เราสร้าง Lightsaber ของจริงได้หรือยัง?

แทบทุกคนต้องรู้จักกับหนังเรื่อง Star Wars ไม่ว่าจะเป็นเพศไหน สัญชาติอะไร การมาของหนังเรื่องนี้ได้เปลี่ยนแปลงชีวิตของผู้คนไปอย่างสิ้นเชิง ความเป็น sci-fi ล้ำสมัยในยุคนั้นที่แม้แต่กูรูหนังยังไม่อาจเข้าใจ สุดท้ายก็ได้ถูกส่งต่อมายังผู้คนในปัจจุบันที่เห็นความก้าวล้ำของเทคโนโลยีเหล่านั้นแล้วต่างชอบใจ ทำให้ Star Wars กลายเป็นหนังที่ไม่เคยตกยุค

องค์ประกอบที่ทำให้หนังดูล้ำสมัยคือ เทคโนโลยีที่แม้แต่ในยุคปัจจุบันเราก็ยังฝันอยากจะให้มี ตั้งแต่ยานอวกาศที่สามารถเดินทางไปยังดาวดวงแสนไกลผ่านระบบไฮเปอร์สเปซ (hyperspace) ยานยนต์ที่ใช้เดินทางบนพื้นผิวดาวที่แม้จะความเร็วต่ำแต่สามารถลอยเหนือพื้นผิวได้ไม่ต้องการระบบกลไกล้อแต่อย่างใด ปืนลำแสงเลเซอร์ของทหารและกองกำลังต่างๆ รวมถึงเครื่องมือทันสมัยอีกมากมายที่ยากจะนับได้ครบ

แต่ส่วนประกอบที่เป็นตัวชูโรงของหนังเรื่องนี้เลยก็คือ ‘Lightsaber’ อาวุธทรงอานุภาพคู่ใจของผู้ใช้ Force หรืออาจเรียกเป็นภาษาไทยง่ายๆ ว่า ‘ผู้ใช้พลัง’ ซึ่งเหล่าผู้ใช้พลังสามารถประยุกต์ใช้พลังของพวกเขาในการควบคุมวัตถุหรือผู้คนที่อยู่รอบข้าง หยั่งรู้อนาคต และยังถูกนำมาใช้ในการต่อสู้ได้อีกด้วย ผู้ใช้พลังไม่ว่าจะฝั่ง Light Side หรือ Dark Side ต่างต้องได้รับการฝึกฝนการใช้ Lightsaber หรือที่ผมขอเรียกว่า ‘พระแสงแห่งธรรมและทุกข์' ซึ่งวันนี้เราจะมาพูดถึงสิ่งนี้กันว่าเทคโนโลยีที่เราได้สั่งสมกันมาเป็นเวลาหลายพันปีของมวลมนุษยชาติ เรามีความก้าวหน้าแค่ไหนในการทำสิ่งนี้ให้เกิดขึ้นได้ และเราจะเอาวิทยาศาตร์แง่ไหนมาประยุกต์ใช้เพื่อการสร้างมันขึ้นมา

ก่อนอื่นเลยเรามาทำความเข้าใจลักษณะทางกายภาพของ Lightsaber กันก่อนนะครับว่าในหนังได้มีการนำเสนอมาในรูปแบบไหน โดยตัวอาวุธ Lightsaber มีเป็นลักษณะด้ามจับทรงกระบอกที่มีลวดลายต่างๆ ภายในจะบรรจุแท่งคริสตัลไคเบอร์ (Kyber Crystal) ที่เป็นหัวใจหลักของ Lightsaber ซึ่งคริสตัลนี้ถือเป็นประตูให้ผู้ใช้พลังเชื่อมต่อกับพลัง เสมือนเป็นสะพานเชื่อมต่อผู้ใช้พลังกับพลังเข้าด้วยกันเป็นเนื้อเดียว ด้วยการสั่นของคริสตัลนี้จะทำให้เกิดการปลดปล่อยของพลังงานออกมาในรูปของลำแสงที่ทำหน้าที่เป็นใบมีดของ Lightsaber ช่วยให้ผู้ใช้พลังหาสมดุลของพลังและมีสติอยู่กับการต่อสู้

การจะสร้าง Lightsaber ขึ้นมาในปัจจุบันยังคงเป็นคำถามที่เรายังไม่ได้กระบวนการทำที่ชัดเจน แต่ในช่วงหลายปีมานี้ มีความพยายามจากกลุ่มคนหลายๆ กลุ่มที่ลองสร้างอุปกรณ์คล้ายกับ Lightsaber ขึ้นมา โดยกลุ่มแรกคือยูทูเบอร์จากช่อง Hacksmith Industries ซึ่งเป็นกลุ่มคนคลั่งไคล้ใน Star Wars อย่างแท้จริง เพราะได้ออกแบบตัวต้นแบบของ Lightsaber มาหลายรุ่น โดยในรุ่นแรกๆ จะใช้หลักการของการให้ความร้อนแก่ขดลวดจนร้อนมากๆ แล้วเปล่งแสงออกมา ซึ่งก็เป็นหลักการเดียวกันกับหลอดไฟแบบเก่าที่ทำจากทังสเตน ที่เมื่อได้รับความร้อนก็จะเปล่งแสงออกมา

ปัญหาอยู่ตรงที่ว่าหากจ่ายความร้อนมหาศาลให้กับทังสเตนจะทำให้ทังสเตนเกิดการออกซิเดชันกับอากาศโดยรอบจนเกิดเป็นกลุ่มควันขึ้นมา ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อม รวมทั้งอายุการใช้งานจะต่ำลง จึงได้มีการใช้โลหะไทเทเนียมแทนที่จะเป็นทังสเตน แต่เนื่องจากจุดหลอมเหลวของไทเทเนียมอยู่ที่ประมาณ 1,700 องศาเซลเซียส ต่ำกว่าทังสเตนซึ่งอยู่ที่ 3,400 องศาเซลเซียส จึงทำให้ด้วยพลังงานที่ใส่ไปเท่ากัน โลหะไทเทเนียมจะอ่อนตัว และไม่สามารถคงสภาพเป็นแท่งโลหะแข็งได้ ดังนั้นทางช่องดังกล่าวจึงได้เกิดไอเดียในการใช้ทังสเตนเป็นแกนภายในแล้วให้ไทเทเนียมหุ้มภายนอก เท่านี้ทังสเตนก็ลดการเกิดออกซิเดชันจากอากาศลง และไทเทเนียมที่อยู่เปลือกนอกก็ได้รับความร้อนที่ยังไม่เกิดจุดหลอมเหลว ซึ่งแน่นอนว่าตัวต้นแบบนี้จะไม่เหมือนกับ Lightsaber จากในหนังเพราะคมดาบทำด้วยของแข็งจึงไม่สามารถพับเก็บได้ และยังต้องต่อสายเข้ากับแหล่งจ่ายพลังงานที่ทำจากลิเธียม (Lithium) เพื่อให้พลังงานความร้อนอยู่ตลอดเวลา

จากการพัฒนาในหลายๆ รุ่นของ Lightsaber เพื่อจะทำให้ขนาดเล็กลงและตัวคมดาบสามารถเก็บพับได้ ทางช่องดังกล่าวจึงเปลี่ยนวิธีใหม่เป็นการใช้แนวความคิดของเครื่องพ่นไฟ ทีนี้เรามาทำความเข้าใจหลักการคร่าวๆ ก่อนว่ามันทำงานยังไงนะครับ การที่เครื่องจะพ่นไฟออกมาได้นั้น ต้องประกอบไปด้วยสององค์ประกอบหลัก คือ เชื้อเพลิง และสารออกซิไดซ์ (Oxidizer) โดยเมื่อสารทั้งสองอยู่ใกล้กันและได้รับพลังงานความร้อน ตัวเชื้อเพลิงจะติดไฟ และสารออกซิไดซ์จะช่วยให้ไฟติดในเชื้อเพลิงได้ดีขึ้น เกิดเป็นเพลิงลุกไหม้ขึ้นนั่นเอง ซึ่งหลักการนี้สามารถอ่านได้อย่างละเอียดในเว็บไซต์ The Principia

ทีนี้กลับมาที่การพัฒนาการสร้าง Lightsaber ของกลุ่ม Hacksmith เขาได้สร้างด้ามจับขนาดใหญ่ที่สามารถบรรจุตัวถังสำหรับออกซิเจนและเชื้อเพลิงอย่างบิวเทน (Butane) ลงไปได้ เมื่อเกิดการสันดาปก็จะได้เปลวเพลิงลุกไหม้เป็นลำเหมือนกับเป็น Lightsaber ขึ้นมานั่นเอง ซึ่งด้ามจับขนาดใหญ่ที่ว่านี้มีความสูงมากกว่า 150 เซนติเมตร แต่ก็ถือเป็นอีกหนึ่งในการพัฒนาจากเทคโนโลยีปัจจุบันให้เข้าใกล้จินตนาการไปอีกขั้น ซึ่งข้อเสียของวิธีการนี้แบบชัดๆ เลยคือ การเปิดใช้งานต่อเนื่องได้เพียงแค่สามนาทีก่อนจะต้องบรรจุออกซิเจนและบิวเทนเข้าไปใหม่ อีกทั้งขนาดยังถือว่าใหญ่เกินกว่าจะเป็นอาวุธประจำกายพกพาของเหล่าผู้ใช้พลังได้ และตัวคมดาบคือเปลวเพลิงที่ลุกไหม้จึงไม่สามารถเกิดการฟาดฟันกันของอาวุธนี้แบบ Lightsaber ในหนังได้แน่นอน

ปัญหาหลักของการสร้าง Lightsaber ก็คือ เทคโนโลยีที่ในปัจจุบันยังไม่เอื้ออำนวยต่อการสร้าง Lightsaber ขึ้นมา เพราะหากดูกันตามหลักการทางฟิสิกส์ คำว่า light กับ saber ไม่ควรมาอยู่ในคำเดียวกัน เริ่มอธิบายจากคำแรก light หรือ แสง เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถเดินทางได้โดยไม่ต้องอาศัยตัวกลาง หนึ่งในคุณสมบัติของแสงคือสามารถแทรกสอดตรงกลาง แล้วเดินทางออกจากกันได้ ในขณะที่คำที่สอง saber หรือ อาวุธดาบ จะมีปลายดาบมีคมที่เอาไว้ฟาดฟันกัน ซึ่งเราจะไม่เคยเห็นปลายดาบเกิดการแทรกสอดแล้วทะลุไปฟาดศัตรูได้ เว้นแต่ดาบจะหักจากกันนั่นเอง ซึ่งจากความเข้าใจในปัจจุบันนี้เอง ทำให้เทคโนโลยีที่ถูกสร้างบนฟิสิกส์ปัจจุบันยังไม่สามารถตอบโจทย์การทำงานของ Lightsaber ได้

ดังนั้นในกลุ่มที่สองที่เราจะมาดูคือ กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่พัฒนาเทคโนโลยีด้านพลังงานในปัจจุบัน มาดูกันว่าแนวคิดของคนเหล่านี้จะมีความสดใหม่และสามารถนำมาประยุกต์สร้าง Lightsaber แทนฟิสิกส์เดิมที่มีได้หรือไม่

จากความพยายามในการหาพลังงานทดแทนมาใช้ในหลายสิบปีที่ผ่านมา เทคโนโลยีที่เกี่ยวกับพลาสมา (plasma) เป็นสิ่งที่น่าจับตามอง พลาสมาคือสถานะของสสารที่เมื่อได้รับความร้อนสูงๆ จะเกิดการแตกตัวให้เป็นประจุบวก (ไอออน) และลบ (อิเล็กตรอน) โดยจะมีการจับกลุ่มเป็นก้อนประจุบวกที่มีประจุลบไปห้อมล้อม ไม่ได้เป็นลักษณะกระจัดกระจายไร้ทิศทาง และด้วยการศึกษาพฤติกรรมของพลาสมา ทำให้มีความพยายามในการประยุกต์ใช้พลาสมาในการสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบฟิวชั่นที่จะหลอมรวมไฮโดรเจนพลาสมา (Hydrogen plasma) ให้ได้เป็นฮีเลียม (Helium) และปลดปล่อยพลังงานออกมา

ผลผลิตที่คาดว่าจะได้ออกมาจากเทคโนโลยีนี้คือความร้อนที่สูงกว่า 150 ล้านองศาเซลเซียส หรือร้อนกว่าใจกลางดวงอาทิตย์กว่า 10 เท่า ซึ่งแน่นอนว่าการควบคุมพลาสมาเหล่านี้ไม่สามารถใช้ท่อเพื่อลำเลียงได้โดยตรง แต่จะใช้สนามแม่เหล็กในการควบคุมทิศทางให้วิ่งเป็นวงกลมในท่อกลวงรูปโดนัท (Toroid) และเครื่องเตาปฏิกรณ์มีชื่อเรียกว่า โทคาแมก (Tokamak) ซึ่งหากเทคโนโลยีนี้ทำได้สำเร็จเราก็จะมีพลังงานสะอาดให้ใช้กัน

พลาสมาฟิวชัน (plasma fusion) สามารถเกิดได้จริงในทางธรรมชาติ เช่น บริเวณเนื้อในของดวงอาทิตย์ที่ร้อนมากๆ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่สูงมาก ทำให้พลาสมาของอนุภาคถูกบีบอัดด้วยแรงมหาศาลจนเกิดการชนที่ความเร็วสูง และหลอมรวมกันจนได้พลังงานออกมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (nuclear fusion) แต่ในห้องทดลองบนโลกของเราไม่ได้มีสนามโน้มถ่วงที่สูงมากพอจะทำให้พลาสมาเกิดการหลอมรวมกันได้ จึงจำเป็นต้องใช้สนามแม่เหล็กควบคุม ซึ่งพลังงานที่ได้ออกมาเทียบกับพลังงานที่ใส่เข้าไป ณ เวลานี้ยังถือว่าไม่คุ้ม แต่การพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องทำให้สถิติดีขึ้นในทุกๆ ปี

เตาโทคาแมกจากกลุ่มวิจัยที่ชื่อ ITER เกิดจากความร่วมมือของหลากหลายชาติ ได้แก่ สหภาพยุโรป จีน รัสเซีย อินเดีย ญี่ปุ่น เกาหลี สหรัฐอเมริกา และประเทศอื่นๆ รวมกันทั้งหมดถึง 35 ประเทศ ในนี้รวมถึงไทยด้วย ซึ่งมีความพยายามในการสร้างเครื่องโทคาแมกที่มีมวลสูงถึง 23,000 ตัน ผลิตกระแสไฟฟ้าออกมมาที่ 500 เมกะวัตต์ สร้างพลาสมาที่วิ่งวนภายในโดยมีขนาดรัศมี 6.2 เมตร มีปริมาณ 840 ลูกบาศก์เมตร และมีอุณหภูมิสูงถึง 150 ล้านองศาเซลเซียส แน่นอนว่าเราคงยังไม่สามารถยัดพลาสมาขนาดนี้ให้อยู่บนด้ามจับของ Lightsaber ได้ เพราะนอกจากขนาดจะใหญ่เทอะทะแล้ว ยังมีเรื่องอุณหภูมิที่ร้อนมากๆ และปริมาณการแผ่รังสีที่สูงด้วย (แม้จะต่ำกว่ารังสีจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันในโรงงานนิวเคลียร์ทั่วไปก็ตาม)

โดยสรุปแล้วฟิสิกส์ที่เราทราบในปัจจุบัน และฟิสิกส์ที่เรากำลังพัฒนากันอยู่จะยังห่างไกลจากเทคโนโลยี Lightsaber อีกหลายสิบปี แต่ทุกการพัฒนาเป็นการดึงขีดความสามารถของเทคโนโลยีเท่าที่เราทราบในปัจจุบันนี้มาใช้สร้างความรู้ใหม่ๆ เครื่องมือใหม่ๆ และหนทางใหม่ๆ เพื่ออำนวยความสะดวกต่อมวลมนุษยชาติ รวมทั้งยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ดังเช่นการหาพลังงานสะอาดอย่างนิวเคลียร์ฟิวชัน สำหรับเยาวชนที่อ่านแล้วอยากมีส่วนร่วมก็สามารถเรียนต่อในสายทางดังกล่าวในระดับมหาวิทยาลัยทั้งในไทยหรือต่างประเทศก็ได้ จะได้มาร่วมกันเป็นส่วนหนึ่งในการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ วิศวกรรม และนวัตกรรมให้โลกใบนี้กัน

ก่อนจากกันไป ขอเพิ่มเกร็ดเล็กเกร็ดน้อยนะครับสำหรับ ITER ซึ่งมีความหมายว่า ‘The Way’ ในภาษาละติน หรือแปลเป็นไทยคือ ‘วิธีการ’ ‘การดำเนินงาน’ หรือ ‘วิถี’ ซึ่งมีความบังเอิญคล้ายกับความพูดของชาวแมนดาลอเรียน (Mandalorian) ที่มีคติประจำใจว่า “This is the way” หรือ ‘นี่คือวิถีเรา’ หวังว่าสุดท้ายเราจะได้พบนวัตกรรมใหม่ๆ ตามวิถีของเราไปด้วยกันนะครับ

 

ข้อมูลอ้างอิง

• blog.sciencemuseum.org.uk
• www.looper.com
• www.starwars.com
• www.youtube.com
• www.youtube.com
• www.iter.org

บทความโดย ดร. ถกล ตั้งผาติ