คิดตามหลักฟิสิกส์ : จะเกิดอะไรขึ้นถ้า "ไมเคิล จอร์แดน" ไปกระโดดบนดวงจันทร์?

คิดตามหลักฟิสิกส์ : จะเกิดอะไรขึ้นถ้า "ไมเคิล จอร์แดน" ไปกระโดดบนดวงจันทร์?
Main Stand

สนับสนุนเนื้อหา

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

 1

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

 2

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 

 3

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

 2

"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"

 5

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