ก่อนสอนนักศึกษาเรื่อง การสั่นพ้องแม่เหล็กของนิวเคลียส
(nuclear magnetic resonance หรือ NMR) ซึ่งเป็นพื้นฐานฟิสิกส์ที่สำคัญที่นำไปสู่
เอ็มอาร์ไอ (MRI) รู้สึกหนักใจมาก คือ
จะทำอย่างไรให้นักศึกษาเข้าใจเรื่องยากๆเช่นนี้ได้ เนื่องจากเป็นเรื่องที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
แม้จะมองผ่านเลนส์ขยายเป็นพันเท่าก็ไม่เห็น หรือใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ขยายเป็นแสนเท่าก็ไม่เห็น
มันเป็นเรื่องที่ต้องใช้จินตนาการอย่างมาก โดยเฉพาะกับคำถามที่ว่า ไพอะเราะหรือเพราะอะไรมันจึงเป็นเช่นนั้น
จึงพยายามหาทางทำให้ง่าย อธิบายช้าๆทีละขั้น จากง่ายไปยาก จากเบาไปหนัก หาทางเปรียบเปรยให้เข้าใจได้
ซึ่งก็ยากมากจริงๆ
คงจำกันได้ว่า เมื่อเราวางไฮโดรเจนไว้ในสนามแม่เหล็กสม่ำเสมอ
B มีทิศทางไปตามแกน Z
จะพบว่า แม็กเนไตเซชั่น (magnetization,
เวกเตอร์สีน้ำตาลในวิดีโอคลิป) ของนิวเคลียสไฮโดรเจนก็จัดตัวชี้ไปตามสนามแม่เหล็กคือแกน
Z ด้วย ดูราวกับว่า สนามแม่เหล็ก B มีเสน่ห์ มีอิทธพลต่อแม็กเนไตเซชั่น หรือ แม็กเนไตเซชั่นนัวเนียหรือจู๋จี๋อยู่กับสนามแม่เหล็ก
B ชนิดรักกันมาก นอกจากนี้ แม็กเนไตเซชันในสภาวะนั้นมันยังมีความถี่ธรรมชาติหรือความถี่ลาร์มอร์
(Larmor frequency) เท่ากับ Gyromagnetic ratio ของไฮโดรเจนคูณกับสนามแม่เหล็ก B อันนี้เป็นไปตามธรรมชาติ
มันเป็นเช่นนั้นเอง
ทีนี้
ถ้าเราต้องการจะทำให้เกิดการสั่นพ้องแม่เหล็กของนิวเคลียสไฮโดรเจน หรือ NMR
เราจะต้องส่งคลื่นวิทยุที่มีความถี่ตรงกับความถี่ลาร์มอร์ของแม็กเนไตเซชั่นของนิวเคลียสไฮโดรเจนนั้น
เข้าสู่ระบบของไฮโดรเจน ไปหลอกล่อให้แม็กเนไตเซชั่นสนใจ ซึ่งได้ผลซะด้วย
จากวิดีโอคลิป เวคเตอร์สีเขียวที่หมุนอยู่ในระนาบ XY
คือ สนามแม่เหล็กของคลื่นวิทยุที่เราส่งเข้าไป และกำลังหมุนด้วยความถี่ตรงกับความถี่ลาร์มอร์ของแม็กเนไตเซชั่นของนิวเคลียสไฮโดรเจน ราวกับว่า สนามแม่เหล็กของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากำลังเต้นระบำยั่วยวนแม็กเนไตเซชัน ในขณะที่สนามแม่เหล็ก B ยืนแข็งทื่อ
เงื่อนไขในสภาวะที่ว่านี้ เป็นผลทำให้ แม็กเนไตเซชั่นมีอาการใจสั่นระทวย มองไม่เห็นสนามแม่เหล็ก
B ที่ยื่นแข็งทื่ออยู่เฉยๆ แต่จะเห็นเฉพาะสนามแม่เหล็กของคลื่นวิทยุทีกำลังเริงระบำเท่านั้น ราวกับว่า สนามแม่เหล็กของคลื่นวิทยุเป็นมือที่สาม ที่เข้าไปทำให้แม็กเนไตเซชั่นซวนเซเสียสมดุล เอาใจออกห่างจากสนามแม่เหล็ก
B
อันนี้สามารถพิสูจน์ได้โดยอาศัยหลักการทางฟิสิกส์และคณิตศาสตร์
ผลลัพธ์ที่ตามมาคือ แม็กเนไตเซชั่นเปลี่ยนพฤติกรรม เอาใจออกห่างไม่สนใจสนามแม่เหล็ก
B อีกต่อไปแล้ว
หันไปเริงระบำวิ่งตามด้วยการหมุนรอบสนามแม่เหล็กของคลื่นวิทยุทันที เป็นขั้นตอนของการดูดกลืนคลื่นวิทยุ (absorption) เมื่อหยุดส่งคลื่นวิทยุ แม็กเนไตเซชั่นไม่รู้จะเริงระบำกับใคร ในที่สุดมันก็ตาสว่าง กลับมามองเห็นสนามแม่เหล็ก B อีกครั้ง แม็กเนไตเซชั่นทำเป็นเริงระบำรอบสนามแม่เหล็ก B และเคลื่อนตัวเข้ามาในแนวของสนามแม่เหล็ก B เหมือนสำนึกผิดกลับมาตายรัง(emission) ระหว่างนั้นจะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาด้วย (FID) เมื่อทำการแปลงฟูเรียร์ (FT) จะได้สัญญานที่เป็นประโยชน์ต่อการนำไปคำนวณสร้างภาพ
การที่แม็กเนไตเซชั่นมองไม่เห็นสนามแม่เหล็ก B
ในขณะที่เกิดการสั่นพ้องนั้น ก็เหมือนกับ “ความมืดบอดโดยไม่ตั้งใจ” ของแม็กเนไตเซชั่นนั่นเอง
ความมืดบอดโดยไม่ตั้งใจ หรือ Inattentional
Blindness เป็นสิ่งที่เกิดกับแม็กเนไตเซชั่น
ที่มันมองไม่เห็นสนามแม่เหล็ก B เห็นแต่สนามแม่เหล็กของคลื่นวิทยุที่กำลังเริงระบำ อันนี้เป็นเรื่องที่น่าฉุกคิด
คำถามคือ คนเรามีความมืดบอดโดยไม่ตั้งใจแบบนี้หรือไม่?
คำตอบคือ มี
มีเรื่องๆหนึ่ง เบาๆ จะเล่าให้ฟังครับ
นิวตรอนและโปรตอนเป็นเพื่อนกันกำลังจะไปดูหนังด้วยกัน
ทันใดนั้น
นิวตรอนเห็นว่ามีทองคำตกอยู่ที่พื้นถนนน่าจะนานแล้วเพราะคนเหยียบย่ำจนเลอะเทอะ
นิวตรอน:... อ้าวทองนี่นา
โปรตอน:... ไม่เอาน่า ไม่ใช่หรอก ทองเก๊แหงๆ ถ้าทองจริง
คนเห็นก่อนหน้าเราเค้าเก็บไปแล้ว เสียเวลาเปล่า ไปดูหนังดีกว่าเดี๋ยวไม่ทัน
แต่นิวตรอนไม่เชื่อใช้หลักกาลามสูตร
จึงหยิบทองนั้นขึ้นมา น้ำหนักประมาณหนึ่งบาท เขายอมเสียเวลาไปที่ร้านทองซึ่งอยู่ในห้างที่จะไปดูหนังนั่นแหล่ะ
โปรตอนหงุดหงิด ในที่สุด ร้านทองบอกว่าเป็นทองจริงถ้าลื้อจะขาย อั๊วให้หมื่นนึง
นิวตรอนตกลงทันที
นิวตรอนเลือกใช้วิธีพิสูจน์ความจริงกันเลย
และก็พบความจริง ซึ่งอาจเป็นทองเก๊หรือทองจริงก็ได้
สำหรับโปรตอน เขาก็เป็นคนมีเหตุผล
ตรรกะของโปรตอนทีว่ามันเป็นทองเก๊ก็ใช้ได้ เพราะคนก่อนหน้าเขาทั้งสองเดินผ่านไปแล้วก็หลายคน
เห็นแล้วทำไมไม่หยิบ เขาเหล่านั้นอาจจะคิดว่าเป็นทองเก๊ก็ได้ อย่างไรก็ตาม เรื่องนี้
โปรตอนมีความมืดบอดโดยไม่ได้ตั้งใจ ที่เกิดจากความเชื่อฝังใจของเขาแบบนั้น โปรตอนจึงอดเลย
ชาวเราทั้งหลายพึงระวัง "ความมืดบอดโดยไม่ตั้งใจ" เกิดได้กับทุกคน เมื่อเราสนใจสิ่งหนึ่งมากเกินไป เราจะลืมสิ่งสำคัญบางอย่างไป เรื่องนี้พิสูจน์ได้
มีคลิปหนึ่งใน youtube (ขอขอบคุณเจ้าของคลิป)เป็นคลิปที่ดีมาก แสดงให้เห็นถึงคน 8 คน ซึ่งแบ่งเป็น 2 ทีม แต่งกายชุดสีขาว 4 คน ชุดสีดำ 4 คน แต่ละทีมมีลูกบอลทีมละหนึ่งลูก
จ้องมองดูคลิปนี้ด้วยความตั้งใจ โดยจ้องมองการโยนลูกบอลของแต่ละทีม ก่อนจะเริ่มโยนลูกบอลของแต่ละทีม สายตาเริ่มจับจ้องมองที่ทีมใส่เสื้อขาว ดูว่าจะโยนลูกบอลให้กันกี่ครั้ง?
จากนั้นก็เริ่มต้น
ชาวเราเห็นว่าทีมที่ใส่เสื้อสีขาวโยนลูกบอลให้กันกี่ครั้งครับ
เชื่อว่า ชาวเราจะตอบถูก
ระหว่างที่โยนลูกบอลกันนั้น (ห้ามลำเอียงนะครับ)สายตาจ้องมองการโยนของทีมสีขาว เมื่อเกมจบ เชื่อว่าชาวเราทุกคนจะตอบถูกว่าโยนกี่ครั้ง แต่มีใครที่สังเกตว่ามีหมีเดินผ่านเข้ามาในระหว่างที่ทั้งสองทีมกำลังโยนลูกบอลไหมครับ ทีแรกผมก็ไม่เห็น เมื่อดูซ้ำจึงเห็น
นี่แหล่ะครับมันเข้ากันได้กับ "ความมืดบอดโดยไม่ตั้งใจ"
Related Links:
รังสีส่องชีวิต
