สอนลูกให้คิดเป็น ๑/๓

ความหมายของวิทยาศาสตร์

สอนลูกให้คิดเป็น

โดย ศาสตราจารย์ ริชาร์ด ไฟน์แมน

แปลโดย รศ.ดร. ทีปานิส ชาชิโย ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร

ต้นฉบับ (1)  http://www.fotuva.org/feynman/what_is_science.html

ต้นฉบับ (2) เอกสารการสอน Richard P. Feynman: What is Science? ของภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัย Illinois State University

สุนทรพจน์ ณ การประชุมครูวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ครั้งที่ 15

ค.ศ. 1969 มหานครนิวยอร์ก สหรัฐอเมริกา

ต้องขอบคุณมิสเตอร์ดีโรส ที่ให้โอกาสมาพบครูวิทยาศาสตร์ทุกท่าน ผมเองก็เป็นครูวิทย์คนหนึ่ง แต่สอนเฉพาะ ป.โท และ เอก   จากประสบการณ์อันนี้ ทำให้ผมทราบว่า  “ไม่รู้จะสอนวิทยาศาสตร์อย่างไร”  เช่นกัน

ทุกท่านเป็นครูทำหน้าที่อย่างจริงจังในการสอนขั้นพื้นฐาน บางท่าน เป็นวิทยากรอบรม ครูรุ่นใหม่ บ้างเขียนหลักสูตร แต่ผมมั่นใจว่า คุณเอง คงไม่รู้จะสอนอย่างไร เช่นเดียวกัน ไม่อย่างนั้น คงไม่มาร่วมฟังในที่ประชุมแห่งนี้

ประเด็น “วิทยาศาสตร์ คืออะไร?” เป็นสิ่งที่ผมไม่ได้เลือกพูดเลย แต่เป็นมิสเตอร์ดีโรส ยืนกราน   ผมเห็นว่า “ความหมาย ของวิทยาศาสตร์” เป็นคนละประเด็นกับ “การสอนวิทยาศาสตร์”   ท่านควรเห็นข้อแตกต่างระหว่างสองประเด็นนี้ ด้วยเหตุผล 2 ข้อด้วยกัน   ในเบื้องต้น อาจดูเหมือน ผมกำลังมาอบรมให้ทุกท่านทราบว่า ควรสอนวิทยาศาสตร์อย่างไร แท้จริงไม่เป็นเช่นนั้นโดยเด็ดขาด เพราะผมไม่รู้อะไรเลยเกี่ยวกับเด็กเล็ก   ผมมีลูกคนหนึ่ง และตอนนี้ก็ไม่มีปัญญาสอนเขา   เหตุผลข้อสองคือ หลายท่านในที่นี้ (เนื่องจากข่าวการตื่นตัวเกี่ยวกับงานวิจัย เกี่ยวกับผู้เชี่ยวชาญด้านการศึกษา) อาจมีความรู้สึกไม่มั่นใจในคุณภาพการสอนของตน   มักโดนส่งไปอบรมบ่อยครั้ง เรื่องการสอนที่ดีคืออย่างไร เรื่องเทคนิคการปรับปรุงตนเอง   ผมมาในครั้งนี้ มิได้มาจู้จี้ ชี้ให้เห็นถึงข้อบกพร่องของท่าน เพื่อนำไปสู่การพัฒนาแต่อย่างใด

ตรงกันข้าม ทางมหาลัยฯพบว่า นักเรียนที่รับเข้ามา มีคุณภาพดีขึ้นทุกปี   ด้วยเหตุผลใด ผมก็ไม่ทราบ บางทีทุกท่านอาจจะทราบ และผมไม่อยากเปลี่ยนแปลงระบบที่มีอยู่   เพราะมันดีอยู่แล้ว

เมื่อวานคณาจารย์มีประชุม ว่าเราจะเลิกสอนวิชากลศาสตร์ควอนตัมเบื้องต้นให้นักศึกษา ป.โท   ต่างจากสมัยที่ผมเป็นนักศึกษา วิชานี้ ยังไม่มีสอน แม้ในป.โทหรือเอก เพราะถือว่ายากเกินไป   เมื่อก่อนช่วงผมเริ่มทำงานเป็นอาจารย์ วิชาควอนตัมเพิ่งถูกบรรจุในหลักสูตร   แต่ตอนนี้ เราเอามาสอนในชั้นปริญญาตรี   ทำไมวิชาควอนตัม จึงถูก ลดมาสอน ในระดับที่ต่ำลง?   ก็เพราะทางมหาลัยฯสามารถสอนนักศึกษา ในสิ่งที่ยากมากขึ้น ก็เพราะนักเรียนที่รับเข้ามา   เก่งขึ้นทุกปี

อะไรคือวิทยาศาสตร์? แน่นอนทุกท่านคงทราบ ในเมื่อคุณสอนอยู่ทุกวัน หรือไม่ถูก?   ถึงแม้ไม่ทราบ ก็สามารถเปิดคู่มือครูในหนังสือแบบเรียนมาตรฐาน ซึ่งมีนิยามอย่างชัดเจน อาทิเช่น ที่ดัดแปลง(เสียจนบิดเบี้ยว)มาจาก ฟราสซิส เบคอน (Francis Bacon) เมื่อประมาณ 100 ปีก่อน   เป็นนิยามที่เลิศหรู มีความล้ำลึกเชิงปรัชญาแฝงอยู่ แต่สำหรับคนที่เป็นนักทดลองคลุกคลีอยู่กับงานวิทยาศาสตร์ อย่าง วิลเลี่ยม ฮาวี่ (William Harvey) จะบอกว่า   “การสังเกตและการทดลอง” ที่ ฟรานซิส เบคอน กล่าวไว้นั้น   ขาดประเด็นสำคัญ ว่าด้วยสิ่งที่ควรสังเกต และสิ่งที่ควรระมัดระวังในการทดลอง

ความเป็นวิทยาศาสตร์ ไม่เป็นดั่งคำนิยามที่นักปรัชญาเขียนไว้ ทั้งไม่ใช่สิ่งที่ปรากฏในคู่มือครู   ความหมายที่แท้จริงของมัน   เป็นสิ่งที่ผมตั้งใจจะค้นหา หลังจากรับปากมาพูดในครั้งนี้

เมื่อขบคิดอยู่สักพัก ผมนึกถึง กลอน บทหนึ่ง

ตะขาบกับคางคก

แม้ตะขาบ มิใช่น้อย    กว่าร้อยขา

          แต่มันเดินไปมา          คล่องแคล่ว

          คางคกเห็นกับตา        จึ่งถาม

          ว่า “ร้อยขา สองแถว    เริ่มก้าว เท้าใด?”

      ตะขาบชะงักงัน        พลันนึก

           ยิ่งคิด ยิ่งสะอึก         สงสัย

           หัวคะมำ ลงบ่อลึก     เบื้องหน้า

           ยิ่งคิดแล้วไซร้          พาลเดิน ไม่เป็น

[แปลจาก]

A centipede was happy – quite!

Until a toad in fun

Said, "Pray, which leg moves after which?"

This raised her doubts to such a pitch,

She fell exhausted in the ditch

Not knowing how to run.

ผมคลุกคลีอยู่กับวิทยาศาสตร์มาตลอดชีวิตและคิดว่ารู้จักมันดีพอ แต่มาวันนี้   ที่ผมต้องพูดถึงนิยามของมัน (ที่ตะขาบเริ่มสงสัยว่ามันก้าวเท้าใดออกก่อน)   ถึงกับพูดไม่ออก   และผมยังกลัวเสียด้วยซ้ำ ว่าในทำนองเดียวกันกับตอนท้ายของกลอนบทนี้ เมื่อกลับบ้าน ผมจะไม่สามารถทำงานวิจัย ได้อีกต่อไป

ก่อนหน้านี้มีนักข่าวมาขอข้อความสั้นๆ ไปเขียนข่าว เนื่องจากผมมีเวลาน้อยมากในการเตรียมตัว จึงไม่ได้บอกใบ้อะไรออกไป   แต่ตอนนี้ เมื่อมิสเตอร์ดีโรสถามผม ว่าวิทยาศาสตร์คืออะไร   “ว่าก้าวเท้าใดออกก่อน”   ผมเดาว่านักข่าวหลายสำนัก อาจพาดหัวข่าวให้สนุกปากในทำนอง “อาจารย์มหาลัยฯชื่อดัง เปรียบเปรย ผอ.สมาคมครูวิทย์แห่งชาติ เป็นคางคก!!!”  5555+

เนื่องด้วยความซับซ้อนของสิ่งที่ผมจะอธิบาย อีกทั้งอคติ ที่ผมมีต่อวิชาปรัชญา   ผมจะนำเสนอความหมายของวิทยาศาสตร์ ด้วยวิธีที่แปลกออกไป ด้วยการเล่าให้ท่านฟังว่า   ผมรู้จักกับวิทยาศาสตร์ มาได้อย่างไร?

อาจดูเหมือนไร้เดียงสา แต่ผมรู้จักมันตั้งแต่ยังเด็ก ราวกับอยู่ในสายเลือด และอยากเล่าให้ฟังว่า มันแทรกซึมเข้ามาได้อย่างไร   ผิวเผินเหมือนผมกำลังฝึกอบรมท่าน ว่าการสอนที่ดีคืออย่างไร   ไม่ใช่อย่างนั้น   ผมจะนำเสนอความหมายของวิทยาศาสตร์ ด้วยการอธิบายว่า ผมรู้จักกับมันได้อย่างไร

เริ่มต้นจากพ่อของผม

ตอนที่แม่ยังตั้งท้องอยู่ พ่อพูดว่า (ซึ่งผมไม่ได้ยินบทสนทนานี้โดยตรง)   “ถ้าเป็นเด็กชาย จะให้เป็นนักวิทยาศาสตร์” แล้วพ่อทำสำเร็จได้อย่างไร?   ท่านไม่เคยบอกผมสักครั้ง ว่าจะต้องเป็นนักวิทยาศาสตร์ ท่านเองก็ไม่มีอาชีพนี้   พ่อเป็นนักธุรกิจขายเสื้อผ้าและเครื่องแบบ เพียงเคยอ่านเรื่องราววิทยาศาสตร์มาบ้าง และประทับใจกับมันมาก

เมื่อครั้งยังแบเบาะ ผมนั่งอยู่บนเก้าอี้สูงพิเศษสำหรับทารก พ่อจะเล่นเกมกับผมเสมอ หลังรับประทานอาหารเย็น

ท่านซื้อแผ่นกระเบื้องพื้นห้องน้ำจำนวนมาก มาจากตัวเมือง “ลองไอแลนด์” (Long Island)   เราช่วยกันตั้งมันขึ้น โดยใช้ขอบด้านข้างเป็นฐาน   เรียงทีละแผ่น ทีละแผ่น จากนั้นพ่อให้ผมผลักชิ้นแรกสุด เพื่อให้ทั้งหมดล้มลงทีละอัน เป็นทอดๆ น่าสนุกดี

แล้วเกมก็เพิ่มความซับซ้อนขึ้น ปรากฏว่าแผ่นกระเบื้องมีสีต่างกัน   ผมต้องวางสีขาวอันหนึ่ง ตามด้วยสีน้ำเงินสองอัน   ขาวหนึ่ง น้ำเงินสอง สลับกันเช่นนี้   แม้ผมอยากใช้แผ่นสีน้ำเงินเพียงอันเดียว ก็ทำไม่ได้ เพราะผิดกติกา   คุณคงพอเดาการสอนเด็กด้วยวิธีที่แยบคายนี้ออก   ตอนแรกหลอกล่อให้สนุกกับการละเล่น จากนั้นค่อยเน้นบทเรียนทีละน้อย ทีละน้อย

ผู้เป็นแม่ ก็อดใจอ่อนไม่ได้ บอกว่า “คุณ! ปล่อยให้ลูกเลือกสีเองตามใจชอบเถอะ!” แต่พ่อไม่ยอม   “ไม่ได้! เขาต้องใส่ใจในแบบแผนและความสัมพันธ์ เป็นวิธีเดียวที่จะสอนคณิตศาสตร์ ให้เด็กแรกเกิด!”   นี่ถ้าผมกำลังมาบรรยายเรื่อง “คณิตศาสตร์ คืออะไร?” ป่านนี้คงเข้าประเด็นไปเรียบร้อยแล้ว   คณิตศาสตร์ คือการมองหาแบบแผนและความสัมพันธ์ (ซึ่งการสอนของพ่อ มีผลต่อการเรียนรู้ของผมเมื่อครั้งอนุบาล ผมสามารถถักไหมพรมได้อย่างคล่องแคล่ว แม้ว่าตอนนี้ วิชาถักไหมพรมจะถูกถอดออกจากหลักสูตรแล้ว เพราะมันยากเกินไปสำหรับเด็กอนุบาล แต่เมื่อยังเด็ก ผมทำได้   เราจะช่วยกันเอาแผ่นกระดาษ มาถักเป็นลวดลายต่างๆ   คุณครูของผม ถึงกับเขียนจดหมายมาถึงผู้ปกครอง อธิบายถึงทักษะพิเศษที่ผมมี คือสามารถเดาได้ล่วงหน้าว่าลวดลายควรจะไปต่ออย่างไร   ถึงกับคิดสร้างลวดลายที่สลับซับซ้อนกว่าต้นแบบเสียอีก   นี้แสดงว่าเกมเรียงแผ่นกระเบื้องที่พ่อสอน มีประโยชน์อยู่ไม่น้อย)

ทุกที่ มีค่าพาย

เมื่อครั้งยังเด็ก สิ่งหนึ่งที่พ่อสอน ซึ่งมีความลึกซึ้งจนแทบเกินคำบรรยาย   นั่นคือ อัตราส่วน ระหว่าง “เส้นรอบวง” ต่อ “เส้นผ่าศูนย์กลาง” ของวงกลมทุกวงจะมีค่าเท่ากันเสมอ ไม่ว่าวงเล็กหรือวงใหญ่

ในตอนนั้นผมไม่คาดคิดว่า อัตราส่วนที่ว่านี้ จะแปลกประหลาดอันใด    แต่ในมุมมองอื่นๆ  อัตราส่วนดังกล่าวมีสมบัติที่น่าพิศวง มันเป็นค่าคงที่ เรียกว่า พาย (Pi)   มีความลี้ลับอยู่หลายประเด็นที่เกี่ยวข้องกับเลขตัวนี้ ที่เมื่อครั้งยังเด็ก ผมไม่สามารถทำความเข้าใจกับมัน  ทำให้ผมพยายามมองหาค่า Pi ในสิ่งต่างๆ รอบตัว

ในโรงเรียนเขาสอนวิธีการแปลงเศษส่วน ให้กลายเป็นเลขทศนิยม เช่น เขียน 3 1/8 ให้กลายเป็น 3.125    ผมเองก็เลยนึกขึ้นว่า มันน่าจะเป็นค่า Pi (อัตราส่วนของเส้นรอบวง ต่อ เส้นผ่าศูนย์กลาง) คุณครูผมจึงแก้ตัวเลขที่ผมเขียนไว้ เสียใหม่ว่า 3.1416

ประเด็นที่ผมกำลังแสดงให้ท่านเห็นคือ   เมื่อครั้งยังเด็ก  ความลึกลับและน่าทึ่งที่แวดล้อมเลขตัวนั้น! มีความสำคัญ กว่า ค่าที่แท้จริงของมันเอง   จนกระทั่งเมื่อโตขึ้นพอสมควร จึงได้ทดลองในห้องแลปที่ผมสร้างขึ้น ซึ่งหากจะว่าตามจริง ก็ไม่ได้ทำการทดลองอะไร เพียงแต่เล่นสนุกสนานตามประสา   และหลังจากค้นคว้าในหนังสือคู่มือ ก็พบสูตรคณิตศาสตร์เกี่ยวกับวิชาไฟฟ้า บ้างก็เชื่อมโยงระหว่างกระแสกับความต้านทาน มีอยู่หลายสูตร   และมีวันหนึ่ง ปรากฏสูตรในการหาความถี่ของการสั่นพ้องภายในวงจรไฟฟ้า ซึ่งก็คือ f = 1/2 Pi L*C เมื่อ L คือ ความเหนี่ยวนำไฟฟ้า (Inductance) และ C คือ ความจุไฟฟ้า (Capacitance) ของวงกลม?   คุณคงหัวเราะ แต่ผมในตอนนั้นคิดเป็นจริงเป็นจังกับมันมาก   Pi เป็นสมบัติของวงกลม แต่มันโผล่มาอยู่ในวงจรไฟฟ้าได้อย่างไร   ไม่เห็นมี “วงกลม” อยู่ภายใน แล้วท่านที่หัวเราะอยู่! รู้หรือเปล่า!   ว่าค่า Pi มันเกี่ยวกับวงจรไฟฟ้า ได้อย่างไร?

สำหรับผมแล้ว จะต้องรักมัน อดไม่ได้ที่จะค้นหามัน ใจจดจ่ออยู่กับสิ่งนั้น   ในที่สุดผมก็เข้าใจ ว่านี่เอง! ขดลวดมีลักษณะเป็นวงกลม ราวครึ่งปีให้หลัง ผมพบหนังสืออีกเล่มหนึ่ง ให้สูตรค่าความเหนี่ยวนำไฟฟ้า L ของขดลวด ทั้งที่ขดเป็นรูปวงกลม และที่ขดเป็นรูปสี่เหลี่ยม   แต่ก็ยังมีค่า Pi ปรากฏอยู่ทั้งสองแบบ! ทำให้ต้องทบทวนดูใหม่และเข้าใจว่า อันที่จริง ค่า Pi ไม่ได้เกี่ยวกับความเป็นวงกลมของขดลวด   ในปัจจุบันผมเข้าใจเรื่องเหล่านี้ดียิ่งขึ้น   แต่ลึกๆในใจ   ยังคงค้นหาวงกลมในวงจรไฟฟ้าเสมอ ค้นหาว่าค่า Pi   ปรากฏขึ้นมาได้อย่างไร

โปรดติดตามตอนต่อไป

(ตอนที่ ๑)

>>>> (ตอนที่ ๒) <<<<

(ตอนที่ ๓)