วิวัฒนาการของ "เทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์การกีฬา"

ตั้งแต่เมื่อ 776 ปีก่อนคริสตกาลเป็นต้นมา ที่ ตำบล Olympia ใกล้เมือง Elis บนคาบสมุทร Peloponnese ใน ประเทศกรีซ ได้มีนักกีฬาจากทั่วประเทศ เดินทางมาแข่งขันกรีฑาและกีฬากัน เพื่อถวายเป็นเทพบูชาต่อองค์ Zeus แห่งสรวงสวรรค์ ด้วยการแสดงออกซึ่งความสามารถของร่างกายและจิตใจ อันเป็นคุณลักษณะของคนเก่งและดีที่ชาวกรีกเรียกว่า arete


ในเบื้องต้นการแข่งขันเป็นการวิ่งระยะทางสั้น และจัดขึ้นภายในวันเดียวจบ แต่ต่อมารูปแบบการแข่งขันก็ได้เพิ่มประเภทมากขึ้น โดยมีการทุ่มน้ำหนัก พุ่งแหลน กระโดดไกล และการแข่งรถศึก การจัดงานก็ได้เพิ่มวันขึ้นเป็น 5 วัน


เมื่อพิจารณาจากชนิดของกีฬาที่แข่งขัน เราก็จะเห็นได้ว่าจุดประสงค์หลักของการแข่งขัน คือ การฝึกฝนผู้คนให้เป็นทหาร และเป็นนักรบที่จะต้องต่อสู้ในสงคราม นอกเหนือไปจากการจัดเพื่อเป็นพิธีกรรมทางศาสนาแล้ว การเฝ้าดูการแข่งขันก็ได้ทำให้คนดูมีอารมณ์สนุกสนานและเพลิดเพลินไปในเวลาเดียวกันด้วย เพราะได้เห็นความสามารถทางร่างกายของมนุษย์ที่จะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า ไปได้สูงกว่า และยกน้ำหนักได้มากกว่า (Citius, Altius และ Fortius) รวมถึงได้เห็นความสง่างามของร่างกายด้วย เพราะนักกีฬาในเวลานั้นจะต้องเปลือยกายเวลาเล่น และคนดูก็มีแต่ผู้ชาย ซึ่งได้แก่คนที่มีฐานะดี และข้าราชการชั้นสูง ซึ่งมีเวลาเข้าชม เพราะไม่ต้องไปทำมาหากินเหมือนชนชั้นล่างที่ต้องทำงานอย่างหลังสู้ฟ้า หน้าสู้ดิน และใครก็ตามที่ไม่ได้รับอนุญาตให้เข้าชม ถ้าแอบดูและถูกจับได้ ก็จะถูกลงโทษโดยการถูกผลักให้ตกหน้าผาสูง


อันที่จริงชาวกรีกมิได้เป็นชนชาติเดียวที่จัดให้มีการแข่งขันกีฬา ชนชาติอื่นและสังคมอื่นก็มีการละเล่นที่เป็นกีฬาเช่นกัน แต่มิได้จัดให้มีการแข่งขันอย่างเป็นฤดูกาล ดังหลักฐานที่ปรากฏเป็นภาพวาดรูปฝูงสัตว์ประมาณ 400 ตัวบนผนังถ้ำ Chauvet ซึ่งเป็นถ้ำที่ตั้งอยู่ใกล้แม่น้ำ Ardeche นอกเมือง Avignon ในประเทศฝรั่งเศส ภาพวาดเหล่านี้เป็นงานศิลปะที่มนุษย์ Cro-Magnon กำลังไล่ล่าสัตว์เป็นอาหาร และกีฬาล่าสัตว์เพื่อความสนุกสนานนี้ได้เกิดขึ้นตั้งแต่เมื่อ 30,000-34,000 ปีก่อน และที่ถ้ำใกล้เมือง Bayankhongor ใน Mongolia ก็มีภาพวาดแสดงกีฬามวยปล้ำที่มีฝูงชนเฝ้าดูเช่นกัน การวัดอายุของภาพได้ข้อมูลที่แสดงว่า มนุษย์ยุคหินใหม่ Neolithic ได้วาดภาพนี้เมื่อ 9,000 ปีก่อน


ในดินแดน Mesopotamia ซึ่งเป็นที่ตั้งของอารยธรรม Sumer ในยุคทองสำริดเมื่อ 4,600 ปีก่อน ที่เมือง Khafaja ก็ได้มีการพบแจกันของชาว Sumerian ที่มีภาพวาดเป็นรูปคนกำลังชกมวยกัน


ส่วนชาวอียิปต์ซึ่งตั้งถิ่นฐานออยู่บนชายฝั่งทะเล Mediterranean เดียวกับชาวกรีก ก็ได้วาดภาพบนฝาผนังห้องพระศพของฟาโรห์หนุ่ม Tutankhamun (1347-1334 ปีก่อนคริสตกาล) ทรงถือหอกล่าฮิปโปและจระเข้ ในแม่น้ำไนล์ และที่ผนังของปิระมิดแห่งเมือง Saqqara ซึ่งมีอายุประมาณ 4,400 ปี ก็มีภาพวาดของฟาโรห์ Tuthmosis ที่ 3 ทรงวิ่งจากขอบหนึ่งของสนามไปยังอีกขอบหนึ่ง เป็นระยะทางประมาณ 60 เมตร เพื่อแสดงให้เห็นว่า พระองค์ทรงมีพระพลานามัยที่สมบูรณ์ดีพอจะทรงปกครองอาณาจักรอียิปต์ได้ตั้งแต่เหนือจรดใต้ และตะวันออกจรดตะวันตก งานวิ่งนี้ได้ถูกจัดขึ้นเป็นการเฉลิมฉลองเทศกาล Sed (Sed คือ เทพเจ้าผู้ทรงมีพระเศียรเป็นสุนัขป่า) เป็นงานเทศกาลที่กรีกจัดขึ้น เพื่อแสดงการครองราชย์ของฟาโรห์อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 30 ปี และในงานเดียวกันนี้ พระองค์ได้ทรงโปรดให้สัตว์ร้ายเข้าเข่นฆ่าเชลยศึก เพื่อความบันเทิงด้วย และกีฬาชนิดนี้ได้แพร่หลายสู่อาณาจักรโรมัน ซึ่งได้จัดให้มีพวก gladiator มาต่อสู้กัน เพื่อความบันเทิงถวายจักรพรรดิและสร้างความสนุกสนานให้ประชาชน


บนเกาะ Crete ในทะเล Mediterranean ก็ได้มีการขุดพบอารยธรรม Minoan โดยนักโบราณคดีชื่อ Arthur John Evans เมื่อปี 1900 ซึ่งผู้คนในอารยธรรมนี้นับถือกระทิงมากว่าเป็นสัตว์ที่แข็งแรง ตัวใหญ่ และมีสมรรถภาพทางเพศสูง ภาพวาดปูนเปียกบนผนังของพระราชวัง Knossos แสดงให้เห็นกีฬากระโดดตีลังกากลับหลังข้ามวัวกระทิง (เหมือนกีฬากระโดดข้ามรั้วในปัจจุบัน) ที่ชาว Minoan จัดขึ้นในเทศกาลบูชาเทพเจ้า Poseidon แห่งมหาสมุทร และกีฬาประเภทนี้ได้กลายมาเป็นกีฬาสู้วัวกระทิงในสเปนในปัจจุบัน

สำหรับในประเทศกรีซนั้น การแข่งขันกีฬาทุกครั้ง ได้รับการบันทึกไว้ในวรรณกรรม Iliad ของกวี Homer เมื่อ 8 ศตวรรษก่อนคริสตกาลว่า ในงานศพของข้าราชการชั้นสูงจะจัดให้มีการแข่งขันกีฬาให้ผู้วายชมน์ได้ “เห็น” ความอาลัยของผู้จัดด้วย เหมือนดังที่ Achilles ได้จัดมหรสพและการแข่งกีฬาให้ Patroclus ซึ่งเป็นเพื่อนรักที่ได้ถูก Hector ซึ่งเป็นนายทหารแห่งกรุง Troy สังหาร และให้กษัตริย์ Odyssey แห่งนคร Ithaca ทรงแสดงวิธีขว้างจักรให้กษัตริย์ Alcinous ซึ่งเป็นชาว Phaeacian ได้ทอดพระเนตรเห็น เป็นต้น

เมื่อถึงยุคกลาง คือ ในคริสต์ศตวรรษที่ 5-15 ซึ่งเป็นยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา (Renaissance) การกีฬาชนิดต่าง ๆ ก็ได้แพร่เข้าสู่ยุโรป เช่น กีฬาฟันดาบ ก็ได้เกิดขึ้นที่เมือง Florence ก็ได้เกิดขึ้นที่ประเทศอิตาลี กีฬาฟุตบอลและแข่งม้าก็ได้เกิดขึ้นในประเทศอังกฤษ โดยรูปแบบของการแข่งขันได้เปลี่ยนจากการต่อสู้ระหว่างบุคคลมาเป็นการแข่งขันแบบเป็นทีม ทำให้อังกฤษได้ชื่อว่าเป็นผู้บุกเบิกการแข่งขันหลายประเภท เช่น cricket, bowling, billiard, hockey และ tennis เป็นต้น กีฬาเหล่านี้ได้ทำให้ชาวโลกรู้สึกสนุกสนานกับการเฝ้าดูและเล่นมากขึ้น เพื่อการมีสุขภาพที่ดี และเพื่อความร่ำรวย โดยการใช้ผลการแข่งขันในการพนัน เมื่อความหมกมุ่นในเรื่องนี้มีมาก การทุจริตในการเล่นจึงเกิดขึ้น เช่น มีการติดสินบนกรรมการ มีการล้มมวย และมีการใช้สารกระตุ้น ฯลฯ เพื่อจะได้เป็นผู้ชนะ

การแข่งขันอย่างเอาเป็นเอาตาย เพื่อจะได้ชัยชนะนี้ ซึ่งจะทำให้ตนและผู้คนในสังคมรู้สึกภูมิใจ ได้ทำให้ผู้เข้าแข่งขันและโค้ชต้องนำวิทยาการด้านเทคโนโลยีการกีฬาและวิทยาศาสตร์การกีฬาเข้ามาช่วย ทั้งในด้านอุปกรณ์ฝึก และค้นหาวิธีสร้างพลังให้แก่ร่างกายของนักกีฬาด้วยการให้อาหารที่มีคุณค่า และฮอร์โมนที่เหมาะสำหรับบุคลิกและสมรรถภาพของนักกีฬาเป็นราย ๆ ไป

หลังจากที่ได้จัดให้มีการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกเป็นครั้งแรกตั้งแต่เมื่อ 776 ปีก่อนคริสตกาลทุก 4 ปี จนกระทั่งถึงปีค.ศ. 393 การแข่งขันกีฬาโอลิมปิกก็ต้องยุติลง เพราะจักรพรรดิโรมัน Theodosius ที่ 1 ได้ทรงห้ามมิให้มีการแข่งขันอีกต่อไป เพราะทรงเห็นว่า มันเป็นการเฉลิมฉลองทางศาสนาของพวกนอกรีต


ลุถึงปี 1894 Baron Pierre de Coubertin ก็ได้เริ่มโครงการฟื้นฟูกีฬาโอลิมปิกอีก เพราะท่านเป็นนักการศึกษา นักประวัติศาสตร์ และนักสังคมวิทยาชาวฝรั่งเศส ผู้มีความเห็นว่ากีฬาน่าจะเป็นกิจกรรมสากลที่ทำให้ทุกสังคมมีสันติภาพ และโลกเป็นสถานที่น่าอยู่อาศัยมากขึ้น ถ้าเยาวชนของทุกชาติได้มาเล่นกีฬากัน การแข่งกีฬาโอลิมปิกยุคใหม่จึงได้เกิดขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 1896 ที่กรุง Athens ในประเทศกรีซ และท่าบารอน ก็ได้กล่าวเปิดและปิดการแข่งขันครั้งนั้น ด้วยถ้อยคำที่เป็นอมตะว่า “จุดมุ่งหมายที่สำคัญของการแข่งขัน มิได้อยู่ที่การได้ชัยชนะ แต่อยู่ที่การได้เข้าร่วมแข่งขันและต่อสู้อย่างเต็มศักดิ์ศรี”


แต่เมื่อถึงวันนี้ ประเด็นการต่อสู้ที่ดีและยุติธรรมนั้น ก็ได้เปลี่ยนไปมาก จากเจตนารมณ์เดิมของท่านบารอน เพราะโลกมีเทคโนโลยีใหม่ และวิทยาศาสตร์ที่ทันสมัย ซึ่งมนุษย์ได้สร้างขึ้น และได้นำความรู้เหล่านี้มาเพิ่มสมรรถภาพในการแข่งขันของนักกีฬาให้มากขึ้น เพื่อให้วิ่งได้เร็วขึ้น ทุ่มน้ำหนักได้ระยะทางไกลขึ้น และกระโดดได้สูงขึ้น ฯลฯ ด้วยการใช้อุปกรณ์ที่สร้างโดยเทคโนโลยีขั้นสูง ตลอดจนได้บริโภคอาหารที่มีคุณค่าทางโภชนาการ และการฝึกฝนที่ต้องใช้อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ที่ทันสมัยเข้าช่วย จนทำให้สถิติโลกต่าง ๆ ถูกทำลายไปตลอดเวลาร่วม 128 ปีที่ผ่านมา เช่น สถิติขว้างจักรเมื่อ 656 ปีก่อนคริสตกาลเป็นของ Protesilaus และสถิติการกระโดดไกลเป็นของ Chionis แต่สถิติ 46.32 เมตร ของ Protesilaus นี้ ก็ถูก Clarence Houser ชาวอเมริกันทำลายด้วยสถิติใหม่ คือ 47.32 เมตร ปัจจุบันสถิติโลกของการขว้างจักร คือ 74.08 เมตร ของ Jurgen Schult เมื่อปี 1986 ส่วนสถิติกระโดดไกล 7.05 เมตร ของ Chionis ก็ถูก A.C. Kraenzlein ทำลายไปเช่นกัน เมื่อปี 1900 เป็นระยะทางเพียง 11.5 เซนติเมตร แต่สถิติโลกของการกระโดดไกลโดย Mike Powell ในปี 1991 นั้น มีค่ามากถึง 8.95 เมตร

โลกรู้สถิติเหล่านี้ที่นักกรีฑากรีกได้ทำไว้ เพราะนักประวัติศาสตร์กรีกได้บันทึกชื่อของผู้ชนะทุกคน และสถิติที่เขาทำได้ในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกทุกครั้ง


การแข่งขันกรีฑาในสมัยโบราณ ตามปกติจะมีเพียงไม่กี่ประเภทและมีผู้เข้าร่วมแข่งขันจำนวนไม่มากเหมือนในสมัยนี้ เช่น มีการแข่งขันวิ่งระยะทาง 200 เมตร (ซึ่งเรียกว่า agon) และการแข่งขันวิ่งทนเป็นระยะทาง 5 กิโลเมตร (ซึ่งเรียก dolichos) นอกจากนี้ก็มีการกระโดดไกล, ขว้างจักร และพุ่งแหลน


คำถามที่ทุกคนสนใจ คือ ถ้าให้ Protesilaus กับ Chionis ซึ่งเป็นนักกีฬาในอดีต กลับมาแข่งขันกับนักกรีฑาปัจจุบัน โดยให้วีรบุรุษทั้งสองได้ใช้อุปกรณ์กีฬาปัจจุบัน ทุกคนก็เชื่อว่าคนทั้งสองจะทำลายสถิติที่ตนได้ทำไว้อย่างสิ้นเชิง เพราะจักรปัจจุบันได้รับการออกแบบให้สามารถเคลื่อนที่ผ่านไปในอากาศได้ดีและเร็วอย่างมีเสถียรภาพยิ่งกว่าจักรที่ Protesilaus เคยใช้ โดยอาศัยความรู้ด้านวัสดุศาสตร์ในการสร้างจักร และความรู้ด้านอากาศพลศาสตร์ในการออกแบบจักร โดยให้ลดแรงเสียดทานระหว่างอากาศกับจักรลงจนเกือบหมด นอกจากเหตุผลนี้แล้ว จักรที่ Protesilaus ใช้ก็มีน้ำหนักมากกว่าจักรปัจจุบัน ซึ่งหนักประมาณ 2 กิโลกรัมด้วย

นอกจากเหตุผลที่เกี่ยวกับวัสดุที่ใช้สร้างจักรแล้ว เทคนิคการขว้างจักรของ Protesilaus ก็แตกต่างจากเทคนิคการขว้างจักรในปัจจุบันมาก เพราะ Protesilaus จะยืนตรง ๆ แล้วขว้างจักรออกไปแทนที่จะใช้วิธีหมุนตัวไปรอบ ๆ แล้วขว้าง ดังแบบที่นักกีฬาขว้างจักรใช้ในปัจจุบัน


ด้าน Chionis นั้น ก็มีสไตล์การกระโดดไกลที่แตกต่างจากปัจจุบันมาก เพราะขณะวิ่งเขาจะถือตุ้มน้ำหนักคล้ายดัมเบลล์ในมือทั้งสองข้าง และเมื่อกระโดดถึงระยะสูงสุดของการวิ่ง เขาก็จะเหวี่ยงแขนสลัดทิ้งตุ้มน้ำหนักให้ไปข้างหลัง เพื่อตัวเองจะได้พุ่งไปข้างหน้าด้วยความเร็วสูงขึ้น (ตามหลักการทรงโมเมนตัมในวิชากลศาสตร์) ดังนั้น ถ้า Chionis ไม่ถือตุ้มน้ำหนักใด ๆ เหมือนในกรณีการวิ่งกระโดดไกลในปัจจุบัน เขาก็น่าจะทำลายสถิติการวิ่งกระโดดไกลของเขาได้อย่างสบาย ๆ จนอาจจะเทียบเคียงได้กับสถิติการกระโดดไกลของนักกีฬาในปัจจุบันก็ได้

ในส่วนที่เกี่ยวกับสถิติการกระโดดไกลนั้น ก็มีเรื่องเล่าที่เป็นตำนานเช่นว่า ในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิก ที่กรุง Berlin นักกรีฑาชื่อ Jesse Owens กระโดดได้ไกล 8.13 เมตร เมื่อวันที่ 25 พฤษภาคม ปี 1935 สถิตินี้ได้ยืนนานเป็นเวลากว่า 33 ปี 4 เดือน 18 วัน จนกระทั่งถึงวันที่ 13 ตุลาคม ปี 1968 สถิติก็ถูกทำลายลงโดย Bob Beamon ที่ Mexico City ด้วยการกระโดดไกลถึง 8.90 เมตร แต่สถิติการกระโดดไกลของวันนี้ เป็นของ Mike Powell ด้วยสถิติ 8.95 เมตร
คำถามที่น่าสนใจ คือ มนุษย์เราจะกระโดดได้ไกลที่สุดเพียงใด และเมื่อใด

สถิติการวิ่ง 100 เมตร ก็เช่นกัน การได้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมาช่วย ได้ทำให้สถิติได้ถูกทำลายไปทีละน้อยๆ ดังต่อไปนี้ คือ

ปี 1912 โดย Donald Lippincott ซึ่งทำได้ด้วยสถิติ 10.6 วินาที
ปี 1930 โดย Percy Williams ซึ่งทำได้ด้วยสถิติ 10.3 วินาที
ปี 1956 โดย Willie Williams ซึ่งทำได้ด้วยสถิติ 10.1 วินาที
ปี 1972 โดย Eddie Hart ซึ่งทำได้ด้วยสถิติ 9.9 วินาที
ปี 2009 โดย Usain Both ซึ่งทำได้ด้วยสถิติ 9.58 วินาที


คำถามที่ตามมา คือ มนุษย์จะสร้างสถิติความเร็วสูงสุดในการวิ่งระยะทาง 100 เมตร ได้เท่าใด และเมื่อใด โดยนักกรีฑาชาติใด ด้วยเทคนิคอย่างไร และด้วยอาหารการกินประเภทไหน รวมถึงเขาจะต้องเข้ารับการฝึกฝนอย่างไร และเป็นเวลานานเท่าใด จึงจะได้ชื่อที่เป็นอมตะนิรันดร์กาล

นอกจากความสามารถทางร่างกาย ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้นักกีฬาประสบความสำเร็จสูงแล้ว สภาพแวดล้อมของการแข่งขันก็เป็นปัจจัยที่สำคัญที่แพ้กัน

ใครๆ ก็รู้ว่า แรงโน้มถ่วงที่โลกกระทำต่อร่างกายของนักกีฬาและวัตถุทุกชนิด มีค่ามากที่ระดับน้ำทะเล แต่บนที่ราบสูงหรือบนภูเขา แรงโน้มถ่วงของโลกจะมีค่าน้อย ด้วยเหตุนี้ ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ต่าง ๆ จึงมีค่าไม่เท่ากัน เพราะดาวเคราะห์มีรัศมี มีความหนาแน่นต่าง ๆ กัน

คำถามที่น่าสนใจจึงมีว่า เมื่อความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงบนดาวเคราะห์แต่ละดวงมีค่าไม่เท่ากันเช่นนี้ ความสามารถในการเล่นกีฬาต่าง ๆ บนดาวเคราะห์จะเป็นเช่นไร ถ้านักกีฬาสามารถขึ้นไปใช้ชีวิตอยู่บนดาวเหล่านั้นด้วยได้ หลักการสำคัญที่ต้องใช้ในการพิจารณาเรื่องนี้ คือ พลังงานที่มีในร่างกายของคนแต่ละคน เกิดจากการเปลี่ยนแปลงพลังงานเคมีในกล้ามเนื้อเป็นพลังงานจลน์ (E) ซึ่งขึ้นกับความเร็ว (V) ยกกำลังสองของนักกีฬา นั่นคือ V2=2E/m และ m คือ มวลของนักกีฬา ซึ่งเป็นค่าที่คงตัว ดังนั้น ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ จะเป็นตัวที่กำหนดความสามารถของนักกีฬาที่แสดงออกบนดาวเคราะห์ดวงนั้น

สมมติมีนักกีฬาคนหนึ่งซึ่งสูง 2 เมตร กำลังกระโดดสูง และได้กระโดดขึ้นด้วยความเร็ว 5.2 เมตร/วินาที ในทิศดิ่งขึ้น ก่อนกระโดดจุดศูนย์กลางมวลของเขา สมมติอยู่ที่ระยะสูงจากพื้น 1 เมตร คำถามมีว่า ถ้าเขาไปกระโดดสูงบนดาวเคราะห์ต่าง ๆ สถิติการกระโดดของเขาจะเป็นเช่นไร สมมติว่าบนดาวเคราะห์ไม่มีแรงต้านเนื่องจากอากาศเลย


ข้อสังเกตที่สำคัญ คือ สถิติกรีฑาบนดวงจันทร์ดีกว่าสถิติบนดาวเคราะห์ดวงอื่นทั้งหมด และนี่คงเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ใครหลายคนอยากจะไปดวงจันทร์

อ่านตอนที่ 2 ต่อสัปดาห์หน้า

อ่านเพิ่มเติมจาก Advantage Play: Technologies that Changed Sporting History โดย Steve Haake จัดพิมพ์โดย Arena Sport ปี 2018


ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย

อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์