมุมมองในการเห็นธรรมชาติอย่างที่ไม่มีใครเคยคิดมาก่อน ดังเช่น เวลา Newton เห็นแอปเปิลตกจากกิ่ง และเห็นดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ เขาได้ตระหนักรู้เป็นคนแรกว่า ปรากฏการณ์ทั้งสองเหตุการณ์ที่เขาเห็นนั้น เกิดจากการที่ธรรมชาติมีแรงโน้มถ่วง
ส่วนการค้นพบที่ใช้วิธีสู้ไป รู้ไปอย่างท้าทายนั้น มักเกิดจากการสะสมของเหตุการณ์ที่ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีใด ๆ ที่มี ณ เวลานั้น จึงต้องมีคนบางคนคิดทฤษฎีใหม่หรือแนวคิดใหม่ เพื่อนำมาอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกันได้อย่างมีเหตุผล ตัวอย่างการค้นพบด้วยวิธีนี้ คือ การพบทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ โดย Albert Einstein และการอธิบายที่มาของเส้นสเปกตรัมจากอะตอมไฮโดรเจน โดย Niels Bohr ซึ่งได้นำวิชากลศาสตร์ควอนตัมมาใช้ในการอธิบายสมบัติของอิเล็กตรอนในอะตอม เป็นต้น
ส่วนการค้นพบโดยวิธีสุดท้ายอันเป็นการค้นพบองค์ความรู้อย่างไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งมักจะเกิดเฉพาะกับคนที่มีจิตใจพร้อมรับเท่านั้น และทันทีที่เขาเห็น ได้ยิน หรือได้สัมผัสสิ่งใหม่ เขาก็ตระหนักในความสำคัญของเหตุการณ์นั้นทันที เช่น การพบ penicillin โดย Alexander Fleming การพบปรากฏการณ์ optical activity โดย Louis Pasteur ที่มีในผลึกกรด tartaric (คือมี isomer แบบ D และ L) การพบรังสีเอกซ์ โดย Wilhelm Conrad Röntgen และการประดิษฐ์ polytetrafluoroethylene หรือ Teflon โดย Roy Plunkett เป็นต้น เพราะนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ ได้เห็นบางสิ่งบางอย่างที่แปลกและอัศจรรย์เกิดขึ้นอย่างที่ไม่มีใครเคยคาดคิดมาก่อน แล้วรู้ในทันทีว่า นี่เป็นของใหม่ที่มีความสำคัญมาก
สำหรับคนทั่วไป การค้นพบองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์แบบไม่ตั้งใจ เป็นเรื่องที่ชาวบ้านทั่วไปให้ความสนใจมากที่สุด เพราะในส่วนลึกทุกคนอาจคิดว่าตนเองก็มีโอกาสจะดังได้ และโลกวิทยาศาสตร์ก็มีตัวอย่างให้เห็นมากมาย เช่น การพบวิธีสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ urea โดย Friedrich Wöhler การพบไฟฟ้าในสัตว์ (กบ) โดย Luigi Galvani ซึ่งเป็นการบุกเบิกวิชา bioelectromagnetics การพบปรากฏการณ์กัมมันตรังสีในเกลือ uranium โดย Henri Becquerel การพบว่ายางดิบที่ผสมกับผงกำมะถัน โดยการนวดแล้วใช้ความร้อน (vulcanized rubber) มีสมบัติดีกว่ายางดิบ โดย Charles Goodyear การพบวิธีทำวัตถุระเบิดแรงสูง (dynamite) โดย Alfred Nobel การพบวัสดุเซรามิก-แก้ว (pyroceram) โดย Donald Stookey และการพบดาว pulsar โดย Jocelyn Bell เป็นต้น
แต่ในที่นี้จะขอยกตัวอย่าง การพบวิธีทำฝนเทียมอย่างบังเอิญ โดย Vincent Schaefer
ภาษาไทยเรายังไม่มีคำแปลที่ตรงกับคำ serendipity ซึ่งหมายถึง ความสามารถในการพบสิ่งที่มีประโยชน์อย่างไม่ตั้งใจ และบุคคลแรกที่ใช้คำนี้ คือ Horatio Walpole ซึ่งเป็นนักประพันธ์และนักการเมืองชาวอังกฤษ ในคริสต์ศตวรรษที่ 18
ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้มีความประสงค์จะให้เทพยดาทรงโปรดบันดาลให้ฝนฟ้าตกตามวัน เวลา และในสถานที่ ๆ ตนต้องการ จึงมีคนที่ชอบแอบอ้างหรืออวดอ้างว่าสามารถทำให้ฝนตกได้ โดยใช้วิธีต่าง ๆ นานา เช่น แห่นางแมว จุดบั้งไฟ ร้องเพลงสวดสรรเสริญเทพเจ้า หรืออาจใช้วิธีรุนแรง โดยการฆ่าสัตว์หรือคน เพื่อบูชาพระพิรุณ ในเวลาต่อมาบางคนได้ใช้วิธีพ่นละอองน้ำไปในอากาศ หรือยิงปืน บ้างใช้วิธีเผาสารเคมีบางชนิดให้ควันลอยขึ้นไปในอากาศ เพื่อชักนำให้ไอน้ำกลั่นตัวและตกตกลงมาเป็นฝน แต่บรรดาวิธีเหล่านี้ ไม่ประสบความสำเร็จอย่างสม่ำเสมอ คือ ได้บ้างและไม่ได้บ้าง และหลายครั้งก็ไม่ได้อะไรเลย
จนกระทั่งปี 1946 กระบวนการทำฝน จึงเริ่มเป็นเรื่องของนักวิทยาศาสตร์ เพราะมีคนเริ่มใช้กระบวนการทำฝนอย่างมีหลักการ เหตุผล และขั้นตอน โดยนักวิทยาศาสตร์คนนั้น ชื่อ Vincent J. Schaefer แห่งบริษัท General Electric Company ที่เมือง New York ในประเทศสหรัฐอเมริกา และเป็นการค้นพบของเขาเป็นการค้นพบอย่างไม่ได้ตั้งใจ
คนเราได้รู้มาเป็นเวลานานแล้วว่า ฝนมาจากไอน้ำที่อยู่ในก้อนเมฆ และน้ำดังกล่าวมาจากทะเลและมหาสมุทร โดยน้ำจะกลายเป็นไอ ลอยขึ้นไปในอากาศไปรวมกันเป็นเมฆ แต่ไม่มีใครรู้ชัดว่า ขั้นตอนการเกิดฝนนั้นเป็นอย่างไร จนกระทั่งปี 1919 John Aitken ซึ่งเป็นนักอุตุนิยมวิทยาชาวอังกฤษได้พบว่า การมีอนุภาคขนาดเล็ก เช่น ฝุ่นหรือละออง (ซึ่งรู้จักในเวลาต่อมาว่า อนุภาค Aitken) ในบรรยากาศจะทำให้ไอน้ำมาจับที่ฝุ่นละอองนั้น แต่ถ้าไม่มีฝุ่นละออง การกลั่นตัวของไอน้ำก็จะไม่เกิดขึ้นและฝนก็จะไม่มี
เมื่อทุกคนรู้เช่นนี้ ความพยายามที่จะสร้างฝนเทียมจึงเกิดขึ้น โดยการปล่อยวัสดุที่เป็นฝุ่นขนาดเล็กให้ลอยขึ้นไปในบรรยากาศ หรือโดยการจุดไฟเผาป่าให้ละอองเถ้าลอยขึ้นเบื้องบน แต่ก็ได้พบว่าไม่มีวิธีใดที่ให้ผล
ในช่วงเวลาที่เกิดสงครามโลกครั้งที่สอง (1939-1945) Irving Langmuir (นักเคมีรางวัลโนเบล ปี 1932) ซึ่งทำงานประจำที่บริษัท General Electric Company ได้เริ่มสนใจปัญหาการเกิดก้อนน้ำแข็งจะติดที่บริเวณปีกเครื่องบิน เวลาบินสูง ในเวลานั้น Langmuir มีผู้ช่วยชื่อ Vincent J. Schaefer ในปี 1933 คนทั้งสองได้เดินทางไปที่รัฐ New Hampshire ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีภูเขาสูงและมีพายุหิมะพัดรุนแรง Schaefer เอง แม้จะเกิดที่รัฐ New York แต่ชอบเล่นสกีมาก ดังนั้นจึงรู้สึกยินดีที่ได้ไปทำงานวิทยาศาสตร์กับ Langmuir อย่างมีความสุข
ขณะพักอยู่ที่รัฐ New Hampshire คนทั้งสองรู้สึกแปลกใจมากที่พบว่า แม้อุณหภูมิของเมฆบนยอดเขาจะต่ำกว่าอุณหภูมิเยือกแข็งของน้ำก็ตาม แต่ก็ไม่มีผลึกน้ำแข็งเกิดขึ้นที่ยอดเขา ณ เวลานั้น Langmuir ได้ทราบผลการทดลองของ Aitken แล้ว จึงพยายามค้นหาสารที่เป็นละอองเล็ก ๆ มาให้ไอน้ำจับ และได้ทดลองใช้ฝุ่น เกลือ น้ำตาล ผง แล้วนำมาใส่ในช่องแข็ง (freezer) ของตู้เย็น ต่อจากนั้นในการสร้างอากาศชื้น Schaefer ได้ลองหายใจรดใส่เข้าไปในช่องแข็ง แล้วนำวัสดุทดลองต่าง ๆ ใส่เข้าไปด้วย แต่พบว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้นเลย ตลอดเวลาที่ได้ทดลองนานเป็นเดือน
จนกระทั่งเช้าวันหนึ่งในเดือนกรกฎาคม ขณะทดลองใช้สารต่าง ๆ เท่าที่สมองของ Schaefer จะคิดได้ เพื่อนของเขาได้ชวนไปกินอาหารกลางวัน Schaefer ก็ออกไปจากห้องทดลองและได้ปล่อยประตูช่องแข็งเปิดทิ้งไว้ เมื่อกลับจากการกินอาหารกลางวัน Schaefer ได้ตรวจดูอุณหภูมิของอากาศในช่องแข็งและพบว่า มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่จะทำให้เกิดผลึกน้ำแข็ง เพราะในวันนั้นอากาศร้อนได้มาถึงแล้ว Schaefer ซึ่งต้องการให้อุณหภูมิของอากาศในช่องแข็งลดลงอย่างรวดเร็ว จึงนำน้ำแข็งแห้ง (dry ice) ใส่เข้าไปที่ฐานของช่องแข็ง แล้วหายใจรดน้ำแข็งแห้งนั้น ทันใดนั้น เขาก็เห็นเกล็ดหิมะเล็ก ๆ เกิดขึ้น จึงคิดต่อไปว่า ถ้าเขาทำให้หิมะเกิดขึ้นในช่องแข็งได้ เขาก็ควรสามารถทำให้หิมะตกจากก้อนเมฆได้เช่นกัน จึงให้เจ้าหน้าที่บริษัทเตรียมเครื่องบินพร้อมอุปกรณ์สำหรับพ่นน้ำแข็งแห้งไปที่ก้อนเมฆ แล้วนำน้ำแข็งแห้งที่หนักประมาณ 3 กิโลกรัมติดตัวขึ้นไปด้วย เมื่อเขาเห็นเมฆก้อนใหญ่-น้อยบนท้องฟ้า Schaefer ได้ตัดสินใจเลือกก้อนเมฆขนาดใหญ่ที่มีสีเทา เพราะรู้ว่ามันมีความชื้นมาก แล้วบอกให้นักบินขับเครื่องบินไปเหนือเมฆก้อนนั้นทันที จากนั้นก็พ่นน้ำแข็งแห้งลงไปที่ด้านบนของก้อนเมฆ เมื่อเสร็จภารกิจ Schaefer ก็นำเครื่องบินลงจอด
ด้าน Langmuir ซึ่งยืนดูการทดลองของ Schaefer อยู่ข้างล่าง ก็ได้เห็นหิมะตกจากก้อนเมฆที่เครื่องบินบินผ่าน เขาจึงบอก Schaefer ด้วยความดีใจและภูมิใจว่า “You have made history!”
ข่าวความสำเร็จนี้ ได้แพร่สะพัดไปทั่วโลก จนทำให้ทุกคนรู้ว่า Schaefer คือนักวิทยาศาสตร์คนแรกของโลกที่รู้จักวิธีทำฝนเทียม
ในเวลาต่อมา Bernard Vonnegut ซึ่งเป็นนักอุตุนิยมวิทยาชาวอเมริกันอีกคนหนึ่งที่สนใจเรื่องฝนเทียมเหมือนกัน เมื่อได้เห็น Schaefer บินเข้าไปในก้อนเมฆในวันนั้น และเห็นความสำเร็จที่เกิดขึ้น ก็ได้ทดลองหาสารประกอบใหม่ เพื่อใช้แทนน้ำแข็งแห้งและได้พบว่า ถ้าใช้สาร silver iodide ที่บริสุทธิและเป็นผงละเอียด ประสิทธิภาพในการทำฝนเทียมก็จะดีขึ้นมาก
ทุกวันนี้เทคโนโลยีการทำฝนเทียม “seeding the cloud” ได้รุดหน้าไปมากแล้ว จากผลงานบุกเบิกของ Vincent J. Schaefer ซึ่งได้พบวิธีทำฝนเทียมอย่างไม่ตั้งใจ
อ่านเพิ่มเติมจาก “The Cha-Cha-Cha Theory of Scientific Discovery” โดย D.E. Koshland Jr. ในวารสาร Science ฉบับที่ 317 ประจำวันที่ 10 สิงหาคม ปี 2007
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
แต่ก่อนจะไปถึงจุดสูงสุดนั้น เราหลายคนคงไม่ทราบว่า ในเบื้องต้นความคิดของนักวิทยาศาสตร์อาจจะถูกต่อต้านอย่างรุนแรง เพราะไม่มีใครเชื่อในสิ่งที่พบใหม่นั้น แต่เมื่อเวลาผ่านไปนาน ๆ เมื่อหลักฐานจากการทดลองต่าง ๆ ได้ทยอยเปิดตัว การยอมรับจึงเกิดขึ้นในที่สุด
ดังในกรณีของ Alfred Lothar Wegener ซึ่งเป็นนักดาราศาสตร์และนักอุตุนิยมวิทยา แต่มีผลงานสะเทือนโลกด้านทางธรณีวิทยา เขาเป็นชาวเยอรมัน ซึ่งเกิดที่กรุง Berlin เมื่อปี 1880 (รัชสมัยพระปิยมหาราช) และจบการศึกษาด้านดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Heidelberg แล้วได้งานทำที่มหาวิทยาลัย Graz ในประเทศออสเตรีย เมื่ออายุ 35 ปี Wegener ได้เรียบเรียงตำรา The Origin of Continents and Oceans ซึ่งเกี่ยวข้องกับการถือกำเนิดของทวีปและมหาสมุทรโลก โดยตั้งสมมติฐานว่า ในอดีตทวีปต่าง ๆ ของโลกเคยผนึกติดกันเป็นมหาทวีปหนึ่งเดียวชื่อ Pangaea จนกระทั่งถึงยุค Mesozoic คือเมื่อ 250 ล้านปีก่อน มหาทวีปก็ได้แตกแยกออกเป็นเปลือกทวีปหลายแผ่น แล้วเคลื่อนที่หนีจากกัน เหมือนภูเขาน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่แตกตัว ลอยอยู่ในมหาสมุทรยังไงยังงั้น การที่ Wegener ตั้งสมมติฐานหลุดโลกว่า ทวีปเคลื่อนที่ได้นั้น เขาได้จากการสังเกตเห็นขอบของทวีปอเมริกาใต้และแอฟริกาที่อยู่คนละข้างของมหาสมุทร Atlantic ว่า สามารถประกบติดกันได้อย่างลงตัวพอดี และการศึกษาสภาพทางธรณีวิทยาของเกาะ Greenland กับยุโรปก็แสดงว่า ดินแดนทั้งสองแห่งนี้เคยอยู่ติดกันและเคลื่อนที่ได้ เพราะเป็นหิน granite ที่สามารถลอยอยู่บนหิน basalt ได้นอกจากนี้ก็ยังได้พบว่า ดินแดนอเมริกาใต้กับดินแดนแอฟริกา เคยมีสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์หลายสายพันธุ์เหมือน ๆ กันด้วย
เหตุผลของ Wegener ไม่ได้รับการยอมรับ เพราะแทบทุกคนคิดว่า ทวีปไม่น่าจะเคลื่อนที่ได้ แต่อีก 15 ปีต่อมา Arthur Holmes ได้เสนอกลไกที่ทำให้ทวีปเคลื่อนที่ โดยใช้ข้อมูลสนามแม่เหล็กและปรากฏการณ์แผ่นดินไหว ทั้งที่เกิดบนโลกและใต้น้ำ จนทำให้ทฤษฎี plate tectonics เป็นที่ยอมรับในที่สุด
ในปี 1930 ขณะเดินทางไปสำรวจเกาะ Greenland Wegener ได้หายสาบสูญไป ขณะออกหาเสบียงมาให้เพื่อนนักสำรวจ จนกระทั่งวันที่ 12 พฤษภาคม ค.ศ.1931 จึงมีผู้พบศพของ Wegener ในถุงนอน ด้วยใบหน้าที่สงบ ตาเปิดและมีรอยยิ้ม การวิเคราะห์ศพแสดงให้เห็นว่า Wegener เสียชีวิตเมื่อประมาณเดือนพฤศจิกายน ค.ศ.1930 ด้วยโรคหัวใจวาย
ลุถึงปี 1980 ซึ่งเป็นเวลาครบหนึ่งศตวรรษแห่งชาตกาลของ Wegener รัฐบาลเยอรมันได้จัดตั้งสถาบัน Alfred Wegener Institute ขึ้น เพื่อศึกษาค้นคว้าวิจัยธรรมชาติที่ขั้วโลกและทะเลทั้งโลก ที่เมือง Bremerhaven ทุกวันนี้หลุมอุกกาบาตหลุมหนึ่งทั้งบนดวงจันทร์และดาวอังคารมีชื่อ Wegener ดาวเคราะห์น้อย 29227 มีชื่อว่า Wegener และที่เกาะ Greenland มีแหลม Wegener
นี่เป็นตัวอย่างของความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ แต่ผู้พบทฤษฎีสำคัญไม่ได้รับเกียรติมากในขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ จนกระทั่งเสียชีวิตไปแล้ว และในกรณีของนักเคมี Dmitriy Ivanovich Mendeleyev ก็คล้ายกัน เพราะถูกกลั่นแกล้งโดยศัตรู ด้วยอคติส่วนตัว ทำให้ไม่ได้รับรางวัลโนเบล แต่ในที่สุดก็มีชื่อเสียงมากกว่า คือ ปังกว่าคนที่ได้รับรางวัลเสียอีก เพราะเด็กนักเรียนวิทยาศาสตร์ทุกคนในโลกรู้จักตารางธาตุของ Mendeleyev
ใคร ๆ ก็รู้ว่าโลกมีธาตุในธรรมชาติมากมายหลายชนิด ที่อยู่ในสถานะต่าง ๆ กัน คือ เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เช่น ไฮโดรเจน ออกซิเจนเป็นแก๊ส ปรอทกับโบรมีนเป็นของเหลว แพลทินัมกับอิริเดียมเป็นของแข็ง และมีธาตุบางชนิดเป็นโลหะ บางชนิดมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ซึ่งต่างก็มีสีที่หลากหลาย เช่น เหลือง เขียว ขาว แดง ฯลฯ นักเคมีจึงต้องการจัดแบ่งธาตุออกเป็นกลุ่ม ๆ โดยให้ธาตุที่มีสมบัติทางกายภาพคล้ายกันให้อยู่ในกลุ่มเดียวกัน
การคิดเช่นนี้ ทำให้คนหลายคนเห็นเป็นเรื่องเหลวไหล แต่ Mendeleyev เชื่อว่า น่าจะทำได้ เพราะเขาต้องการจะแบ่งธาตุทั้ง 63 ชนิด ที่โลกรู้จักในสมัยนั้น ออกเป็น 7 กลุ่มย่อยตามน้ำหนักเชิงอะตอม เช่น กลุ่มธาตุที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยาเคมี อันได้แก่ lithium , sodium , potassium , rubidium และ cesium ก็ให้อยู่ในกลุ่มเดียวกัน เป็นต้น
ในปี 1869 Mendeleyev ได้จัดพิมพ์หนังสือชื่อ On the Relation of the Properties to the Atomic Weights of Elements ซึ่งแสดงให้ทุกคนเห็นความเป็นระเบียบด้านสมบัติทางเคมีของธาตุว่าถูกกำหนดโดย atomic weight ของธาตุเหล่านั้น
แต่วงการเคมีรู้สึกเฉย ๆ กับการจัดตารางธาตุในแนวนี้ เพราะไม่คิดว่าจะเพิ่มพูนความรู้หรือช่วยอะไร ๆ ให้ดีขึ้นได้ จนถึงปี 1894 เมื่อ William Ramsay ได้เห็นแก๊สต่าง ๆ ที่มีในตารางของ Mendeleyev เขาจึงได้ความคิดว่า นอกจากจะมี helium เพียงหนึ่งเดียวแล้ว ธรรมชาติจะต้องมีแก๊สในกลุ่มเดียวกันอีกหลายชนิดด้วย ในที่สุด Ramsay ก็ได้พบแก๊สเฉื่อยอีกหลายชนิด เช่น neon , krypton , xenon และ radon ด้วย ผลงานนี้ทำให้ Ramsay ได้รับรางวัลโนเบลเคมี ปี 1904 ตารางธาตุยังช่วยให้นักเคมีพยายามค้นหาธาตุที่ยังไม่มีในธรรมชาติ จนพบอีก 4 ธาตุ คือ scandium , gallium , technetium และ germanium ด้วย
ในปี 1906 เมื่อมีการพิจารณาตัดสินรางวัลโนเบลสาขาเคมี Mendeleyev มีคู่แข่งคนสำคัญ คือ Ferdinand Moissan ซึ่งเป็นผู้พบธาตุ molybdenum , tantalum และniobium แต่ Svante Arrhenius (รางวัลโนเบลเคมี ปี 1903) ได้คัดค้านมิให้ Mendeleyev ได้รับรางวัลโนเบล โดยอ้างว่าผลงานที่ทำนั้นโบราณเกินไป แต่สาเหตุที่แท้จริง คือ เพราะ Mendeleyev ได้เคยโจมตีผลงานเรื่องทฤษฎีสารละลายของ Arrhenius การโต้แย้งของ Arrhenius จึงทำให้ Moissan ได้รับรางวัลโนเบลเคมี ปี 1906 ไป โดยคะแนนเสียงข้างมาก 1 เสียงจาก Arrhenius เมื่อพลาดรางวัล หลังจากนั้นไม่นาน Mendeleyev ก็ล้มป่วยด้วยโรคไข้หวัดใหญ่ และเสียชีวิตเมื่อวันที่ 2 กุมภาพันธ์ ปี 1907 ที่เมือง St. Petersburg สิริอายุ 72 ปี
ทุกวันนี้ โลกรู้จัก Mendeleyev ดีกว่า Moissan มาก เพราะโลกมีธาตุสังเคราะห์ชื่อ mendelevium ที่ 101 และดวงจันทร์มีหลุมอุกกาบาตหลุมหนึ่งชื่อ Mendeleev อนึ่งเวลาใครถามเรื่องแรงดลใจที่ทำให้ได้พบตารางธาตุ Mendeleyev ก็เล่าว่า เขาได้เขียนชื่อธาตุและน้ำหนักเชิงอะตอมลงบนไพ่แต่ละใบ หลังจากที่ได้พยายามจัดเรียงไพ่เป็นกลุ่มรูปแบบต่าง ๆ เป็นเวลานานจนเหนื่อยอ่อน ก็ได้ม่อยหลับไปและฝัน ในความฝันเขาได้เห็นไพ่ทุกใบจัดเรียงเป็นกลุ่มใหม่ตามน้ำหนักเชิงอะตอมอย่างเป็นระเบียบ ซึ่งแสดงความเป็นคาบ (periodicity) ของสมบัติทางกายภาพของธาตุ ผลจากความฝันนี้ ทำให้โลกมีตารางธาตุให้นักเคมีใช้ค้นหาและสร้างธาตุใหม่ ๆ ได้อย่างมีหลักการ
จากทั้งสองตัวอย่างการค้นพบดังที่ได้กล่าวมานี้ เราจะเห็นรูปแบบและวิธีการที่นักวิทยาศาสตร์สองคนใช้ในการค้นหาองค์ความรู้ แต่ถ้าจะกล่าวโดยทั่วไปเราอาจจะแบ่งวิธีการค้นพบออกได้เป็น 3 รูปแบบ ดังที่ Daniel Edward Koshland Jr. แห่งมหาวิทยาลัย California ที่ Berkeley เรียกว่าทฤษฎี Cha-Cha-Cha จากคำว่า Charge , Challenge และ Chance ซึ่งแปลว่า โดยใช้วิธีสู้ตรง ๆ และใช้วิธีท้าทาย คือ ทำไป รู้ไป กับวิธีที่พบอย่างไม่ได้ตั้งใจ หรือพูดแบบง่าย ๆ คือ การมีดวงดี
สำหรับการค้นพบแบบสู้ตรง ๆ นั้น ได้แก่ การพบที่มาของกฎการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์โดย Isaac Newton การพบกฎพันธุกรรมของ Gregor Mendel ที่ใช้อธิบายว่า เหตุใดลูกหลานจึงมีหน้าตาคล้ายบรรพบุรุษ และตามปกติในการค้นพบด้วยวิธีนี้ไม่มีใครรู้ชัดว่าผู้วิจัยจะต้องใช้วิธีใดในการแก้ปัญหา และเมื่อทำได้สำเร็จแล้ว นักวิทยาศาสตร์ก็มีมุมมองในการเห็นธรรมชาติอย่างที่ไม่มีใครเคยคิดมาก่อน ดังเช่น เวลา Newton เห็นแอปเปิลตกจากกิ่ง และเห็นดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ เขาได้ตระหนักรู้เป็นคนแรกว่า ปรากฏการณ์ทั้งสองเหตุการณ์ที่เขาเห็นนั้น เกิดจากการที่ธรรมชาติมีแรงโน้มถ่วง
ส่วนการค้นพบที่ใช้วิธีสู้ไป รู้ไปอย่างท้าทายนั้น มักเกิดจากการสะสมของเหตุการณ์ที่ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีใด ๆ ที่มี ณ เวลานั้น จึงต้องมีคนบางคนคิดทฤษฎีใหม่หรือแนวคิดใหม่ เพื่อนำมาอธิบายปรากฏการณ์ต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกันได้อย่างมีเหตุผล ตัวอย่างการค้นพบด้วยวิธีนี้ คือ การพบทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ โดย Albert Einstein และการอธิบายที่มาของเส้นสเปกตรัมจากอะตอมไฮโดรเจน โดย Niels Bohr ซึ่งได้นำวิชากลศาสตร์ควอนตัมมาใช้ในการอธิบายสมบัติของอิเล็กตรอนในอะตอม เป็นต้น
ส่วนการค้นพบโดยวิธีสุดท้ายอันเป็นการค้นพบองค์ความรู้อย่างไม่ได้ตั้งใจ ซึ่งมักจะเกิดเฉพาะกับคนที่มีจิตใจพร้อมรับเท่านั้น และทันทีที่เขาเห็น ได้ยิน หรือได้สัมผัสสิ่งใหม่ เขาก็ตระหนักในความสำคัญของเหตุการณ์นั้นทันที เช่น การพบ penicillin โดย Alexander Fleming การพบปรากฏการณ์ optical activity โดย Louis Pasteur ที่มีในผลึกกรด tartaric (คือมี isomer แบบ D และ L) การพบรังสีเอกซ์ โดย Wilhelm Conrad Röntgen และการประดิษฐ์ polytetrafluoroethylene หรือ Teflon โดย Roy Plunkett เป็นต้น เพราะนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้ ได้เห็นบางสิ่งบางอย่างที่แปลกและอัศจรรย์เกิดขึ้นอย่างที่ไม่มีใครเคยคาดคิดมาก่อน แล้วรู้ในทันทีว่า นี่เป็นของใหม่ที่มีความสำคัญมาก
สำหรับคนทั่วไป การค้นพบองค์ความรู้ทางวิทยาศาสตร์แบบไม่ตั้งใจ เป็นเรื่องที่ชาวบ้านทั่วไปให้ความสนใจมากที่สุด เพราะในส่วนลึกทุกคนอาจคิดว่าตนเองก็มีโอกาสจะดังได้ และโลกวิทยาศาสตร์ก็มีตัวอย่างให้เห็นมากมาย เช่น การพบวิธีสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ urea โดย Friedrich Wöhler การพบไฟฟ้าในสัตว์ (กบ) โดย Luigi Galvani ซึ่งเป็นการบุกเบิกวิชา bioelectromagnetics การพบปรากฏการณ์กัมมันตรังสีในเกลือ uranium โดย Henri Becquerel การพบว่ายางดิบที่ผสมกับผงกำมะถัน โดยการนวดแล้วใช้ความร้อน (vulcanized rubber) มีสมบัติดีกว่ายางดิบ โดย Charles Goodyear การพบวิธีทำวัตถุระเบิดแรงสูง (dynamite) โดย Alfred Nobel การพบวัสดุเซรามิก-แก้ว (pyroceram) โดย Donald Stookey และการพบดาว pulsar โดย Jocelyn Bell เป็นต้น
แต่ในที่นี้จะขอยกตัวอย่าง การพบวิธีทำฝนเทียมอย่างบังเอิญ โดย Vincent Schaefer
ภาษาไทยเรายังไม่มีคำแปลที่ตรงกับคำ serendipity ซึ่งหมายถึง ความสามารถในการพบสิ่งที่มีประโยชน์อย่างไม่ตั้งใจ และบุคคลแรกที่ใช้คำนี้ คือ Horatio Walpole ซึ่งเป็นนักประพันธ์และนักการเมืองชาวอังกฤษ ในคริสต์ศตวรรษที่ 18
ตั้งแต่สมัยโบราณ มนุษย์ได้มีความประสงค์จะให้เทพยดาทรงโปรดบันดาลให้ฝนฟ้าตกตามวัน เวลา และในสถานที่ ๆ ตนต้องการ จึงมีคนที่ชอบแอบอ้างหรืออวดอ้างว่าสามารถทำให้ฝนตกได้ โดยใช้วิธีต่าง ๆ นานา เช่น แห่นางแมว จุดบั้งไฟ ร้องเพลงสวดสรรเสริญเทพเจ้า หรืออาจใช้วิธีรุนแรง โดยการฆ่าสัตว์หรือคน เพื่อบูชาพระพิรุณ ในเวลาต่อมาบางคนได้ใช้วิธีพ่นละอองน้ำไปในอากาศ หรือยิงปืน บ้างใช้วิธีเผาสารเคมีบางชนิดให้ควันลอยขึ้นไปในอากาศ เพื่อชักนำให้ไอน้ำกลั่นตัวและตกตกลงมาเป็นฝน แต่บรรดาวิธีเหล่านี้ ไม่ประสบความสำเร็จอย่างสม่ำเสมอ คือ ได้บ้างและไม่ได้บ้าง และหลายครั้งก็ไม่ได้อะไรเลย
จนกระทั่งปี 1946 กระบวนการทำฝน จึงเริ่มเป็นเรื่องของนักวิทยาศาสตร์ เพราะมีคนเริ่มใช้กระบวนการทำฝนอย่างมีหลักการ เหตุผล และขั้นตอน โดยนักวิทยาศาสตร์คนนั้น ชื่อ Vincent J. Schaefer แห่งบริษัท General Electric Company ที่เมือง New York ในประเทศสหรัฐอเมริกา และเป็นการค้นพบของเขาเป็นการค้นพบอย่างไม่ได้ตั้งใจ
คนเราได้รู้มาเป็นเวลานานแล้วว่า ฝนมาจากไอน้ำที่อยู่ในก้อนเมฆ และน้ำดังกล่าวมาจากทะเลและมหาสมุทร โดยน้ำจะกลายเป็นไอ ลอยขึ้นไปในอากาศไปรวมกันเป็นเมฆ แต่ไม่มีใครรู้ชัดว่า ขั้นตอนการเกิดฝนนั้นเป็นอย่างไร จนกระทั่งปี 1919 John Aitken ซึ่งเป็นนักอุตุนิยมวิทยาชาวอังกฤษได้พบว่า การมีอนุภาคขนาดเล็ก เช่น ฝุ่นหรือละออง (ซึ่งรู้จักในเวลาต่อมาว่า อนุภาค Aitken) ในบรรยากาศจะทำให้ไอน้ำมาจับที่ฝุ่นละอองนั้น แต่ถ้าไม่มีฝุ่นละออง การกลั่นตัวของไอน้ำก็จะไม่เกิดขึ้นและฝนก็จะไม่มี
เมื่อทุกคนรู้เช่นนี้ ความพยายามที่จะสร้างฝนเทียมจึงเกิดขึ้น โดยการปล่อยวัสดุที่เป็นฝุ่นขนาดเล็กให้ลอยขึ้นไปในบรรยากาศ หรือโดยการจุดไฟเผาป่าให้ละอองเถ้าลอยขึ้นเบื้องบน แต่ก็ได้พบว่าไม่มีวิธีใดที่ให้ผล
ในช่วงเวลาที่เกิดสงครามโลกครั้งที่สอง (1939-1945) Irving Langmuir (นักเคมีรางวัลโนเบล ปี 1932) ซึ่งทำงานประจำที่บริษัท General Electric Company ได้เริ่มสนใจปัญหาการเกิดก้อนน้ำแข็งจะติดที่บริเวณปีกเครื่องบิน เวลาบินสูง ในเวลานั้น Langmuir มีผู้ช่วยชื่อ Vincent J. Schaefer ในปี 1933 คนทั้งสองได้เดินทางไปที่รัฐ New Hampshire ซึ่งเป็นพื้นที่ที่มีภูเขาสูงและมีพายุหิมะพัดรุนแรง Schaefer เอง แม้จะเกิดที่รัฐ New York แต่ชอบเล่นสกีมาก ดังนั้นจึงรู้สึกยินดีที่ได้ไปทำงานวิทยาศาสตร์กับ Langmuir อย่างมีความสุข
ขณะพักอยู่ที่รัฐ New Hampshire คนทั้งสองรู้สึกแปลกใจมากที่พบว่า แม้อุณหภูมิของเมฆบนยอดเขาจะต่ำกว่าอุณหภูมิเยือกแข็งของน้ำก็ตาม แต่ก็ไม่มีผลึกน้ำแข็งเกิดขึ้นที่ยอดเขา ณ เวลานั้น Langmuir ได้ทราบผลการทดลองของ Aitken แล้ว จึงพยายามค้นหาสารที่เป็นละอองเล็ก ๆ มาให้ไอน้ำจับ และได้ทดลองใช้ฝุ่น เกลือ น้ำตาล ผง แล้วนำมาใส่ในช่องแข็ง (freezer) ของตู้เย็น ต่อจากนั้นในการสร้างอากาศชื้น Schaefer ได้ลองหายใจรดใส่เข้าไปในช่องแข็ง แล้วนำวัสดุทดลองต่าง ๆ ใส่เข้าไปด้วย แต่พบว่าไม่มีอะไรเกิดขึ้นเลย ตลอดเวลาที่ได้ทดลองนานเป็นเดือน
จนกระทั่งเช้าวันหนึ่งในเดือนกรกฎาคม ขณะทดลองใช้สารต่าง ๆ เท่าที่สมองของ Schaefer จะคิดได้ เพื่อนของเขาได้ชวนไปกินอาหารกลางวัน Schaefer ก็ออกไปจากห้องทดลองและได้ปล่อยประตูช่องแข็งเปิดทิ้งไว้ เมื่อกลับจากการกินอาหารกลางวัน Schaefer ได้ตรวจดูอุณหภูมิของอากาศในช่องแข็งและพบว่า มีอุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิที่จะทำให้เกิดผลึกน้ำแข็ง เพราะในวันนั้นอากาศร้อนได้มาถึงแล้ว Schaefer ซึ่งต้องการให้อุณหภูมิของอากาศในช่องแข็งลดลงอย่างรวดเร็ว จึงนำน้ำแข็งแห้ง (dry ice) ใส่เข้าไปที่ฐานของช่องแข็ง แล้วหายใจรดน้ำแข็งแห้งนั้น ทันใดนั้น เขาก็เห็นเกล็ดหิมะเล็ก ๆ เกิดขึ้น จึงคิดต่อไปว่า ถ้าเขาทำให้หิมะเกิดขึ้นในช่องแข็งได้ เขาก็ควรสามารถทำให้หิมะตกจากก้อนเมฆได้เช่นกัน จึงให้เจ้าหน้าที่บริษัทเตรียมเครื่องบินพร้อมอุปกรณ์สำหรับพ่นน้ำแข็งแห้งไปที่ก้อนเมฆ แล้วนำน้ำแข็งแห้งที่หนักประมาณ 3 กิโลกรัมติดตัวขึ้นไปด้วย เมื่อเขาเห็นเมฆก้อนใหญ่-น้อยบนท้องฟ้า Schaefer ได้ตัดสินใจเลือกก้อนเมฆขนาดใหญ่ที่มีสีเทา เพราะรู้ว่ามันมีความชื้นมาก แล้วบอกให้นักบินขับเครื่องบินไปเหนือเมฆก้อนนั้นทันที จากนั้นก็พ่นน้ำแข็งแห้งลงไปที่ด้านบนของก้อนเมฆ เมื่อเสร็จภารกิจ Schaefer ก็นำเครื่องบินลงจอด
ด้าน Langmuir ซึ่งยืนดูการทดลองของ Schaefer อยู่ข้างล่าง ก็ได้เห็นหิมะตกจากก้อนเมฆที่เครื่องบินบินผ่าน เขาจึงบอก Schaefer ด้วยความดีใจและภูมิใจว่า “You have made history!”
ข่าวความสำเร็จนี้ ได้แพร่สะพัดไปทั่วโลก จนทำให้ทุกคนรู้ว่า Schaefer คือนักวิทยาศาสตร์คนแรกของโลกที่รู้จักวิธีทำฝนเทียม
ในเวลาต่อมา Bernard Vonnegut ซึ่งเป็นนักอุตุนิยมวิทยาชาวอเมริกันอีกคนหนึ่งที่สนใจเรื่องฝนเทียมเหมือนกัน เมื่อได้เห็น Schaefer บินเข้าไปในก้อนเมฆในวันนั้น และเห็นความสำเร็จที่เกิดขึ้น ก็ได้ทดลองหาสารประกอบใหม่ เพื่อใช้แทนน้ำแข็งแห้งและได้พบว่า ถ้าใช้สาร silver iodide ที่บริสุทธิและเป็นผงละเอียด ประสิทธิภาพในการทำฝนเทียมก็จะดีขึ้นมาก
ทุกวันนี้เทคโนโลยีการทำฝนเทียม “seeding the cloud” ได้รุดหน้าไปมากแล้ว จากผลงานบุกเบิกของ Vincent J. Schaefer ซึ่งได้พบวิธีทำฝนเทียมอย่างไม่ตั้งใจ
อ่านเพิ่มเติมจาก “The Cha-Cha-Cha Theory of Scientific Discovery” โดย D.E. Koshland Jr. ในวารสาร Science ฉบับที่ 317 ประจำวันที่ 10 สิงหาคม ปี 2007
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
