คิดตามหลักฟิสิกส์ : จะเกิดอะไรขึ้นถ้า "ไมเคิล จอร์แดน" ไปกระโดดบนดวงจันทร์?

ภายใต้จักรวาลอันกว้างใหญ่ไพศาล แม้หลายสิ่งยังเป็นไปไม่ได้ แต่ก็ใช่ว่าสิ่งนั้นจะเป็นไปไม่ได้ตลอดกาล เมื่อวิทยาการที่พัฒนาขึ้น สามารถทำให้หลายสิ่งที่เคย "เป็นไปไม่ได้" ให้ "เป็นไปได้"

ยกตัวอย่างไม่ต้องไกลก็เรื่องของอวกาศนี่แหละ เพราะจากสมัยอดีตกาลที่หลายคนเชื่อว่า ไม่มีทางเลยที่มนุษย์จะสามารถขึ้นไปบนอวกาศได้ ทว่าวันที่ 12 เมษายน 1961 ยูริ กาการิน นักบินอวกาศชาวโซเวียต ก็สามารถจารึกประวัติศาสตร์เป็นมนุษย์คนแรกที่ขึ้นสู่ห้วงอวกาศกับยาน วอสตอก 1 และกลับสู่พื้นโลกโดยปลอดภัย 

ไม่เพียงเท่านั้น สองเท้าของมนุษย์ยังเคยลงไปเหยียบบนดาวเคราะห์ดวงอื่นนอกเหนือจากโลกมาแล้ว โดยเป็น นีล อาร์มสตรอง ที่จารึกอีกหนึ่งประวัติศาสตร์ ในการเป็นมนุษย์คนแรกที่เหยียบบนดวงจันทร์ในภารกิจของยาน อพอลโล่ 11 เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม 1969

จากสิ่งที่เป็นไปไม่ได้สู่เป็นไปแล้ว จินตนาการของมนุษยชาติจึงยิ่งบรรเจิดไกลไร้ขอบเขต ที่สุดแล้วก็มีคนคิดเอาเรื่องกีฬากับอวกาศมารวมกัน จนกลายเป็นคำถามที่แม้ฟังดูเหลือเชื่อ แต่ก็ชวนให้คิดตามไม่น้อย

นั่นคือ "จะเกิดอะไรขึ้น ถ้านักบาสเกตบอลจอมดังค์ ไปกระโดดบนดวงจันทร์?"

ความต่างบนดาวเคราะห์

แต่ก่อนที่จะไปถกเถียงกันถึงเรื่องนั้น เราคงต้องมาดูถึงความแตกต่างระหว่างดาวเคราะห์ 2 ดวงนี้กันเสียก่อน

 

โลก หรือที่หลายคนเรียกว่า "ดาวเคราะห์สีน้ำเงิน" (Blue Planet) ถือเป็นดาวเพียงดวงเดียวเท่าที่เรารู้ในตอนนี้ว่ามีปัจจัยต่างๆ เหมาะสมกับการอยู่อาศัย โดยมีสัดส่วนของน้ำถึง 70.8% และผืนดิน 29.2% ขณะที่ดวงจันทร์มีพื้นผิวที่เป็นของแข็ง เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตมากมาย ส่วนน้ำเป็นเพียงการพบร่องรอยว่าเคยมีเท่านั้น ทำให้ ณ ตอนนี้ ดวงจันทร์จึงไม่เหมาะกับการตั้งรกรากเป็นที่พำนักในระยะยาว จากการที่ลักษณะต่างๆ ไม่ใกล้เคียงกับโลกที่มนุษย์อยู่อาศัยนั่นเอง

ทว่ายังมีความแตกต่างที่สำคัญมากๆ อีกประการระหว่างโลกและดาวบริวารหนึ่งเดี่ยวดวงนี้ นั่นก็คือ ขนาด เนื่องจากโลกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 12,742 กิโลเมตร ขณะที่ดวงจันทร์ซึ่งมีวงโคจรรอบโลกนั้น มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,474 กิโลเมตร

พูดง่ายๆ ก็คือ โลกนั้นมีขนาดใหญ่เป็น 4 เท่าของดวงจันทร์เลยทีเดียว

เหตุเกิดเพราะแรงโน้มถ่วง

ไม่เพียงแต่ขนาดจะต่างกันเท่านั้น มวล ของดาวเคราะห์ทั้ง 2 ดวงยังต่างกันอีกด้วย ซึ่งแม้จะไม่สามารถจับมาชั่งได้ แต่ก็สามารถคำนวณเป็นตัวเลขออกมาคร่าวๆ ได้เช่นกัน โดยจากการคำนวณของนักดาราศาสตร์พบว่า โลกนั้นมีมวลอยู่ที่ราว 5.97×1024 กิโลกรัม ขณะที่ดวงจันทร์มีมวลอยู่ที่ราว 7.349 x 1022 กิโลกรัม ซึ่งคิดเป็นเพียงราว 2% ของโลกเท่านั้น

และอย่างที่เราทราบกันดีว่า มวลนั้นมีผลต่อเนื่องโดยตรงกับแรงโน้มถ่วง ยิ่งมีมวลมาก ก็ยิ่งมีแรงโน้มถ่วงมาก และความแตกต่างของมวลกับขนาดนี้เอง จึงทำให้แรงโน้มถ่วงของดวลจันทร์น้อยกว่าโลกตามไปด้วย โดยคิดเป็นเพียง 17% หรือ 1 ใน 6 ของแรงโน้มถ่วงโลกเท่านั้นเอง

 

สจ็วร์ต โลว์ และ คริส นอร์ธ 2 นักดาราศาสตร์ได้ชี้ว่า ความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงนี้เอง ทำให้ความสามารถในกระโดดของมนุษย์ในสถานที่ต่างๆ มีความแตกต่างกัน ซึ่งพวกเขาได้ทำการสร้างเว็บไซต์ที่ชื่อ High Jump ขึ้นมาเพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างของการกระโดดบนดาวต่างๆ โดยอ้างอิงจากค่าแรงโน้มถ่วง

ทั้งคู่ได้นำค่าเฉลี่ยการกระโดดสูงของคนทั่วไปมาทำการวิเคราะห์ และพบว่า ตามปกติ มนุษย์สามารถกระโดดได้สูงเฉลี่ยที่ 45 เซนติเมตร หรือ 18 นิ้ว หรือ 1.5 ฟุต และจะค้างตัวในอวกาศได้ราวๆ 1 วินาที ทว่าหากใช้แรงเท่ากันในการกระโดดบนดวงจันทร์ พวกเขาพบว่า มีความเป็นไปได้ที่มนุษย์จะสามารถกระโดดได้สูงถึง 3 เมตร หรือ 120 นิ้ว หรือ 40 ฟุต ไม่เพียงเท่านั้น ยังสามารถค้างตัวกลางอากาศได้นานกว่า โดยอาจค้างได้ถึง 4 วินาทีเลยทีเดียว

ทฤษฎี vs ความเป็นไปได้จริง

สิ่งที่น่าสนใจจากการคำนวณครั้งนี้ก็คือ ตัวเลขทั้งหมดที่กล่าวมานั้น คือการวัดจากพื้นสู่ฝ่าเท้า ไม่ใช่จากพื้นถึงจุดสูงสุดของร่างกาย ซึ่งหากคิดตัวเลขตามนี้ หลายคนคงนึกถึงเหล่านักบาสเกตบอล NBA โดยเฉพาะกลุ่มสายดังค์ที่ต่างก็มีความสามารถในการกระโดดชนิดเหนือมนุษย์แล้วคิดไปไกลว่า ถ้าได้ไปกระโดดบนอวกาศ คงจะสามารถโดดได้สูงลิ่วชนิดที่ตัวประกบไม่อาจกระโดดถึง 

 

ขอยกตัวอย่างกรณีของ ไมเคิ่ล จอร์แดน สักคนแล้วกัน ตามข้อมูลระบุว่าจอร์แดนสามารถกระโดดได้สูงจากพื้นถึง 48 นิ้ว หรือ 4 ฟุต หรือราว 1.20 เมตร ถ้าคิดบัญญัติไตรยางค์ง่ายๆ ก็หมายความว่า หากให้จอร์แดนไปกระโดดบนดวงจันทร์ที่มีแรงโน้มถ่วงเพียง 1 ใน 6 ของโลก เขาจะสามารถกระโดดได้สูงถึง 288 นิ้วจากพื้น หรือ 24 ฟุต หรือราว 7.20 เมตรเลยทีเดียว

แต่มันจะเป็นอย่างนั้นจริงหรือ?

คำถามที่ว่า "นักบาสเกตบอล NBA จะสามารถกระโดดสูงได้แค่ไหนหากไปอยู่บนดวงจันทร์?" ถือเป็นหนึ่งในคำถามที่ชาวเน็ตในต่างประเทศเองก็ให้ความสนใจมิใช่น้อย มีคนมาตอบกระทู้ แสดงความคิดเห็นมากมาย รวมถึงกระทู้หนึ่งบนเว็บไซต์ Quora ที่ผู้ตั้งถามว่า "หากอ้างอิงด้วยหลักต่างๆ ไมเคิ่ล จอร์แดน จะสามารถกระโดดได้สูงถึง 60 ฟุต (ราว 18 เมตร) เรื่องนี้เป็นไปได้หรือไม่?"

และท่ามกลางคอมเมนท์ต่างๆ นานานี้เอง มีหนึ่งความเห็นของ คิม อารอน ซึ่งทำงานอยู่ใน Jet Propulsion Laboratory ศูนย์วิจัยภายใต้การดูแลและสนับสนุนของ องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ หรือ NASA ที่น่าสนใจยิ่ง

 

"ไม่มีใครบนโลกนี้หรอกครับที่สามารถกระโดดได้สูงถึง 60 ฟุตบนดวงจันทร์ เพราะสถิติโลกของการกระโดดสูงในตอนนี้ ซึ่ง ฮาเวียร์ โซโตมายอร์ ทำไว้ตั้งแต่ปี 1993 นั้นก็สูงแค่เพียง 2.45 เมตร หรือราว 8 ฟุตเท่านั้นเอง และถึงจะเป็นเช่นนั้น สิ่งที่เกิดขึ้นในการกระโดดก็คือ จุดศูนย์กลางมวลได้ย้ายตำแหน่งชั่วขณะจากตอนที่ยืนอยู่กับพื้นเท่านั้นเอง มากที่สุดก็ทำได้แค่ 5 ฟุต หรือราว 1.50 เมตรเท่านั้น"

"ตรงนี้เราสามารถนำตัวเลขดังกล่าวไปคูณ 6 เพื่อเทียบหาสิ่งที่จะเกิดขึ้นบนดวงจันทร์ได้ ซึ่งถ้าเป็น ไมเคิ่ล จอร์แดน ตอนพีคๆ จุดศูนย์กลางมวลที่จะขยับขึ้นด้วยการกระโดดบนดวงจันทร์คงทำได้ซักราวๆ 30 ฟุต (ราว 9 เมตร) เมื่อบวกกับน้ำหนัก รวมถึงการเหยียดแขนตรง ผมคิดว่าอย่างดีที่สุด จอร์แดนน่าจะกระโดดได้สูง 40 ฟุต (ราว 12 เมตร) เมื่ออยู่บนดวงจันทร์ ก็ประมาณนี้ครับ"

บทวิเคราะห์จากประสบการณ์ตรง

ท่ามกลางการถกเถียงและแสดงความคิดเห็นต่างๆ นานา แน่นอนว่าสิ่งหนึ่งที่คนอยากได้ยิน คือข้อมูลและความเห็นจากผู้ที่มีประสบการณ์ตรง อย่างการขึ้นไปอยู่บนดวงจันทร์มาแล้วจริงๆ

StarTalk เว็บไซต์และ PodCast ที่เน้นเรื่องราวเกี่ยวกับอวกาศ มีโอกาสได้พูดคุยกับ บัซซ์ อัลดริน อดีตนักบินอวกาศของสหรัฐอเมริกา มนุษย์คนที่ 2 ที่ได้เหยียบบนดวงจันทร์ตาม นีล อาร์มสตรอง ด้วยคำถามที่ว่า "บาสเกตบอลบนดวลจันทร์จะต่างจากบนผืนโลกขนาดไหน?" และนี่คือสิ่งที่ผู้ซึ่งเคยเหยียบบนดวงจันทร์มาแล้วตอบ

"ผมไม่คิดว่าเราจะสามารถกระโดดบนดวงจันทร์ได้สูงถึง 6 เท่าเมื่อเทียบกับบนผืนโลก เพราะแรงโน้มถ่วงบนนั้นคิดเป็นเพียง 1 ใน 6 ของโลกหรอกนะ สิ่งสำคัญเลยก็คือ บนอวกาศ การเคลื่อนไหวอะไรต่างๆ มันไม่ได้เกิดขึ้นเป็นแนวเส้นตรง แต่เป็นเส้นโค้งต่างหาก ไม่เพียงเท่านั้น การเคลื่อนไหวก็ไม่ได้จะเหมือนกันไปตลอดด้วย เพราะต้องไม่ลืมว่าแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์มันน้อยกว่าบนโลกมาก"

 

และหากสังเกตภาพการปฏิบัติงานบนดวงจันทร์ของเหล่านักบินอวกาศเทียบเคียงด้วยนั้น เราก็จะเห็นว่า การเคลื่อนตัวบนอวกาศ หรือบนดวงจันทร์ ไม่ได้ง่ายดายเหมือนการเดินบนพื้นโลก เพราะนอกจากแรงโน้มถ่วงจะต่างกันแล้ว บนดวงจันทร์ยังไม่มีอากาศอีกด้วย ทำให้ทุกคนที่ไปถึง ณ จุดนั้นจะต้องใส่ชุดอวกาศเพื่อปรับสภาพให้มีความใกล้เคียงกับบนโลก ซึ่งน้ำหนักของมันก็ไม่ใช่น้อยๆ เลย

จากปากคำของผู้เชี่ยวชาญ รวมถึงภาพการทำงานที่เกิดขึ้นจริง คงพอจะเห็นภาพคร่าวๆ แล้วว่า แม้มีความเป็นไปได้ว่า หากนักบาสเกตบอล NBA จอมดังค์ไปกระโดดบนดวงจันทร์ ก็น่าจะกระโดดได้สูงกว่าตอนที่อยู่บนโลก แต่ก็คงไม่ได้เป็นการกระโดดได้สูงลิบลิ่วกว่าเดิมถึง 6 เท่าตามแรงโน้มถ่วงที่น้อยกว่า

ถึงกระนั้น เรื่องดังกล่าวก็ยังไม่เคยมีใครที่ทำการทดลองแบบเป็นกิจจะลักษณะมาก่อน ดังนั้นความเป็นไปได้ของมันจึงยังคงมีหลากหลาย ซึ่งเราเชื่อว่า ในอนาคตอันไม่ไกลจากนี้ อาจจะมีนักบินอวกาศที่เคยมีอดีตเป็นนักบาสเกตบอล หรือแม้แต่นักบาสเกตบอล NBA จริงๆ สามารถขึ้นไปบนอวกาศเพื่อพิสูจน์ทราบให้หายสงสัยกันไป

คำถามท้ายสุดจึงกลายเป็นคำถามที่ว่า "สิ่งนั้นจะเกิดขึ้นเมื่อไหร่? และได้ผลลัพธ์ออกมาอย่างไร?" เท่านั้นเอง