เวลาใครเอ่ยถึงคนที่เป็นอัจฉริยะ ทุกคนจะนึกถึงคนที่มีความสามารถในการสร้างสรรค์สูงมาก จนคนทั้งโลกประจักษ์ว่า สิ่งที่เขาสร้างขึ้นนั้น เป็นผลงานที่มีความสำคัญระดับสุดยอด และอัจฉริยะบุคคลเหล่านี้ มักจะมีความถนัดหรือพรสวรรค์เพียงด้านเดียว เช่น Wolfgang Amadeus Mozart (1756-1791) เป็นอัจฉริยะด้านดนตรี Leonhard Euler (1707-1783) เป็นอัจฉริยะด้านคณิตศาสตร์ และ Albert Einstein (1879-1955) เป็นอัจฉริยะด้านฟิสิกส์ เป็นต้น
แต่ในเวลาเดียวกันทุกคนก็ตระหนักว่า ในกรณีของ Leonardo da Vinci (1452-1519) นั้น เขาเป็นมหาอัจฉริยะผู้มีความรู้และความสามารถรอบด้าน ไม่ว่าจะเป็นด้านศิลปศาสตร์ หรือวิทยาศาสตร์ เขาก็มีความรู้และมีผลงานที่เกี่ยวข้องกับศาสตร์เหล่านี้หมด คือ เป็นทั้งนักวิทยาศาสตร์ผู้สามารถวาดภาพ “Mona Lisa” ภาพ “The Last Supper” และภาพ “The Vitruvian Man” ได้ อีกทั้งเป็นศิลปินผู้มีความรอบรู้ด้านกายวิภาคศาสตร์ ธรณีวิทยา ฟอสซิล ฯลฯ ดีกว่านักชีววิทยามืออาชีพในสมัยนั้นทุกคนเสียอีก นอกจากนี้ก็ยังได้ออกแบบอาวุธสงคราม เครื่องร่อน ร่มชูชีพ รถถัง เรือดำน้ำ ปืนใหญ่ สำหรับให้โลกได้ใช้ในอีก 450 ปีต่อมาด้วย da Vinci จึงได้รับฉายาว่าเป็น “มนุษย์ Renaissance”
Leonardo da Vinci มีบิดาชื่อ Piero da Vinci (1452-1519) ซึ่งมีอาชีพเป็นเจ้าหน้าที่ลงทะเบียนเอกสารประจำเมือง Vinci ซึ่งตั้งอยู่ห่างจากเมือง Florence ในอิตาลีไปทางทิศตะวันตกประมาณ 27 กิโลเมตร ในสมัยนั้นงานเอกสารถือกันว่าเป็นอาชีพที่สำคัญ เพราะอิตาลีกำลังมีการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจมาก ธุรกิจต่าง ๆ จึงต้องมีการดำเนินการในรูปของเอกสารโดยการเขียนเป็นภาษาละติน
ประวัติศาสตร์ได้บันทึกประวัติของ Leonardo da Vinci เพียงสั้นๆ ว่า ในปี 1451 Piero da Vinci ได้มีความสัมพันธ์กับหญิงชาวนาคนหนึ่ง และเธอได้ให้กำเนิดลูกชายชื่อ Leonardo di ser Piero da Vinci ซึ่งแปลว่า “Leonardo บุตรชายของ Piero จากเมือง Vinci” เมื่อวันจันทร์ ที่ 15 เมษายน ปี 1452 ขณะเวลา 4 ทุ่ม โดยสตรีวัย 25 ปี คนหนึ่งชื่อ Caterina
ปริศนาความเป็นมาเกี่ยวกับพื้นฐานวงศ์ตระกูลของมารดาของ Leonardo da Vinci จึงเป็นเรื่องที่ค้างคาใจคนทั่วไปมาเป็นเวลานานมากแล้วว่า เธอเป็นคนจากที่ใด จึงสามารถให้กำเนิดบุคคลที่สำคัญของโลก เช่น da Vinci ได้
เมื่อวันที่ 14 มีนาคม ปี 2023 ที่เพิ่งผ่านมานี้ Carlo Vecce แห่งมหาวิทยาลัย Naples ในอิตาลี ได้ออกหนังสือเล่มหนึ่งชื่อ “The Smile of Caterina, The Mother of Leonardo” ซึ่งจัดพิมพ์โดยสำนักพิมพ์ Guinti แห่งเมือง Florence เนื้อหาส่วนหนึ่งในหนังสือเล่มนั้นได้อ้างถึงจดหมายที่ถูกเก็บอยู่ที่หอจดหมายเหตุ (State Archives) ในเมือง Florence ว่า Caterina เป็นทาสสาวที่ถูกนำตัวมาจากหมู่บ้านในแถบภูเขา Caucasus ซึ่งอยู่ในเอเชียกลาง แล้วถูกนำตัวไปขายหลายต่อหลายครั้ง เช่น ที่เมือง Constantinople ในตุรกี และจากที่นั่นก็ถูกนำไปขายต่อไปที่ Venice แล้วจบลงที่ Florence ซึ่ง Piero da Vinci ได้ซื้อตัวเธอไว้ แล้วปลดเธอให้เป็นไท โดย Vecce ได้เห็นเอกสารการซื้อตัวทาสที่ Piero da Vinci เซ็น
เหตุการณ์นี้ได้รับการยืนยันว่าเป็นเรื่องจริง โดย Paolo Galluzzi ซึ่งเป็นนักวิชาการประจำที่สถาบัน Accademia dei Lincei ทรงเกียรติที่ Rome และเชี่ยวชาญเรื่องประวัติของ Leonardo da Vinci โดยเฉพาะ
แม้จะมีความสัมพันธ์กัน แต่ Piero ก็มิสามารถแต่งงานกับ Caterina ได้ เพราะเขากับเธอมีวรรณะทางสังคมที่แตกต่างกัน และเขามีคู่หมั้นแล้ว ดังนั้น Leonardo ที่เกิดตามมาจึงเป็นลูกนอกสมรส ทำให้มิสามารถมีอาชีพเป็นเจ้าหน้าที่เอกสารได้เหมือนบิดา (ซึ่งก็นับเป็นเรื่องวิเศษ เพราะถ้า Leonardo มีอาชีพเหมือนบิดา โลกก็คงไม่เป็นเหมือนทุกวันนี้อย่างแน่นอน)
ผลพวงอีกประการหนึ่งของการเป็นลูกนอกสมรสของ Leonardo ก็คือ จะไม่ได้รับการศึกษาในโรงเรียนที่สอนวิชามนุษยศาสตร์และภาษา ให้แก่คนที่ต้องการเป็นข้าราชการและพ่อค้า ดังนั้น Leonardo จึงต้องเรียนรู้สิ่งต่าง ๆ ทุกวิชาด้วยตนเอง และจากประสบการณ์ตรง การไม่มี “ปริญญา” ของมหาวิทยาลัย จึงทำให้คนทั่วไปในเวลานั้นคิดว่า Leonardo เป็นคนไร้การศึกษา ความคิดต่าง ๆ ของ Leonardo ที่เขาเสนอจึงเป็นเรื่องเพ้อฝันที่ไร้สาระ และเมื่อเป็นคนที่ไม่ได้รับการศึกษาในมหาวิทยาลัย การแสดงออกและการถ่ายทอดความคิดต่าง ๆ ของ Leonardo จึงเป็นสิ่งที่ไม่น่าสนใจ แต่คนทั่วไปหารู้ไม่ว่า ความรู้ที่ Leonardo คิดสร้างนั้น เป็นสิ่งที่ได้มาจากประสาทสัมผัสของเขาโดยตรง หาใช่ได้มาจากคำพูด หรือคำเขียนของคนอื่น ๆ ไม่
การไม่ได้รับการฝึกฝนหรือพร่ำสอนในสถาบันวิชาการใด ๆ ทำให้ Leonardo มิได้หลงเชื่ออย่างหัวปักหัวปำในคำสอนหรือเชื่อตามอำนาจของใครคนใดคนหนึ่ง และพร้อมจะต่อต้าน หรือต่อสู้ ถ้าตนมีความคิดเห็นที่แตกต่าง โดยเฉพาะในเรื่องวิทยาศาสตร์ ซึ่งความรู้สึกของ Leonardo ในลักษณะนี้ ได้เกิดขึ้นก่อนที่ Galileo Galilei (1564-1642) จะเกิดเป็นเวลานานร่วมศตวรรษ
เพราะ Leonardo ใช้การทดลองและการสังเกตเป็นหลักฐานในการสนับสนุนและยืนยันความถูกต้องของปริศนาที่ตนพยายามจะเข้าใจ และเวลาเห็นปรากฏการณ์ธรรมชาติใด ๆ Leonardo ก็มักจะหยุดเพ่งดู สังเกต และสเก็ตช์ภาพเหล่านั้น ในขณะที่คนธรรมดาทั่ว ๆ ไปจะไม่สนใจที่จะสังเกตในลักษณะดังกล่าวนี้เลย
ช่วงเวลาที่ Leonardo ถือกำเนิดนั้นเป็นเวลาที่โลกกำลังจะเปลี่ยนแปลงอย่างมโหฬาร เพราะในปี 1452 Johannes Gutenberg (1398-1468) เริ่มประดิษฐ์แท่นพิมพ์ ซึ่งจะใช้เผยแพร่ผลงานของ Leonardo ในสมุดบันทึก ประเทศอิตาลีกำลังอยู่ในภาวะสงบสุข เพราะไร้สงครามกลางเมือง และชนระดับกลางของประเทศเริ่มมีอำนาจในการปกครอง เมื่อกรุง Constantinople ถูกชาวตุรกียึดคืน นักวิชาการต่าง ๆ ที่นั่นก็ได้อพยพมาที่อิตาลี โดยได้นำความรู้คณิตศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ของ Euclid, Ptolemy, Plato และ Aristotle มาด้วย Christopher Columbus (1451–1506) ซึ่งถือกำเนิดก่อน Leonardo เพียงหนึ่งปี ก็กำลังจะเปิดโลกใหม่ ด้วยการสำรวจ Florence จึงได้กลายเป็นแหล่งกำเนิดของยุค Renaissance (หรือยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา) โดยบุคคลสำคัญของโลกที่ชื่อ Leonardo da Vinci
การมีบรรพบุรุษหลายชั่วอายุคนเป็นเจ้าหน้าที่ทำเอกสาร ได้ทำให้ Leonardo มีสัญชาตญาณที่ชอบบันทึกทุกสิ่งทุกอย่างที่เห็น และที่คิด ลงเป็นลายลักษณ์อักษร ไม่ว่าสิ่งนั้น จะเป็นเรื่องใหญ่หรือเรื่องเล็ก
เมื่ออายุได้ประมาณ 30 ปี และกำลังทำงานอยู่ที่เมือง Mila Leonardo ได้เริ่มงานเขียนบันทึกทุกสิ่งทุกอย่างเป็นการเป็นงาน สมุดที่เขาใช้บันทึกนั้น มีหลายขนาดและมีหลายเล่ม ล้วนได้บันทึกเหตุการณ์สำคัญ ๆ ที่เกี่ยวกับผู้คน และอารมณ์ที่คนเหล่านั้นกำลังแสดงออก ขณะพูด ทะเลาะ และหัวเราะ โดย Leonardo ได้สังเกตดูใบหน้า ท่าทาง เครื่องแต่งกาย และการแสดงออกอย่างจริงจัง เพื่อสเก็ตช์ภาพทั้งหมดลงในสมุดบันทึก
ปัจจุบันนี้ สมุดบันทึกของ Leonardo ได้รับการยอมรับว่า เป็นเอกสารอัศจรรย์ที่สำคัญมากที่สุดเอกสารหนึ่งในประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ เพราะได้บันทึกความสามารถด้านการสังเกต และจินตนาการของมนุษย์คนหนึ่งที่ไม่มีใครเคยทำได้มาก่อน
สมุดบันทึกนี้มีจำนวนหน้ามากกว่า 7,200 หน้า และมีข้อสังเกตหนึ่งว่า Leonardo มักจะไม่ลงวันที่ตนเขียนภาพหรือข้อคิดทั้งหลายนั้น ด้วยเหตุนี้หลังจากที่ Leonardo เสียชีวิตไปแล้ว สมุดบันทึกได้ถูกแบ่งแยกไปเป็นสมุดภาพ (codex) เล็ก ๆ หลายเล่ม เช่น Codex Atlanticus ซึ่งมี 2,238 หน้า และปัจจุบันอยู่ที่หอเอกสารในเมือง Milan Codex Atlanticus ซึ่งมี 570 หน้า ขณะนี้อยู่ที่หอสมุดแห่งชาติของอังกฤษ (British Library) และมี Codex Leicester ซึ่งมี 72 หน้า และขณะนี้อยู่กับ Bill Gates ซึ่งได้ซื้อไปในราคา 30.8 ล้านดอลลาร์ เมื่อปี 1994 เอกสารราคานี้จึงทำให้ Codex Leicester เป็นหนังสือที่มีเนื้อหาเกี่ยวกับความรู้ด้านธรณีวิทยาและอุทกศาสตร์ ที่มีราคาแพงที่สุดในโลก
ในสมัยนั้น กระดาษดีมักจะมีราคาแพง ดังนั้น Leonardo จึงต้องใช้กระดาษอย่างประหยัดที่สุด และได้เขียนข้อมูลและภาพลงไปอย่างแออัดมากที่สุดเท่าที่จะมากได้ ทั้ง ๆ ที่เนื้อหาที่มีในแต่ละหน้า มิได้เป็นเรื่องเดียวกันเลย แต่ก็มาอยู่ในหน้าเดียวกัน สมุดบันทึกนี้จึงแสดงให้เห็นว่า จิตใจของ Leonardo สามารถก้าวกระโดด จากเรื่องหนึ่งไปอีกเรื่องหนึ่งได้อย่างอิสระเสรี และในบางครั้งภาพที่วาดก็ได้เแสดงให้เห็นความเหมือนหรือความคล้ายกันของเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดในธรรมชาติด้วย เช่น เขาได้เขียนภาพของเส้นผมที่ถูกดัดเป็นลอนหรือเป็นวงเกลียว ให้มีลักษณะเหมือนเกลียวคลื่นของน้ำที่ไหลผ่านเสา เป็นต้น
จุดประสงค์หลักของ Codex Leicester ก็คือ Leonardo ต้องการจะแสดงให้ทุกคนเห็นความสำคัญ และลักษณะการไหลของน้ำ ในการให้กำเนิดสิ่งมีชีวิต ตามปกติ Leonardo มักใช้เวลานานเป็นชั่วโมง เพื่อสังเกตดูลักษณะการไหลของสายน้ำอย่างใจจดจ่อ และพบว่าในบางครั้งน้ำก็ปรับเปลี่ยนลักษณะการไหล เวลาไหลผ่านสิ่งกีดขวาง เพื่อจะได้ทดสอบทฤษฎีอุกทกพลศาสตร์ของ Leonardo เอง อีกทั้งยังได้บัญญัติศัพท์แสดงลักษณะการไหลที่แตกต่างกันมากถึง 67 ลักษณะ โดยใช้คำที่แตกต่างกัน เช่น risaltazione, eiaculazione, rivoluzione, … เป็นต้น Leonardo ยังได้ศึกษาลักษณะการไหลของน้ำ ขณะมีเรือรูปทรงต่าง ๆ เคลื่อนที่ผ่านมัน โดยการใช้เม็ดสี และพบว่าในสายน้ำที่ไหลนั้น จะมีการเคลื่อนที่ของมวลน้ำขนาดเล็กเป็นเกลียวอีกจำนวนมากนับไม่ถ้วน
Leonardo ได้เขียนบันทึกและวาดภาพใน Codex Leicester เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของฟองอากาศที่อยู่ใต้น้ำ เวลาลอยขึ้นสู่ผิวน้ำว่า มิได้เคลื่อนที่ไปในแนวเส้นตรง แต่จะไปเป็นเกลียว (spiral) หรือเป็นแบบฟันปลา (zigzag) ซึ่งปรากฏการณ์นี้ เป็นปริศนาที่ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ในเชิงปริมาณ หรือสร้างทฤษฎีขึ้นมาเพื่อชี้แจงเหตุการณ์นี้ได้เลย ตลอดเวลา 500 ปีที่ผ่านมา
จนกระทั่งวันที่ 17 มกราคม ปี 2023 นี้ Miguel Angel Herrada แห่งมหาวิทยาลัย Sevilla ในสเปน และ Jens G. Eggers แห่งมหาวิทยาลัย Bristol ในอังกฤษ ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยลงในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences DOI : 10.1073/pnsa. 2216830120 ซึ่งสามารถอธิบายพฤติกรรมของฟองอากาศที่ Leonardo เห็นได้ โดยใช้เทคนิคการ mapping เชิงตัวเลข คำนวณลักษณะการเคลื่อนที่ของฟองอากาศที่มีรัศมีต่าง ๆ กัน ขณะเคลื่อนที่ในน้ำที่บริสุทธิ์มากสุด ๆ (ultra pure) ซึ่งไม่มีสารเจือหรือละอองใด ๆ เลย และได้พบว่า ถ้ารัศมีของฟองอากาศมีความยาวมากกว่า 0.926 มิลลิเมตร ลักษณะการเคลื่อนที่จะไม่เป็นเส้นตรงในทันที
ในบทความชื่อ “Path instability of an air bubble rising in water” (ความไม่เสถียรในเส้นทางการลอยตัวของฟองอากาศในน้ำ) นักวิจัยทั้งสองได้พบว่า การเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรงจะเริ่มไม่เสถียร และเปลี่ยนเป็นแบบเป็นเกลียวหรือเป็นแบบฟันปลา (Hopf bifurcation) เมื่อฟองอากาศมีรัศมียาวกว่ารัศมีวิกฤต (0.925 มิลลิเมตร) ที่ความเชื่อมั่น 98%
ตามปกติการเคลื่อนที่ของฟองอากาศในของเหลวเป็นเรื่องที่น่าสนใจ เพราะในชีวิตประจำวัน เรามักเห็นการเคลื่อนที่ของฟองอากาศในลักษณะนี้ในแก้วแชมเปญ ในแก้วเบียร์ และในอุตสาหกรรมเครื่องดื่มมากมาย การศึกษาเรื่องนี้ นักคณิตศาสตร์ทฤษฎีจำเป็นต้องใช้สมการ Navier-Stokes เพื่ออธิบายการผสมกันของของไหล 2 ชนิด (คือ น้ำและอากาศ) ซึ่งมีความหนาแน่นแตกต่างกัน ตลอดจนถึงการมีแรงภายนอกมากระทำ เช่น แรงลอยตัว และแรงหนืด (viscosity) ตลอดจนถึงแรงโน้มถ่วงของโลก ความดันน้ำกับความดันอากาศ และได้พบว่า ถ้าความเร็วในแนวดิ่งของฟองอากาศมีค่าคงที่ การเคลื่อนที่จะเป็นเส้นตรง แต่ถ้าความเร็วเปลี่ยน คือ มีความเร่ง การเคลื่อนที่ก็จะไม่เสถียรในทันที
ข้อคิดที่ได้จากการคำนวณนี้ คือ ฟองอากาศจะเปลี่ยนรูปทรงตามแรงภายนอกที่มากระทำ แล้วรูปทรงของฟองอากาศที่เปลี่ยนไป จะทำให้ลักษณะการเคลื่อนที่เปลี่ยนตาม
นักวิจัยทั้งสองยังได้พบอีกว่า ในการยืนยันผลการคำนวณนี้ เขาจำเป็นต้องใช้น้ำซูเปอร์บริสุทธิ์ (hyper clean) ที่ไม่มีละอองฝุ่นใด ๆ เจือปนเลย และการเคลื่อนที่ของฟองอากาศในของไหล จะมีลักษณะที่แตกต่างจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคในของไหลอย่างสิ้นเชิง
สำหรับคนที่สนใจเรื่องนี้ ก็อาจจะศึกษาการเคลื่อนที่ของฟองอากาศในเหล้าแชมเปญ ก็น่าจะเป็นเรื่องที่น่าสนใจไม่แพ้กัน เพราะถ้าคุณเหนื่อย และหน่ายจากการเฝ้าสังเกตก็อาจจะทำลายการทดลองได้ โดยการดื่มรวดเดียวจนหมด และรู้สึกสบายใจ เพราะได้อิ่ม และได้ความรู้ด้วย
อ่านเพิ่มเติมจาก “Leonardo da Vinci” โดย Walter Isaacson จัดพิมพ์โดย Simon & Schuster ปี 2017
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน- ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์
