การมองเข้าไปในสิ่งที่ตาเปล่ามองไม่เห็น—พบอะไรบ้าง?
มนุษย์บรรลุผลสำเร็จอะไรบ้างเมื่อใช้ประดิษฐกรรมใหม่ ๆ เปิดสิ่งที่เป็นเหมือนม่านบังสายตา และเห็นอะไร ๆ ที่แต่ก่อนพวกเขาไม่สามารถเห็นได้? การใช้ประดิษฐกรรมดังกล่าวช่วยทำให้สิ่งซึ่งแต่ก่อนไม่รู้ไม่เข้าใจกลายเป็นที่รู้แน่ชัดในระดับหนึ่ง.—ดูกรอบข้างล่าง.
ครั้งหนึ่ง เคยเชื่อกันโดยทั่วไปว่าโลกเป็นศูนย์กลางของเอกภพ. แต่แล้วกล้องโทรทัศน์ก็แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ต่าง ๆ รวมทั้งโลก โคจรรอบดวงอาทิตย์ตามตำแหน่งแหล่งที่ของมัน. ไม่นานมานี้ มนุษย์ได้พินิจพิจารณาอะตอมด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูง และได้เห็นวิธีที่อะตอมบางชนิดรวมตัวกับชนิดอื่น ๆ เกิดเป็นสิ่งที่เรียกว่าโมเลกุล.
ขอพิจารณาองค์ประกอบของโมเลกุลน้ำซึ่งเป็นสสารที่จำเป็นยิ่งต่อชีวิต. เนื่องจากลักษณะเฉพาะของมัน ไฮโดรเจนสองอะตอมจะรวมตัวกับออกซิเจนหนึ่งอะตอมในวิธีที่ไม่เหมือนใครเพื่อก่อตัวเป็นน้ำหนึ่งโมเลกุล—ซึ่งในน้ำแต่ละหยดมีนับพัน ๆ ล้านโมเลกุล! เราอาจเรียนรู้อะไรได้จากการตรวจวิเคราะห์โมเลกุลของน้ำ และจากการพิจารณาคุณสมบัติของมันภายใต้สภาพการณ์ต่าง ๆ?
ความมหัศจรรย์ของน้ำ
แม้น้ำแต่ละหยดจะดูเป็นสิ่งธรรมดามาก แต่น้ำก็เป็นสสารที่สลับซับซ้อนอย่างยิ่ง. ที่จริง ดร. จอห์น เอ็มสลีย์ นักเขียนเรื่องทางวิทยาศาสตร์ประจำวิทยาลัยอิมพีเรียลในลอนดอน ประเทศอังกฤษบอกว่า น้ำเป็น “หนึ่งในบรรดาสารเคมีที่มีการศึกษาวิจัยมากที่สุด แต่ก็ยังคงเป็นสิ่งที่เข้าใจน้อยที่สุด.” วารสารนิว ไซเยนติสต์ กล่าวว่า “น้ำเป็นของเหลวที่ผู้คนบนโลกรู้จักคุ้นเคยมากที่สุด แต่ก็เป็นสิ่งลึกลับที่สุดอย่างหนึ่งด้วย.”
ดร. เอ็มสลีย์อธิบายว่า แม้องค์ประกอบของน้ำจะดูเรียบง่ายแต่ “ไม่มีอะไรซับซ้อนเท่าคุณสมบัติของมัน.” เพื่อเป็นตัวอย่าง เขาบอกว่า “H2O น่าจะเป็นก๊าซ . . . แต่กลับเป็นของเหลว. ยิ่งกว่านั้น เมื่อเย็นจัด . . . มันจะกลายเป็นน้ำแข็งที่ลอยน้ำ ไม่จม” ซึ่งตามปกติแล้วน่าจะจม. เกี่ยวด้วยคุณสมบัติที่แปลกพิสดารนี้ ดร. พอล อี. คล็อปสเตก อดีตประธานสมาคมเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์แห่งอเมริกา ให้ข้อสังเกตดังนี้:
“สิ่งนี้ปรากฏว่าเป็นการออกแบบที่น่าทึ่งเพื่อค้ำจุนสัตว์น้ำ อย่างเช่น พวกปลา. คิดดูก็แล้วกันว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าน้ำที่เย็นถึงจุดเยือกแข็งไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว. น้ำแข็งจะก่อตัวและหนาขึ้นเรื่อย ๆ จนกระทั่งน้ำทั้งทะเลสาบกลายเป็นน้ำแข็งคร่าชีวิตสัตว์น้ำส่วนใหญ่หรือทั้งหมด.” ดร. คล็อปสเตก บอกว่า คุณสมบัติของน้ำที่คาดไม่ถึงนี้เป็น “หลักฐานแสดงถึงความคิดจิตใจที่ล้ำเลิศและเต็มไปด้วยจุดมุ่งหมายซึ่งปฏิบัติการอยู่ในเอกภพ.”
ตามรายงานในวารสารนิว ไซเยนติสต์ ปัจจุบันนักวิจัยคิดว่าพวกเขาทราบเหตุผลที่ว่าทำไมน้ำจึงมีคุณสมบัติแปลกพิสดารเช่นนี้. พวกเขาได้คิดค้นแบบจำลองทางทฤษฎีแบบแรกขึ้นมาซึ่งทำนายการขยายตัวของน้ำได้อย่างแม่นยำ. พวกนักวิจัยตระหนักว่า “กุญแจไขความลึกลับนี้อยู่ที่ช่องว่างระหว่างอะตอมออกซิเจนซึ่งเป็นองค์ประกอบของน้ำและน้ำแข็ง.”
น่าทึ่งมิใช่หรือ? โมเลกุลที่ดูเรียบง่ายกลับท้าทายความเข้าใจของมนุษย์. และคิดดูสิ น้ำหนักตัวของเราประกอบด้วยน้ำเป็นส่วนใหญ่! จากความมหัศจรรย์ของโมเลกุลนี้ซึ่งมีเพียงสามอะตอมจากธาตุสองชนิด คุณเห็นด้วยไหมว่ามี “หลักฐานแสดงถึงความคิดจิตใจที่ล้ำเลิศและเต็มไปด้วยจุดมุ่งหมายปฏิบัติการอยู่”? กระนั้น โมเลกุลน้ำก็เล็กมาก และยังซับซ้อนน้อยกว่าโมเลกุลอื่น ๆ อีกหลายชนิด.
โมเลกุลที่ซับซ้อนอย่างยิ่ง
บางโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมนับพัน ๆ จากธาตุหลายชนิดในบรรดา 88 ชนิดที่มีอยู่ในธรรมชาติบนแผ่นดินโลก. ยกตัวอย่าง โมเลกุลดีเอ็นเอ (ชื่อย่อของกรดดีออกซิไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งบรรจุด้วยรหัสข้อมูลทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด อาจมีหลายล้านอะตอมจากธาตุหลายอย่าง!
ทั้ง ๆ ที่มีความซับซ้อนเหลือเชื่อ แต่โมเลกุลดีเอ็นเอก็มีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 0.0000025 มิลลิเมตร เล็กเกินกว่าจะเห็นได้เว้นแต่จะใช้กล้องจุลทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูง. พอถึงปี 1944 นักวิทยาศาสตร์ก็ค้นพบว่าดีเอ็นเอเป็นตัวกำหนดลักษณะทางพันธุกรรมของคนเรา. การค้นพบดังกล่าวกระตุ้นให้เกิดการวิจัยอย่างคร่ำเคร่งเกี่ยวกับโมเลกุลที่ซับซ้อนยิ่งนี้.
กระนั้น ดีเอ็นเอและน้ำเป็นเพียงสองอย่างเท่านั้นในบรรดาโมเลกุลหลายชนิดที่ประกอบเป็นโครงสร้างของสิ่งต่าง ๆ. และเนื่องจากพบว่าโมเลกุลหลายชนิดเป็นส่วนประกอบของทั้งสิ่งมีชีวิตและสิ่งไม่มีชีวิต เราควรลงความเห็นไหมว่า มีวิธีใดวิธีหนึ่งที่เป็นเหมือนบันไดหรือสะพานเชื่อมระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต?
เป็นเวลานานที่หลายคนเชื่ออย่างนั้น. ไมเคิล เดนตัน นักจุลชีววิทยา อธิบายว่า “ผู้เชี่ยวชาญหลายคนในทศวรรษ 1920 และ 1930 แสดงความหวังเป็นพิเศษว่าความรู้ทางชีวเคมีที่เพิ่มขึ้นจะเชื่อมช่องว่างได้.” แต่ในเวลาต่อมามีการค้นพบอะไรจริง ๆ?
ชีวิตเป็นสิ่งพิเศษสุดไม่มีใดเหมือน
แม้นักวิทยาศาสตร์คาดหมายว่าจะพบตัวคั่นกลางที่อยู่ระหว่างการเปลี่ยนแปลง หรือขั้นตอนที่ค่อยเป็นค่อยไประหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต แต่เดนตันให้ข้อสังเกตว่า การมีช่องว่างที่แน่นอน “ในที่สุดก็ได้รับการยืนยันหลังจากการค้นพบทางชีววิทยาโมเลกุล อันนำมาซึ่งการเปลี่ยนแปลงขนานใหญ่ในช่วงต้นทศวรรษ 1950.” เกี่ยวด้วยข้อเท็จจริงอันน่าสนใจซึ่งปัจจุบันเป็นที่ประจักษ์ชัดแก่บรรดานักวิทยาศาสตร์นั้น เดนตันอธิบายต่อไปดังนี้:
“ปัจจุบัน เรารู้ไม่เพียงการมีช่องว่างระหว่างอาณาจักรของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิตเท่านั้น แต่ยังรู้ว่าช่องว่างดังกล่าวน่าทึ่งและเป็นพื้นฐานสำคัญที่สุดของช่องว่างทั้งสิ้นในธรรมชาติ. ระหว่างเซลล์ที่มีชีวิตเซลล์หนึ่งกับระบบโมเลกุลที่ซับซ้อนที่สุดในสิ่งไม่มีชีวิต เช่น ผลึกหรือเกล็ดหิมะ มีช่องว่างที่มหึมาและสัมบูรณ์ที่สุดเท่าที่จะจินตนาการได้.”
นี่ไม่ได้หมายความว่าการสร้างโมเลกุลหนึ่งขึ้นมาเป็นเรื่องง่าย. หนังสือจากโมเลกุลถึงเซลล์ที่มีชีวิต (ภาษาอังกฤษ) อธิบายว่า “การประกอบส่วนต่าง ๆ ของโมเลกุลขนาดเล็กเข้าด้วยกัน ในตัวมันเองแล้วเป็นเรื่องสลับซับซ้อน.” อย่างไรก็ตาม หนังสือนี้เสริมว่า การสร้างโมเลกุลเช่นว่า “เป็นของเด็กเล่นไปเลยเมื่อเทียบกับสิ่งที่ต้องทำเพื่อสร้างเซลล์ที่มีชีวิตเซลล์แรก.”
เซลล์ต่าง ๆ อาจดำรงอยู่โดยลำพังเป็นเซลล์อิสระ เช่น แบคทีเรีย, หรืออาจทำหน้าที่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เช่น มนุษย์. จะต้องใช้เซลล์ขนาดเฉลี่ยทั่วไปถึง 500 เซลล์จึงจะใหญ่เท่ากับจุดมหัพภาคท้ายประโยคนี้. ฉะนั้น จึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่การทำงานของเซลล์เป็นสิ่งที่มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น. แล้วการใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูเซลล์เซลล์หนึ่งของร่างกายมนุษย์เผยให้เห็นอะไร?
เซลล์—เกิดขึ้นโดยบังเอิญหรือมีการออกแบบ?
แรกทีเดียว ใคร ๆ ก็คงอดทึ่งไม่ได้เมื่อเห็นความสลับซับซ้อนของเซลล์ที่มีชีวิต. นักเขียนเรื่องทางวิทยาศาสตร์คนหนึ่งให้ข้อสังเกตว่า “การเจริญเติบโตโดยปกติของเซลล์ที่มีชีวิต แม้เซลล์ที่เรียบง่ายที่สุดก็ยังต้องอาศัยการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีนับหมื่น ๆ ปฏิกิริยาที่ประสานสัมพันธ์กัน.” เขาถามว่า “จะควบคุมปฏิกิริยาทั้ง 20,000 ปฏิกิริยาที่เกิดในเวลาเดียวกันภายในเซลล์เล็ก ๆ เซลล์หนึ่งได้อย่างไร?”
ไมเคิล เดนตัน ถึงกับเปรียบเทียบเซลล์ที่มีชีวิตที่เล็กที่สุดกับ “โรงงานซึ่งย่อส่วนให้มีขนาดเล็กจริง ๆ จนมองด้วยตาเปล่าไม่เห็น โดยมีชิ้นส่วนเครื่องจักรโมเลกุลที่สลับซับซ้อนนับหมื่นนับแสนซึ่งได้รับการออกแบบอย่างวิจิตรงดงาม ประกอบด้วยอะตอมทั้งหมดรวมแล้วหนึ่งแสนล้านอะตอม ซับซ้อนยิ่งกว่าเครื่องจักรใด ๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น และไม่มีอะไรเทียบได้เลยในอาณาจักรของสิ่งไม่มีชีวิต.”
เหล่านักวิทยาศาสตร์ยังคงงุนงงกับความสลับซับซ้อนของเซลล์ ดังหนังสือพิมพ์เดอะ นิวยอร์ก ไทมส์ ฉบับ 15 กุมภาพันธ์ 2000 ให้ข้อสังเกตไว้ว่า “ยิ่งนักชีววิทยาเข้าใจเซลล์ที่มีชีวิตมากเท่าไร ภารกิจในการศึกษาวิจัยการทำงานทุกอย่างของเซลล์ก็ดูเหมือนจะน่าอ่อนใจยิ่งขึ้นเท่านั้น. เซลล์ของมนุษย์โดยทั่วไปแล้วเล็กเกินกว่าจะเห็นได้ด้วยตาเปล่า กระนั้น ไม่ว่าเวลาใดก็ตาม ยีน 30,000 ยีนจากจำนวน 100,000 ยีนในเซลล์เซลล์หนึ่ง อาจกำลังรับส่งสัญญาณเพื่อจัดการกับภารกิจประจำของเซลล์นั้น ๆ หรือไม่ก็เพื่อตอบรับข่าวสารจากเซลล์อื่น ๆ.”
หนังสือพิมพ์ ไทมส์ ถามว่า “จะมีทางวิเคราะห์เครื่องจักรที่เล็กและซับซ้อนมากอย่างนั้นได้อย่างไร? และถึงแม้จะมีทางเข้าใจเซลล์มนุษย์เซลล์หนึ่งได้จริงถ้าออกความพยายามอย่างหนัก แต่อย่างน้อยก็มีเซลล์ถึง 200 ชนิดในร่างกายมนุษย์.”
บทความ “เครื่องจักรแท้จริงแห่งการทรงสร้าง” ในวารสารเนเจอร์ ได้รายงานเรื่องการค้นพบเครื่องยนต์ขนาดจิ๋วภายใน เซลล์แต่ละเซลล์ของร่างกาย. เครื่องยนต์เหล่านี้หมุนเพื่อสร้าง อดีโนซีน ไตรฟอสเฟต ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของเซลล์. นักวิทยาศาสตร์คนหนึ่งรำพึงว่า “เราบรรลุผลสำเร็จอะไรบ้างเมื่อเราเรียนรู้วิธีออกแบบและสร้างระบบกลไกโมเลกุลที่คล้ายคลึงกับระบบโมเลกุลที่เราพบในเซลล์ต่าง ๆ?”
ลองคิดถึงวิสัยสามารถเชิงสร้างสรรค์ของเซลล์! จำนวนข้อมูลที่บรรจุอยู่ในดีเอ็นเอของเซลล์เซลล์เดียวในร่างกายเรา หากเขียนลงในกระดาษขนาดเท่าหน้าวารสารนี้จะได้ประมาณหนึ่งล้านหน้ากระดาษ! ยิ่งกว่านั้น แต่ละครั้งที่เซลล์เซลล์หนึ่งแบ่งตัวเพื่อสร้างเซลล์ใหม่ ข้อมูลเดียวกันนี้ก็จะส่งผ่านไปยังเซลล์ใหม่ด้วย. คุณคิดอย่างไรที่แต่ละเซลล์—ซึ่งทั้งหมดมี 100 ล้านล้านเซลล์ในร่างกายของคุณ—ถูกใส่ชุดคำสั่งไว้ด้วยข้อมูลนี้? มันเกิดขึ้นโดยบังเอิญ หรือโดยผู้ออกแบบชั้นยอด?
บางทีคุณอาจลงความเห็นเช่นเดียวกับนักชีววิทยารัสเซลล์ ชาลส์ อาร์ติสต์. เขากล่าวว่า “เราเผชิญกับความยุ่งยากสุดแสน ไม่อาจเอาชนะได้ด้วยซ้ำ ในการพยายามอธิบายการเริ่มต้น [ของเซลล์] และการที่มันดำรงอยู่ต่อ ๆ ไป เว้นแต่เราจะยืนยันด้วยหลักเหตุผลและตรรกวิทยาที่ว่า เซลล์ดังกล่าวเกิดจากเชาวน์ปัญญาและความคิดจิตใจ.”
เป็นระเบียบอย่างน่าทึ่ง
หลายปีมาแล้ว เคิร์ตลีย์ เอฟ. มาเทอร์ ได้ลงความเห็นตอนที่เขาเป็นศาสตราจารย์ทางธรณีวิทยาประจำมหาวิทยาลัยฮาร์เวิร์ด ดังต่อไปนี้: “เราอยู่ในเอกภพ ไม่ใช่โดยบังเอิญหรือโดยอุบัติเหตุ แต่โดยกฎและระเบียบ. กลไกต่าง ๆ ในเอกภพเป็นไปตามหลักเหตุผลอย่างสมบูรณ์ และควรค่าแก่การนับถืออย่างสุดซึ้ง. ลองพิจารณารูปแบบทางคณิตศาสตร์อันน่าทึ่งของธรรมชาติที่ทำให้เราจัดหมายเลขอะตอมให้แก่ธาตุทุกชนิดได้อย่างต่อเนื่องสัมพันธ์กัน.”
ให้เราพิจารณาสั้น ๆ เกี่ยวกับ “รูปแบบทางคณิตศาสตร์อันน่าทึ่งของธรรมชาติ.” ธาตุต่าง ๆ a ที่คนในสมัยโบราณรู้จักกันก็คือ ทองคำ, เงิน, ทองแดง, ตะกั่ว และเหล็ก. ส่วนสารหนู, บิสมัท, และพลวง ค้นพบโดยนักเล่นแร่แปรธาตุระหว่างยุคกลาง และต่อมาในระหว่างศตวรรษที่ 18 ก็มีการค้นพบอีกหลายธาตุ. ในปี 1863 สเปกโทรสโคป ซึ่งสามารถแยกแถบสีที่ไม่เหมือนใครซึ่งแต่ละธาตุเปล่งออกมา ก็ถูกใช้เพื่อระบุธาตุอินเดียม ซึ่งเป็นธาตุที่ 63 ที่มีการค้นพบ.
ในตอนนั้น นักเคมีชาวรัสเซียชื่อ ดมิตรัย อีวาโนวิช เมนเดเลเยฟ ลงความเห็นว่าธาตุต่าง ๆ ไม่ได้ถูกสร้างอย่างไร้แบบแผน. ในที่สุด วันที่ 18 มีนาคม 1869 ก็มีการอ่านข้อเขียนของเขาชื่อ “โครงสร้างของระบบธาตุ” ต่อสมาคมเคมีแห่งรัสเซีย. ในข้อเขียนนั้น เขาแถลงดังนี้: “ข้าพเจ้าประสงค์จะตั้งระบบที่ไม่ได้เป็นไปโดยความบังเอิญ แต่โดยหลักบางอย่างที่แน่นอนและแม่นยำ.”
ในเอกสารอันลือชื่อนี้ เมนเดเลเยฟทำนายว่า “เราควรคาดหมายต่อไปว่าจะค้นพบธาตุธรรมดา ๆ ซึ่งไม่เป็นที่รู้จัก อีกหลายธาตุ ยกตัวอย่าง ธาตุที่คล้ายกับอะลูมิเนียมและซิลิคอน ซึ่งเป็นธาตุที่มีน้ำหนักอะตอมระหว่าง 65 ถึง 75.” เมนเดเลเยฟเว้นช่องว่างไว้สำหรับธาตุใหม่ 16 ธาตุ. เมื่อมีการขอให้พิสูจน์คำทำนายของเขา เขาตอบว่า “ผมไม่จำเป็นต้องพิสูจน์. กฎธรรมชาติไม่เหมือนกฎไวยากรณ์ เป็นเรื่องแน่นอนไม่มีกรณียกเว้น.” เขาเสริมว่า “ผมคิดว่าเมื่อมีการค้นพบธาตุต่าง ๆ ที่ผมยังไม่รู้จัก ผู้คนมากขึ้นจะหันมาสนใจพวกเรา.”
แล้วสิ่งนี้ก็เกิดขึ้นจริง ๆ! สารานุกรม อเมริกานา อธิบายว่า “ในช่วง 15 ปีต่อจากนั้น การค้นพบแกลเลียม, สแกนเดียม, เจอร์เมเนียม ซึ่งมีคุณสมบัติสอดคล้องต้องกันกับที่เมนเดเลเยฟทำนายไว้ ได้ยืนยันความถูกต้องของตารางธาตุและนำชื่อเสียงมาสู่ผู้ค้นพบ.” พอถึงช่วงต้น ๆ ของศตวรรษที่ 20 ธาตุทั้งหมดที่มีอยู่ก็ถูกค้นพบ.
เป็นที่ประจักษ์ชัด ดังที่เอลเมอร์ ดับเบิลยู. เมาเรอร์ นักเคมีวิจัยให้ข้อสังเกตว่า “การจัดระเบียบอย่างสวยงามนี้คงจะไม่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ.” เกี่ยวกับความเป็นไปได้ที่ลำดับธาตุซึ่งประสานสัมพันธ์กันจะเกิดโดยบังเอิญนั้น ศาสตราจารย์ทางเคมีชื่อ จอห์น คลีฟแลนด์ คอทแรน ให้ข้อสังเกตดังนี้: “การค้นพบธาตุทั้งหมดในเวลาต่อมาซึ่ง [เมนเดเลเยฟ] ได้ทำนายไว้ และคุณสมบัติต่าง ๆ ที่เกือบจะตรงกับที่เขาทำนายนั้น แท้จริงแล้ว ขจัดความเป็นไปได้ทุกอย่างในเรื่องของการเกิดโดยบังเอิญ. ถ้อยแถลงอันยิ่งใหญ่ของเขาไม่เคยถูกเรียกว่า ‘โอกาส พีริออดิก’ แต่เรียกว่า ‘กฎ พีริออดิก’ (กฎการจัดลำดับธาตุ).”
การศึกษาธาตุต่าง ๆ อย่างพินิจพิเคราะห์ และการรู้วิธีที่มันประกอบเข้าด้วยกันอย่างเหมาะเจาะเพื่อก่อตัวเป็นสรรพสิ่งในเอกภพทำให้ พี. เอ. เอ็ม. ดิแรก นักฟิสิกส์ผู้มีชื่อเสียง ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ทางคณิตศาสตร์ประจำมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ พูดว่า “บางทีเราอาจพรรณนาสถานการณ์นี้โดยกล่าวว่า พระเจ้าเป็นยอดนักคณิตศาสตร์ และพระองค์ทรงใช้หลักคณิตศาสตร์ชั้นสูงยิ่งในการสร้างเอกภพ.”
จริงทีเดียว เป็นเรื่องที่น่าหลงใหลตรึงใจเมื่อมองเข้าไปในอาณาจักรของสิ่งที่มองไม่เห็น ไม่ว่าจะเป็นอะตอม, โมเลกุล, และเซลล์ที่มีชีวิตซึ่งเล็กเหลือประมาณ ตลอดจนกาแล็กซีมหึมาที่ประกอบด้วยดวงดาวต่าง ๆ ซึ่งอยู่ไกลเกินวิสัยที่ตาเปล่าจะเห็นได้! สิ่งที่ได้เห็นทำให้ต้องเจียมตัว. ในส่วนตัวแล้ว คุณได้รับผลกระทบอย่างไร? สิ่งเหล่านี้สะท้อนให้คุณเห็นอะไร? คุณเห็นมากกว่าที่ตาจริง ๆ ของคุณสามารถมองเห็นไหม?
[เชิงอรรถ]
a สารหลักมูลที่ประกอบด้วยอะตอมชนิดเดียวกัน. ในโลกมีธาตุเพียง 88 ชนิดเท่านั้นที่มีอยู่ในธรรมชาติ.
[กรอบ/ภาพหน้า 5]
เร็วเกินกว่าที่ตาจะเห็นได้
เนื่องจากม้าที่กำลังควบอยู่นั้นเคลื่อนไหวเร็วมาก พวกผู้ชายในศตวรรษที่ 19 จึงถกเถียงกันในเรื่องที่ว่า ณ จังหวะใดจังหวะหนึ่งกีบเท้าทุกข้างของมันจะลอยจากพื้นดินพร้อมกันหรือไม่. ในที่สุด ในปี 1872 เอ็ดเวิร์ด ไมย์บริดจ์ ได้เริ่มทำการทดลองถ่ายภาพ ซึ่งต่อมาช่วยไขความกระจ่างในเรื่องนี้. เขาคิดค้นเทคนิคการถ่ายภาพยนตร์เรื่องแรกที่มีวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง.
ไมย์บริดจ์ตั้งกล้องถ่ายรูป 24 ตัว เรียงเป็นแนวหน้ากระดาน โดยเว้นระยะห่างกันเล็กน้อย. เขาขึงเชือกจากชัตเตอร์ของกล้องแต่ละตัวตัดผ่านลู่วิ่ง เพื่อม้าที่ควบมาจะเตะเชือกแล้วกระตุกชัตเตอร์ให้ทำงาน. การวิเคราะห์ผลจากภาพถ่ายปรากฏว่า บางจังหวะ ม้าลอยอยู่เหนือพื้นดินจริง ๆ.
[ที่มาของภาพ]
Courtesy George Eastman House
[ภาพหน้า 7]
ทำไมน้ำแข็งจึงลอย ไม่จม?
[ภาพหน้า 7]
โมเลกุลดีเอ็นเอมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.0000025 มิลลิเมตร กระนั้น ข้อมูลที่บรรจุอยู่ข้างในมีมากถึงหนึ่งล้านหน้ากระดาษ
[ที่มาของภาพ]
Computerized model of DNA: Donald Struthers/Tony Stone Images
[ภาพหน้า 8]
ในแต่ละเซลล์ของตัวเรา—ซึ่งทั้งหมดมี 100 ล้านล้านเซลล์—มีปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นนับหมื่น ๆ ปฏิกิริยาในแบบที่ประสานสัมพันธ์กัน
[ที่มาของภาพหน้า 8]
Copyright Dennis Kunkel, University of Hawaii
[ภาพหน้า 9]
โดยใช้ตารางธาตุของเขา เมนเดเลเยฟนักเคมีชาวรัสเซีย ลงความเห็นว่าธาตุต่าง ๆ ไม่ได้ถูกสร้างอย่างไร้แบบแผน
[ที่มาของภาพ]
Courtesy National Library of Medicine