Robert Hooke เลโอนาร์โด ดาวินชี ของอังกฤษ

สุทัศน์ ยกส้าน
ภาคีสมาชิก ราชบัณฑิตยสถาน

อุปกรณ์ quadrant ของ Hooke
ที่มีนาฬิกาลูกตุ้มควบคุมการทำงาน ชายร่างเล็กในภาพอาจเป็น Hooke
(ภาพจากหนังสือ Animadversions on the First Part
of the Machina Collestis ของ Hooke)

ในช่วงเวลาที่ยังมีชีวิตอยู่ และหลังจากที่เสียชีวิตไปร่วม ๒๐๐ ปี Robert Hooke มิได้รับการยกย่องว่าเป็นปราชญ์ผู้ยิ่งใหญ่ แต่เมื่อถึงปัจจุบัน เขาคือนักวิทยาศาสตร์คนสำคัญผู้พบกฎของ Hooke ที่แถลงว่า เมื่อมีแรงกระทำต่อลวด ส่วนที่ยืดออกของลวดจะเป็นปฏิภาคโดยตรงกับแรง ส่วนหนังสือ Micrographia ที่ Hooke เรียบเรียงนั้น ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นตำราที่ยิ่งใหญ่ เพราะได้บุกเบิกการใช้กล้องจุลทรรศน์ส่องดูสิ่งที่มีขนาดเล็กมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เช่น ไร เหา ตาแมลงวัน ฯลฯ และ Hooke เป็นบุคคลแรกที่เรียกหน่วยเล็กของสิ่งมีชีวิตว่า เซลล์ (cell) ครั้นเกิดอัคคีภัยในลอนดอนเมื่อปี ค.ศ.๑๖๖๖ Hooke ได้ทำงานเป็นผู้ช่วย Christopher Wren ในการออกแบบเมืองใหม่ให้ทันสมัยและถูกสุขลักษณะ อีกทั้งได้ช่วย Robert Boyle ศึกษาสมบัติของแก๊ส โดยการประดิษฐ์เครื่องสูบอากาศซึ่งทำให้ Boyle ได้พบกฎที่แถลงว่า ถ้าให้อุณหภูมิของแก๊สคงตัวปริมาตรของแก๊สนั้นจะแปรผกผันกับความดัน ผลงานเหล่านี้คือตัวอย่างที่น่าจะทำให้ชื่อของ Hooke เป็นที่ยกย่อง เชิดชู และรู้จักกันดี

แต่ Hooke เป็นคนโชคร้ายที่มีศัตรูมากมาย เขาเคยวิวาทกับ Christiaan Huygens เรื่องใครประดิษฐ์นาฬิกาสปริงก่อน ทะเลาะกับ John Flamsteed เรื่องกำเนิดของดาวหาง และที่สุดของที่สุดคือถกเถียงกับ Isaac Newton เรื่องการพบทฤษฎีแสงและทฤษฎีแรงโน้มถ่วง จน Newton ในฐานะนายกราชบัณฑิตยสถาน (Royal Society) ของอังกฤษบันดาลโทสะ จึงจงใจทำลายชื่อเสียงของ Hooke โดยการกล่าวหาว่า Hooke เป็นคนขี้อิจฉาริษยา อารมณ์ร้อน ไม่เป็นมิตรต่อต้านสังคม ปากจัดและขี้ระแวง ฯลฯ เท่านั้นไม่พอ Newton ยังได้สั่งทำลายภาพเหมือนทุกภาพของ Hooke จนปัจจุบันไม่มีใครรู้ว่า Hooke มีหน้าตาเช่นไร สำหรับบุตรชายของ Christopher Wren ก็ได้เขียนสรรเสริญเยินยอผลงานของบิดาอย่างเกินจริงจนแทบไม่ได้ให้เครดิตแก่ Hooke เท่าที่ควร การกระทำเหล่านี้คือเหตุผลที่ทำให้ Hooke เป็นอัจฉริยะที่โลกลืม แต่ปัจจุบัน Hooke ได้รับการยกย่องว่าเป็นนักวิทยาศาสตร์คนสำคัญที่สุดคนหนึ่งแห่งคริสต์ศตวรรษที่ ๑๗ เป็น เลโอนาร์โด ดาวินชี ของอังกฤษเพราะมีความสามารถสารพัด และถึงศพของ Hooke จะสาบสูญอย่างไร้ร่องรอย แต่ Royal Society ก็ได้จารึกชื่อของเขาลงบนแผ่นหิน แล้วนำไปติดตั้งใกล้หลุมศพของศัตรู (คือ Newton) ในมหาวิหารเวสต์มินสเตอร์ กรุงลอนดอน

Robert Hooke เกิดเมื่อวันที่ ๑๘ กรกฎาคม ค.ศ.๑๖๓๕ (ตรงกับรัชสมัยพระเจ้าปราสาททอง) ที่เมือง Freshwater บนเกาะ Isle of Wight ของอังกฤษ ในครอบครัวที่ยากจน บิดามีอาชีพเป็นพนักงานดูแลโบสถ์ประจำเมือง และ Hooke ได้รับการคาดหวังว่าจะได้ทำงานนี้เมื่อเติบโตเป็นผู้ใหญ่ ในวัยเด็ก สุขภาพของเขาไม่แข็งแรงและล้มป่วยบ่อย Hooke ชอบประดิษฐ์ของเล่น สังเกตธรรมชาติ และวาดภาพ เมื่ออายุ ๑๓ ปี บิดาเสียชีวิตและได้ทิ้งมรดกไว้ให้เป็นเงิน ๔๐ ปอนด์ Hooke จึงใช้เงินนี้เดินทางไปแสวงโชคที่ลอนดอน และได้เข้าเรียนที่ Westminster School จนอายุ ๑๘ ปีก็ได้ไปเรียนต่อที่ Christ Church College แห่งมหาวิทยาลัยออกซฟอร์ด

เมื่ออายุ ๒๐ ปี Hooke ได้พบนักเคมีผู้มีชื่อเสียงชื่อ Robert Boyle และได้งานทำเป็นผู้ช่วยของ Boyle ในการออกแบบอุปกรณ์ทดลองต่าง ๆ ตามที่ Boyle สั่ง การที่เขาเป็นคนช่างสังเกตสิ่งประดิษฐ์และเก่งคณิตศาสตร์ แตกต่างจาก Boyle ซึ่งเป็นคนช่างคิดคนทั้งสองจึงประสบความสำเร็จในการเติมเต็มกันและกัน จนทำให้ Boyle ได้พบกฎของ Boyle และ ทำให้ Hooke รู้สึกซาบซึ้งในความมีเหตุผลของวิทยา-ศาสตร์ดีขึ้น เมื่อได้ศึกษากลศาสตร์และดาราศาสตร์มากขึ้น

ในช่วงเวลานั้น Hooke ยังได้ปรับปรุงกลไกการทำงานของลูกตุ้มนาฬิกาโดยใช้สปริงให้ทำงานเที่ยงตรงขึ้น ซึ่งคล้ายกับที่ Christiaan Huygens แห่งเนเธอร์แลนด์คิด แต่ผลงานของ Hooke ไม่ได้รับการจดสิทธิบัตร Hooke จึงรู้สึกเหมือนถูกกีดกันโดยวงการวิชาการ

ในปี ๑๖๖๐ ที่ Royal Society ก่อตั้งขึ้น Hooke วัย ๒๕ ปีได้งานเป็นผู้ดูแลห้องปฏิบัติการของสมาคม มีหน้าที่สาธิตและออกแบบการทดลองวิทยาศาสตร์ให้บรรดาสมาชิกดู ๓-๔ เรื่องทุกสัปดาห์ Hooke ได้งานนี้ทำโดยมี Boyle รับรอง (Boyle เป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้ง Royal Society) Hooke ได้ทำงานในตำแหน่งนี้นาน ๔๐ ปี และถึง Hooke จะมีงานล้นมือแต่ก็มีเวลาศึกษาธรรมชาติของอากาศ วิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างเลือดดำกับเลือดแดง วัดความดันอากาศที่ระดับต่าง ๆ จับเวลาการแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาที่ยาวถึง ๖๐ เมตร ศึกษาการขยายตัวของของแข็งเมื่อได้รับความร้อน รวมถึงพบกฎของ Hooke ด้วย แต่ Hooke ก็ไม่ได้ตีพิมพ์ผลงานหลังสุดนี้อย่างทันทีทันใดจนอีก ๑๘ ปีต่อมา

ความสำเร็จเหล่านี้ทำให้ Hooke ได้รับเลือกเป็นสมาชิกของ Royal Society เมื่ออายุ ๒๗ ปี จากนั้นเขาก็หันเหไปสนใจดาราศาสตร์โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่ประดิษฐ์เอง และได้พบว่าดาวพฤหัสบดีหมุนรอบตัวเอง Hooke ได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์เรขาคณิตแห่ง Gresham College เมื่ออายุ ๒๙ ปี

ในปี ๑๖๖๕ Royal Society ได้มอบหมายให้ Hooke เรียบเรียงตำราชื่อ Micrographia หนา ๒๔๖ หน้า เพื่อนำออกเผยแพร่ ผลงานนี้เป็นความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของ Hooke เพราะได้บุกเบิกโลกของสิ่งที่ตามองไม่เห็นให้ทุกคนเห็นด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ Hooke ประดิษฐ์ เช่นเมื่อ Hooke ใช้กล้องส่องดูเนื้อไม้คอร์ก เขาได้เห็นเนื้อไม้ประกอบด้วยช่องเล็ก ๆ เรียงติดต่อกันในลักษณะเหมือนห้องพักนักบวชในโบสถ์ เขาจึงเรียกว่า cell แต่ Hooke ไม่ได้ศึกษาเรื่องนี้ต่อ จนปี ๑๘๓๙ Theodor Schwann ก็ได้พบความจริงว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดประกอบด้วยเซลล์ ภาพที่น่าตื่นตาตื่นใจใน Micrographia ได้แสดงความมหัศจรรย์ของธรรมชาติที่ตามนุษย์ไม่เคยเห็นมาก่อน ภาพที่ Hooke วาดทำให้หนังสือเล่มนี้เป็นเบสต์เซลเลอร์แห่งยุค

เมื่ออายุ ๓๗ ปี Hooke ได้เสนอความเห็นว่าแสงเคลื่อนที่ในลักษณะคลื่น ซึ่งตรงข้ามกับความคิดของ Newton ที่ว่าแสงเป็นอนุภาค และอีก ๒ ปีต่อมา Hooke ก็ได้ประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงแบบ Gregory ที่มีประสิทธิภาพสูงจนสามารถศึกษาหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ได้ ซึ่ง Hooke คิดว่าหลุมเหล่านั้นอาจเกิดจากการถูกก้อนหินตกกระทบ หรือเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟบนดวงจันทร์ แต่ Hooke คิดว่าในอวกาศคงไม่มีหินพุ่งเพ่นพ่าน ดังนั้นเขาจึงสรุปว่าหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ

ความสนใจดาราศาสตร์ทำให้ Hooke ครุ่นคิดหาสาเหตุที่ทำให้ดาวเคราะห์ต่าง ๆ เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ และได้ตั้งข้อสงสัยว่า ดวงอาทิตย์คงดึงดูดดาวเคราะห์ด้วยแรงที่แปรผกผันกับระยะทางกำลังสอง ซึ่งก็ตรงกับที่ Newton คิด ดังนั้นในปี ๑๖๘๗ ที่ตำรา Principia ของ Newton ปรากฏ Hooke จึงอ้างว่า Newton “ขโมย” ความคิดของเขา การทะเลาะวิวาทเรื่องใครพบกฎแรงโน้มถ่วงก่อนจึงทำให้ Hooke ถูกตัดขาดจากสังคม (การวิเคราะห์เหตุการณ์ทำให้นักวิทยาศาสตร์ ณ วันนี้รู้ว่าคนทั้งสองรู้ความจริงเรื่องกฎแรงโน้มถ่วงอย่างอิสระจากกัน แต่ Newton เท่านั้นที่เป็นคนพิสูจน์ความจริงที่ได้ ดังนั้นการพบกฎแรงโน้มถ่วงจึงเป็นของ Newton)

เมื่อการวิจัยฟิสิกส์ของ Hooke มีปัญหากับ Newton เขาจึงหันไปสนใจชีววิทยาอีก และได้ศึกษาฟอสซิลของสัตว์ที่ตายในชั้นหิน Hooke ได้พบว่าซากกระดูกบางซากไม่เป็นของสัตว์ปัจจุบันชนิดใดเลย เขาจึงคิดว่าสัตว์คงมีการสูญพันธุ์ และคงไม่ตายพร้อมกันเมื่อโลกเกิดน้ำท่วมใหญ่ตามคัมภีร์ไบเบิลเป็นแน่ Hooke จึงมีความคิดเรื่องทฤษฎีวิวัฒนาการของสัตว์ก่อน Charles Darwin ร่วม ๑๖๐ ปี

ในวัยชรา Hooke มีสุขภาพไม่ดี ตาเป็นต้อหินและเป็นอัมพฤกษ์ อาการหวาดระแวงคนทำให้เขาต้องหายากินเอง และกินยาจนร่างกายเหมือนห้องปฏิบัติการเคมี เมื่อถึงวันที่ ๓ มีนาคม ค.ศ. ๑๗๐๓ Hooke วัย ๖๗ ปี ก็ได้จากโลกไปอย่างโดดเดี่ยวเพราะไม่มีครอบครัวและเพื่อน โดยทิ้งมรดกไว้ ๘,๐๐๐ ปอนด์ แต่เมื่อไม่ได้เขียนพินัยกรรมใด ๆ บรรดาหลานที่ไร้การศึกษาก็ได้ยึดเงินไปใช้จนหมด ศพของ Hooke ถูกนำไปฝังที่ St. Helens Bishopsgate

ในปี ๒๐๐๑ Michael Cooper ได้ไปค้นหาศพของ Hooke ที่สุสานของโบสถ์ดังกล่าว แต่ไม่พบหลักฐานใด ๆ แม้รายงานในเอกสารของโบสถ์จะระบุว่า ในปี ๑๘๙๑ ได้มีการย้ายกระดูกบางส่วนไปฝังที่ Wanstead ซึ่งอยู่ห่างออกไป ๑๐ กิโลเมตร แต่เมื่อ Cooper ตามไปที่นั่น เขาก็ไม่พบหลักฐานใด ๆ เกี่ยวกับ Hooke อีก ดังนั้นศพของ Hooke จึงสาบสูญอย่างไร้ร่องรอย ถึงกระนั้นผลงานของ Hooke ในรูปของเอกสารก็ยังมีมากมายที่หอจดหมายเหตุในลอนดอน และจากเอกสารเหล่านี้ Cooper ก็ได้พบว่า แทนที่ Hooke จะมีบุคลิกภาพที่น่ารังเกียจและไม่เป็นมิตรกับใคร เขากลับเป็นคนที่มีเพื่อนมากพอสมควร เพราะเป็นคนมีน้ำใจ ชอบช่วยเหลือผู้อื่นให้ประสบความสำเร็จ

ภาพวาดมหาวิหาร St.Paul’s ภายหลังการบูรณะขึ้นใหม่โดย
Christopher Wren และ Robert Hooke
ที่มา : http://www.memoproject.org/st-paul-s-cathedral

เช่นในวันที่ ๒ กันยายน ค.ศ.๑๖๖๖ เกิดอัคคีภัยครั้งใหญ่ในลอนดอน บ้านเรือน ๑๓,๐๐๐ หลังถูกเผาราบ ผู้คน ๘๐,๐๐๐ คนไร้ที่อยู่อาศัย Hooke รู้สึกสงสารคนที่ประสบชะตากรรมมาก จึงอาสาเป็นผู้ช่วยของ Christopher Wren ในการวางแผนสร้างมหานครลอนดอนใหม่ จากเดิมที่สกปรกและไร้ระเบียบ รวมถึงมีถนนหนทางที่แคบและคดเคี้ยว มีบ้านเรือนที่สร้างด้วยไม้เป็นส่วนใหญ่ Hooke กับ Wren จึงได้ออกแบบเมืองใหม่ ให้มีจัตุรัสที่กว้างใหญ่ มีถนนที่ตัดตรงและตัดกันเป็นมุมฉาก มีอาคารที่ทำด้วยคอนกรีตและสร้างอย่างเป็นระเบียบ

หกเดือนหลังเหตุการณ์ไฟไหม้ Hooke ได้วางกฎเกณฑ์การชดเชยค่าเสียหายแก่เจ้าของที่ดินที่มีถนนตัดผ่าน เขาได้ประสานความขัดแย้งระหว่างเจ้าของที่ดินซึ่งต่างก็อ้างว่าที่ตรงนั้นหรือตรงนี้เคยเป็นของคนนั้นคนนี้ การหาทางปรองดองทำนองนี้ไม่เป็นเรื่องง่าย แต่ Hooke ก็ทำหน้าที่ไกล่เกลี่ยได้สำเร็จ

สำหรับหนังสือ Micrographia นั้น Samuel Pepys นักเขียนผู้มีชื่อเป็นรองเฉพาะ Shakespeare หลังจากที่ได้อ่านอย่างดื่มด่ำเป็นเวลา ๒ สัปดาห์ เขาก็ได้เอ่ยยกย่องหนังสือว่าเป็น “the most ingenious book that ever I read in my life.” เพราะในหนังสือนี้ Hooke ได้วาดภาพของสิ่งที่เห็นอย่างละเอียด ไม่ว่าจะเป็นภาพของแมลง ผลึก สัตว์ขนาดเล็ก หรือพืช การได้เห็นสิ่งที่ไม่มีใครเคยคิดฝันว่ามีทำให้ผู้คนในสมัยนั้นรู้สึกตื่นเต้นมาก

ในความเป็นจริง Hooke ได้เคยนำภาพของเหา ไร รา ฯลฯ ออกแสดงให้บรรดาสมาชิกของ Royal Society ดู ในการประชุมทุกสัปดาห์แล้ว และทุกคนก็ได้รบเร้าให้ Hooke รวบรวมภาพเป็นรูปเล่มเพื่อเผยแพร่ให้คนทั่วไปได้ชื่นชมด้วย ทั้งนี้เพราะ Royal Society ตระหนักว่ากล้องจุลทรรศน์คืออุปกรณ์ที่ใช้ศึกษาธรรมชาติของสิ่งที่ตาเปล่ามองไม่เห็น กล้องจึงเพิ่มความสามารถของมนุษย์ในการเห็นและเข้าใจธรรมชาติให้สมบูรณ์ขึ้น

ถึงกระนั้นก็ยังมีนักวิทยาศาสตร์บางคน เช่น Johannes Hevelius มีความเห็นแย้งว่า คนไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ในการมอง เพราะตาที่พระผู้เป็นเจ้าประทานมาเป็นอวัยวะที่ดีที่สุด และอุปกรณ์เช่นกล้องจุลทรรศน์ก็ใช่ว่าจะช่วยให้เห็นความจริง ทั้งนี้เพราะเลนส์กล้องในบางครั้งก็ทำให้เห็นภาพบิดเบี้ยว

ลุถึงคริสต์ศตวรรษที่ ๑๙ กล้องจุลทรรศน์ได้รับการพัฒนาให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นมาก ภาพที่เห็นในกล้องบิดเบี้ยวน้อยลง กล้องมีกำลังขยายมากขึ้น อุปกรณ์บันทึกภาพดีขึ้น เช่นมีการนำกล้องถ่ายรูปมาใช้บันทึกภาพแทนการสเกตช์ภาพด้วยมือ ทำให้ได้ภาพที่ตรงความจริงมากจน William Henry Fox Talbot ถึงกับพูดว่า การถ่ายภาพคือการวาดภาพโดยพระหัตถ์พระผู้เป็นเจ้า แต่ก็มีนักวิทยาศาสตร์บางคนคัดค้านการใช้กล้องถ่ายภาพควบคู่กับกล้องจุลทรรศน์ โดยให้เหตุผลว่า ความคลาดของเลนส์ ความไม่สมบูรณ์ของสิ่งที่กล้องจุลทรรศน์ส่อง และการล้างรูปซึ่งทำให้แผ่นฟิล์มหดตัวหรือขยายตัว เหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยที่ทำให้ภาพที่ได้ไม่สมจริงเกือบสมบูรณ์ ๑๐๐ %

ปัญหาที่ติดตามมาคือการแปลความหมายและการตีความสิ่งที่เห็น เมื่อนักวิทยาศาสตร์เห็นสิ่งที่ไม่เคยฝันว่ามีในธรรมชาติ เช่นเมื่อ Hooke ใช้กล้องส่องดูตาแมลงวัน เขาบรรยายว่ามีลักษณะเหมือนตาข่ายละเอียดที่มีรูเรียงราย แต่มองอีกครั้งก็เหมือนผิวที่ปกคลุมด้วยตาปูตัวเล็ก ๆ และตัวตาปูมีลักษณะเหมือนกรวย เป็นต้น

ปัจจุบันนี้กล้องจุลทรรศน์ได้รับการพัฒนาให้ดีขึ้นมาก นักชีววิทยาที่ทันสมัยจะใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเวลาต้องการศึกษารายละเอียดของไวรัส เซลล์ ฯลฯ กล้องจุลทรรศน์ในอนาคตจะสามารถเห็นโมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านผนังเซลล์ เห็นองค์ประกอบของนิวเคลียส ฯลฯ ชัดเสียจนไม่ต้องใช้จินตนาการดังเช่นทุกวันนี้ เหล่านี้คือผลที่เกิดจากการบุกเบิกโดยนักวิทยาศาสตร์ชื่อ Robert Hooke ผู้ที่โลกไม่ลืม เพราะ ณ วันนี้ Hooke เป็นชื่อดาวเคราะห์น้อย ชื่อหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์และดาวอังคาร และชื่อเหรียญของ Royal Society

หมายเหตุ : อ่านประวัติและผลงานของ Robert Hooke เพิ่มเติมได้จาก Stephen Inwood, The Forgotten Genius:
The Biography of Robert Hooke 1635-1703, MacAdam/Cage, 2005.

• ตีพิมพ์ในนิตยสาร สารคดี ฉบับ 308 ตุลาคม 2553