Robert Hooke

กล้องจุลทรรศน์ที่ Hooke ประดิษฐ์เพื่อใช้สังเกตดูวัตถุขนาดเล้กที่ตามองไม่เห็น กล้องนี้มีส่วนในการพัฒนาทฤษฎีเชื้อโรค


ดูเหมือนว่าภาพของ Hooke ในสมัยที่เขามีชีวิตอยู่จะไม่เหลือรอดจากยุคศตวรรษที่ 17 สำหรับภาพนี้เป็นภาพที่วาดขึ้นตามคำบอกของ Aubrey และ Waller เพื่อนร่วมงานของเขา

ขณะที่ยังมีชีวิตอยู่ และหลังจากที่เสียชีวิตไปร่วม 200 ปี Robert Hooke มิได้รับการยกย่องว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ แต่ปัจจุบัน เขาคือบุคคลสำคัญผู้พบกฎของ Hooke ที่แถลงว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อลวด ความยาวที่ยืดออกของลวดจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับแรง และสำหรับหนังสือ “Micrographia” ที่ Hooke เรียบเรียงนั้น ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นตำราชีววิทยาที่ยิ่งใหญ่ เพราะได้บุกเบิกการใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูสิ่งที่มีขนาดเล็กจนตาเปล่าแทบมองไม่เห็น เช่น ไร เหา โครงสร้างของตาแมลงวัน เป็นต้น เมื่อเกิดอัคคีภัยในลอนดอนในปี ค.ศ. 1666 Hooke ในฐานะผู้ช่วยของ Sir Christopher Wren ได้ออกแบบแผนเมือง London ใหม่ให้ทันสมัยและถูกสุขลักษณะ และยังได้ช่วย Robert Boyle ทดลองศึกษาสมบัติของแก๊ส โดยการประดิษฐ์เครื่องสูบอากาศให้ ซึ่งทำให้ Boyle ได้พบกฎของ Boyle ที่แถลงว่า ถ้าให้อุณหภูมิของแก๊สคงตัว ปริมาตรของแก๊สจะแปรผกผันกับความดัน ผลงานเหล่านี้คือตัวอย่างความสำเร็จที่น่าจะทำให้ชื่อเสียงของ Hooke เป็นที่ยกย่อง เชิดชู และรู้จักกันดี

แต่ Hooke เป็นคนโชคร้ายที่มีศัตรูมากมาย เช่น เคยวิวาทกับ Christiaan Huygens เรื่องใครประดิษฐ์นาฬิกาสปริงก่อน ทะเลาะกับ John Flamsteed เรื่องกำเนิดของดาวหาง และที่สุดของที่สุดคือโต้เถียงกับ Isaac Newton เรื่องใครพบทฤษฎีแสงและทฤษฎีแรงโน้มถ่วง จน Newton ในฐานะนายกราชบัณฑิตยสถาน (Royal Society) ของอังกฤษบันดาลโทสะ จึงจงใจแก้แค้นโดยการทำลายชื่อเสียงของ Hooke ด้วยการแฉว่า Hooke เป็นคนขี้อิจฉาริษยา อารมณ์ร้อน ไม่เป็นมิตร ต่อต้านสังคม ปากจัดและขี้ระแวง Newton ได้สั่งให้ทำลายภาพเหมือนทุกภาพของ Hooke ปัจจุบันจึงไม่มีใครรู้ว่า Hooke มีหน้าตาเช่นไร สำหรับบุตรชายของ Christopher Wren นั้นก็ได้เขียนสรรเสริญเยินยอผลงานของบิดาอย่างเกินจริง และแทบไม่ได้ให้เครดิตการสร้างเมืองแก่ Hooke เลย การกระทำเหล่านี้คือเหตุผลที่ทำให้ Hooke เป็นอัจฉริยะที่โลกลืม

แต่ในปัจจุบัน Hooke ได้รับการยกย่องว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์คนสำคัญที่สุดคนหนึ่งแห่งคริสต์ศตวรรษที่ 17 และเป็น เลโอนาร์โด ดาวินชี ของอังกฤษ เพราะมีความสามารถสารพัดด้าน แม้ศพของ Hooke จะสาบสูญไปอย่างไร้ร่องรอย แต่ Royal Society ก็ได้จารึกชื่อของเขาลงบนแผ่นหิน แล้วนำไปติดตั้งใกล้หลุมศพของศัตรู (คือ Newton) ในมหาวิหารเวสต์มินสเตอร์ กรุงลอนดอน

Robert Hooke เกิดเมื่อวันที่ 18 กรกฎาคม ค.ศ. 1635 (ตรงกับรัชสมัยพระเจ้าปราสาททอง) ที่เมือง Freshwater บนเกาะ Isle of Wight ของอังกฤษในครอบครัวยากจน บิดาเป็นพนักงานดูแลโบสถ์ประจำเมือง และ Hooke ได้รับการคาดหวังจากบิดาว่าจะได้งานนี้ทำเมื่อเติบโตเป็นผู้ใหญ่ ในวัยเด็ก Hooke มีสุขภาพไม่แข็งแรงและล้มป่วยบ่อย ชอบประดิษฐ์ของเล่น สังเกตธรรมชาติ และวาดภาพ เมื่ออายุ 13 ปี บิดาได้เสียชีวิตลงและทิ้งมรดกให้เป็นเงิน 40 ปอนด์ Hooke จึงใช้เงินนี้เดินทางไปแสวงโชคที่ลอนดอน และได้เข้าเรียนที่ Westminster School จนอายุ 18 ปีก็ได้ไปเรียนต่อที่ Christchurch College แห่งมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด

ในวัยอายุ 20 ปี Hooke ได้พบนักเคมีผู้มีชื่อเสียงชื่อ Robert Boyle และได้งานทำเป็นผู้ช่วยของ Boyle ในการออกแบบอุปกรณ์ทดลองต่างๆ ตามที่ Boyle สั่ง การเป็นคนช่างสังเกต ที่ชอบประดิษฐ์สิ่งของและเก่งคณิตศาสตร์ ความสามารถนี้จึงแตกต่างจาก Boyle ที่เป็นคนช่างคิด และคนทั้งสองก็ได้ประสบความสำเร็จด้วยการเติมเต็มให้กันและกัน เช่น Hooke ช่วยให้ Boyle ได้พบกฎของ Boyle และ Boyle ได้ทำให้ Hooke รู้สึกซาบซึ้งในวิชาวิทยาศาสตร์ กลศาสตร์และดาราศาสตร์มากขึ้น

จากนั้น Hooke ได้ปรับปรุงกลไกการทำงานของลูกตุ้มนาฬิกาโดยใช้สปริงให้นาฬิกาเดินเที่ยงตรง ซึ่งคล้ายกับที่ Christiaan Huygens แห่งเนเธอร์แลนด์ได้ออกแบบ แต่ผลงานของ Hooke ไม่ได้รับการจดสิทธิบัตร ส่วน Huygens ได้จด Hooke จึงรู้สึกเหมือนตนถูกกีดกันโดยสังคมนักวิชาการ

ในปี 1660 ที่ Royal Society ถูกก่อตั้ง Hooke วัย 25 ปีได้เป็นผู้ดูแลห้องปฏิบัติการของสมาคม ผู้มีหน้าที่สาธิตและออกแบบการทดลองวิทยาศาสตร์ให้บรรดาสมาชิกดู 3-4 เรื่อง ทุกสัปดาห์ Hooke ได้งานนี้ทำโดยมี Boyle เป็นคนให้คำรับรอง (Boyle เป็นคนหนึ่งในผู้ก่อตั้ง Royal Society) Hooke ทำงานในตำแหน่งนี้นาน 40 ปี และถึง Hooke จะมีงานล้นมือแต่เขาก็มีเวลาศึกษาธรรมชาติของอากาศ วิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างเลือดดำกับเลือดแดง วัดความดันอากาศที่ระดับสูงต่างๆ จับเวลาการแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาที่ยาวถึง 60 เมตร ศึกษาการขยายตัวของของแข็งเมื่อได้รับความร้อน รวมถึงพบกฎของ Hooke ด้วย แต่ Hooke ไม่ได้ตีพิมพ์ผลงานเรื่องกฎของ Hooke อย่างทันทีทันใด จนอีก 18 ปีต่อมา

ความสำเร็จเหล่านี้ทำให้ Hooke ได้รับการคัดเลือกเป็นสมาชิกของ Royal Society เมื่ออายุได้ 27 ปี จากนั้นก็หันเหไปสนใจดาราศาสตร์ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่เขาประดิษฐ์เอง และพบว่า ดาวพฤหัสบดีหมุนรอบตัวเอง Hooke ได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์เรขาคณิตแห่ง Gresham College เมื่ออายุ 29 ปี

ในปี 1665 Royal Society ได้ขอให้ Hooke เรียบเรียงตำราชื่อ Micrographia ที่หนา 246 หน้า ออกเผยแพร่ ผลงานนี้นับเป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Hooke เพราะเขาได้บุกเบิกโลกของสิ่งที่ตามองไม่เห็นให้ทุกคนเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ Hooke ประดิษฐ์ เช่นเมื่อ Hooke ใช้กล้องส่องดูเนื้อไม้คอร์ก เขาได้เห็นเนื้อไม้ประกอบด้วยช่องเล็กๆ เรียงติดต่อกันในลักษณะเหมือนห้องพักของนักบวช เขาจึงเรียกว่า cell แต่ Hooke ไม่ได้ศึกษาเรื่องเซลล์นี้ต่อ (จนปี 1839 Theodor Schwann ก็ได้พบความจริงว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์) ภาพที่น่าตื่นตาตื่นใจใน Micrographia ได้แสดงความมหัศจรรย์ของธรรมชาติที่ตามนุษย์ไม่เคยเห็นมาก่อน จนทำให้หนังสือเล่มนี้เป็นเบสต์เซลเลอร์แห่งยุคปลายคริสต์ศตวรรษที่ 17

เมื่ออายุ 37 ปี Hooke ได้เสนอความคิดเห็นว่าแสงเคลื่อนที่ในลักษณะคลื่น ซึ่งแนวคิดนี้ขัดแย้งกับความคิดของ Newton ที่ว่าแสงเป็นอนุภาค อีก 2 ปีต่อมา Hooke ได้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงแบบ Gregory ที่มีประสิทธิภาพสูงจนสามารถเห็นหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ได้ แต่ Hooke คิดว่าหลุมเหล่านั้นอาจเกิดจากการถูกก้อนหินขนาดใหญ่ตกกระทบ หรือเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟบนดวงจันทร์ เพราะ Hooke คิดว่าในอวกาศไม่น่าจะมีก้อนหินพุ่งเพ่นพ่านไปมา ดังนั้นเขาจึงสรุปว่าหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ

ความสนใจดาราศาสตร์ทำให้ Hooke ครุ่นคิดหาสาเหตุที่ทำให้ดาวเคราะห์เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ และได้ตั้งข้อสงสัยว่า ดวงอาทิตย์คงดึงดูดดาวเคราะห์ด้วยแรงที่แปรผกผันกับระยะทางกำลังสอง ซึ่งก็ตรงกับที่ Newton คิด ดังนั้นในปี 1687 ที่ตำรา Principia ของ Newton ปรากฏ Hooke จึงอ้างว่า Newton “ขโมย” ความคิดของตน การวิวาทเรื่องใครพบกฎแรงโน้มถ่วงก่อนจึงทำให้ Hooke ผิดหวังและถูกตัดขาดจากสังคม (ณ วันนี้เรารู้ว่า คนทั้งสองต่างรู้เรื่องกฎแรงโน้มถ่วงอย่างอิสระจากกัน แต่ Newton เป็นคนพิสูจน์ความจริงนี้ได้ ดังนั้น ผู้พบกฎแรงโน้มถ่วงคือ Newton)

เมื่อ Hooke มีปัญหากับ Newton เขาจึงหันไปสนใจวิชาชีววิทยา และได้ศึกษาฟอสซิลของสัตว์ที่พบในชั้นหินต่างๆ เช่น Hooke ได้พบว่าซากบางซากไม่เป็นของสัตว์ปัจจุบันเลย เขาจึงคิดว่าสัตว์คงมีการสูญพันธุ์ และคงไม่ตายพร้อมกันเมื่อครั้งที่เกิดน้ำท่วมใหญ่ตามคัมภีร์ไบเบิล Hooke จึงมีความคิดเรื่องทฤษฎีวิวัฒนาการของสัตว์ก่อน Charles Darwin ร่วม 160 ปี

ในวัยชรา Hooke มีสุขภาพไม่ดีเลย ตาเป็นต้อหิน และเป็นอัมพฤกษ์ มีอารมณ์หวาดระแวงคนรอบข้างทำให้ต้องหายามากินเอง และกินยาหลายขนานจนร่างกายเปรียบเหมือนหลอดทดลองเคมี เมื่อถึงวันที่ 3 มีนาคม ค.ศ. 1703 Hooke วัย 68 ปีก็ได้จากโลกไปอย่างโดดเดี่ยวเพราะเป็นคนไม่มีครอบครัวและเพื่อนเลย โดยได้ทิ้งมรดกไว้ 8,000 ปอนด์ แต่เมื่อไม่ได้เขียนพินัยกรรมใดๆ บรรดาหลานที่ไร้การศึกษาจึงได้ยึดเงินไปใช้จนหมด ศพของ Hooke ถูกนำไปฝังที่ St. Helens Bishopsgate

ในปี 2001 Michael Cooper ได้ไปค้นหาศพของ Hooke ที่สุสานของโบสถ์ดังกล่าว แต่ไม่พบหลักฐานใดๆ แม้รายงานในเอกสารของโบสถ์จะระบุว่า ในปี 1891 ได้มีการย้ายกระดูกบางส่วนไปฝังที่ Wanstead ซึ่งอยู่ห่างออกไป 10 กิโลเมตร แต่เมื่อ Cooper เดินทางไปที่นั่น เขาก็ไม่พบหลักฐานใดๆ อีก ดังนั้นศพของ Hooke จึงสาบสูญอย่างไร้ร่องรอย ถึงกระนั้นผลงานของ Hooke ในรูปของเอกสารก็ยังมีมากมาย ณ ที่หอจดหมายเหตุในลอนดอน และจากเอกสารเหล่านี้ Cooper ก็ได้พบว่า แทนที่ Hooke จะมีบุคลิกภาพที่น่ารังเกียจและไม่ชอบเป็นมิตรกับใคร เขากลับเป็นคนที่มีเพื่อนมากพอสมควร เพราะเป็นคนมีน้ำใจ และชอบช่วยเหลือผู้อื่นให้ประสบความสำเร็จ

เช่นเมื่อวันที่ 2 กันยายน ค.ศ. 1666 ได้เกิดอัคคีภัยครั้งใหญ่ในลอนดอน บ้านเรือน 13,000 หลังเผาจนราบเรียบ ผู้คน 80,000 คนไร้ที่อยู่อาศัย Hooke รู้สึกสงสารคนที่ประสบชะตากรรมมาก จึงอาสาเป็นผู้ช่วยของ Sir Christopher Wren ในการวางแผนสร้างมหานครลอนดอนใหม่ จากเดิมที่สกปรกและไร้ระเบียบ เช่น มีถนนหนทางที่แคบและคดเคี้ยว มีบ้านเรือนที่สร้างด้วยไม้ Hooke กับ Wren ได้ออกแบบเมืองใหม่ ให้มีจัตุรัสที่กว้างใหญ่ มีถนนตรงที่ตัดกันเป็นมุมฉาก มีอาคารที่ทำด้วยคอนกรีตและก่อสร้างอย่างเป็นระเบียบ

หกเดือนหลังจากเหตุการณ์ไฟไหม้ Hooke ได้วางกฎเกณฑ์การชดเชยค่าเสียหายแก่เจ้าของที่ดินที่มีถนนตัดผ่าน ได้ประสานความขัดแย้งระหว่างเจ้าของที่ดินซึ่งต่างก็อ้างว่าที่ตรงนั้นหรือตรงนี้เคยเป็นของคนนั้นและคนนี้ การหาทางปรองดองทำนองนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ Hooke ก็ทำหน้าที่ไกล่เกลี่ยได้สำเร็จ

สำหรับหนังสือ Micrographia นั้น Samuel Pepys นักเขียนผู้มีชื่อเสียงของอังกฤษที่เป็นรองเฉพาะ Shakespeare ก็ได้พบว่าหลังจากที่ได้อ่านอย่างดื่มด่ำเป็นเวลา 2 สัปดาห์ เขาก็ได้ยกย่องหนังสือนั้นว่าเป็น “the most ingenious book that I ever read in my life.” เพราะในหนังสือนั้น Hooke ได้วาดภาพของสิ่งที่เห็นอย่างละเอียด ไม่ว่าจะเป็นภาพของแมลง ผลึก สัตว์ขนาดเล็ก หรือใบพืช การได้เห็นสิ่งที่ไม่มีใครเคยคิดฝันว่ามี ในธรรมชาติทำให้ผู้คนในสมัยนั้นรู้สึกตื่นเต้นมาก

ความจริง Hooke ได้เคยนำภาพของเหา ไร รา ฯลฯ ออกแสดงให้บรรดาสมาชิกของ Royal Society ดู ในที่ประชุมของสมาคมทุกสัปดาห์แล้ว กระนั้นสมาชิกทุกคนก็ได้รบเร้าให้ Hooke รวบรวมภาพเป็นรูปเล่มเพื่อเผยแพร่ให้คนอื่นได้ชื่นชมด้วย เพราะ Royal Society ตระหนักดีว่ากล้องจุลทรรศน์คืออุปกรณ์ที่ใช้ศึกษาธรรมชาติของสิ่งที่ตาเปล่ามองไม่เห็น กล้องจึงเพิ่มความสามารถของมนุษย์ในการเห็นและช่วยให้เข้าใจธรรมชาติสมบูรณ์ขึ้น

กระนั้นก็ยังมีนักวิทยาศาสตร์บางคน เช่น Johannes Hevelius ที่มีความเห็นแย้งว่า มนุษย์ไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ช่วยในการมอง เพราะพระเจ้าได้ประทานตามาให้เป็นอวัยวะที่ดีที่สุดแล้ว นอกจากนี้อุปกรณ์เช่นกล้องจุลทรรศน์ก็ใช่ว่าจะช่วยให้เห็นความจริง เพราะเลนส์กล้องมักทำให้เห็นภาพบิดเบี้ยว

ลุถึงคริสต์ศตวรรษที่ 19 กล้องจุลทรรศน์ได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นมาก ภาพที่เห็นในกล้องมีลักษณะบิดเบี้ยวน้อยลง กล้องมีกำลังขยายมากขึ้น อุปกรณ์บันทึกภาพดีขึ้น จึงมีการนำกล้องถ่ายรูปมาใช้บันทึกภาพแทนการสเกตซ์ภาพด้วยมือ ทำให้ได้ภาพที่ตรงความจริงมากจน William Henry Fox Talbot ถึงกับกล่าวว่า เทคโนโลยีถ่ายภาพคือการวาดภาพโดยพระหัตถ์ของพระเจ้า แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์บางคนคัดค้านการใช้กล้องถ่ายภาพควบคู่กับกล้องจุลทรรศน์โดยให้เหตุผลว่า ความคลาดของเลนส์ ความไม่สมบูรณ์ของวัตถุที่กล้องจุลทรรศน์ส่องดู และการล้างรูปซึ่งทำให้แผ่นฟิล์มหดตัวหรือขยายตัว เหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยที่ทำให้ภาพที่ได้ไม่สมจริง 100%

ปัญหาที่ติดตามมาคือการแปลความหมายและการตีความสิ่งที่เห็น เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้เห็นสิ่งที่ไม่เคยฝันว่ามีในธรรมชาติ เช่นเมื่อ Hooke ใช้กล้องส่องดูตาของแมลงวัน เขาบรรยายว่าสิ่งที่เห็นมีลักษณะเป็นตาข่ายละเอียดที่มีรูเรียงราย แต่เมื่อมองอีกครั้งก็ดูเหมือนผิวที่ถูกปกคลุมด้วยตาปูตัวเล็กๆ และตัวตาปูเหล่านั้นมีลักษณะเหมือนกรวย เป็นต้น

ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์ได้รับการพัฒนาให้ดีขึ้นมาก นักชีววิทยาทุกวันนี้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเวลาต้องการศึกษารายละเอียดของไวรัส เซลล์ ฯลฯ กล้องจุลทรรศน์ในอนาคตจะสามารถเห็นโมเลกุลขณะเคลื่อนที่ผ่านผนังเซลล์ เห็นองค์ประกอบของนิวเคลียสในเซลล์ ฯลฯ ชัดจนนักชีววิทยาไม่ต้องใช้จินตนาการ เหล่านี้คือผลที่เกิดจากการบุกเบิกโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Robert Hooke ซึ่ง ณ วันนี้ Hooke เป็นชื่อดาวเคราะห์น้อย ชื่อหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์และดาวอังคาร และชื่อเหรียญรางวัลของ Royal Society

คุณอ่านประวัติและผลงานของ Robert Hooke เพิ่มเติมได้จาก Stephen Inwood, The Forgotten Genius: The Biography of Robert Hooke 1635-1703, MacAdam/Cage, 2004.

บทความโดย
สุทัศน์ ยกส้าน

ที่มา
http://www.manager.co.th/Science/ViewNews.aspx?NewsID=9540000165239