TL;DR

ขอแสดงความยินดีกับ Marc-Antoine Fardin สำหรับพิสูจน์ว่า แมวมันไหลได้จริงๆนะ #แมวเป็นของไหล #ฮูเร่

ปีที่แล้วผ่านไปไม่นาน ตอนนี้ก็กำลังใกล้ถึงฤดูกาลแจกรางวัลโนเบลกันแล้ว แต่ก่อนที่จะประกาศผลรางวัลโนเบล ในทุกๆปีจะมีอีกหนึ่งรางวัลสุดเจ๋ง ที่มาใน theme “Make you laugh, then make you think” หรือ “เมื่อฟังครั้งแรกแล้วทำให้ขำ แต่ต้องกลับมาคิด” ชื่อว่า Ig Nobel

Good achievements can also be odd, funny, and even absurd, so can bad achievements.

ในแต่ละปี Ig Nobel Committee จะแจกรางวัล 10 รางวัลให้กับงานวิจัยที่ดูตลกขบฮา ความแปลกแหวกแนว แต่แฝงความเป็นวิทยาศาสตร์ ซึ่งไม่ได้แปลว่าเป็นงานวิจัยที่ไร้สาระ เพราะถึงกับมีเจ้าของรางวัลอิกโนเบลที่ได้อัพเกรตไปรับรางวัลโนเบลมาแล้ว และหนึ่งในสิบผลงานวิจัยที่โดดเด่นที่ได้รับรางวัลในสาขาฟิสิกต์ปีนี้ ก็คือ ผลงานวิจัยเพื่อหาคำตอบว่า “แมวมีสถาณะเป็นของแข็งหรือของไหลกันแน่?” Are cats liquid or solid?

Marc-Antoine Fardin นักฟิสิกต์เจ้าของงานวิจัยนี้ ใช้หลักการทางฟิสิกต์ แสดงให้เห็นว่า แมวมันไหลได้จริงๆนะ #แมวเป็นของไหล #ฮูเร่

Fardin ตีพิมพ์ผลงานชิ้นนี้ที่ Rheology Bulletin ในปี 2014 โดยกล่าวว่า เขาได้รับแรงบันดาลใจจากกระทู้ในอินเตอร์เน็ตที่ชอบล้อเลียนพฤติกรรมที่นังแมวของไปนอนในกล้อง อ่างล้างหน้า หรือแม้กระทั้งขวดแก้ว แล้วแผ่ขยายตัวเองจนเต็ม

ถึงแม้ว่าเปเปอร์นี้ จะดูเป็นเหมือนเรื่องไร้สาระแต่มันฉุดให้กลับมาตั้งคำถามอีกครั้งว่า “what does it mean to be a fluid?” แก่นคำถามสำคัญในวิชา Rheology ที่ศึกษาพฤติกรรมของของไหล

“If you take a timelapse of a glacier on several years you will unmistakably see it flow down the mountain. For cats, the same principle holds. If you are observing a cat on a time larger than its relaxation time, it will be soft and adapt to its container, like a liquid would.” -- Marc-Antoine Fardin

โดยปกติแล้ว เราแยกแยะสถาณะของสสารโดยการพิจารณาคุณสมบัติบางอย่าง เช่น ของแข็ง(Solid) สถาณะที่สามารถคงรูปร่างและปริมาตร, ของเหลว(Liquid) สถาณะที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างตามภาชนะแต่ไม่เปลี่ยนปริมาตร และ ก๊าซ(Gas) สถาณะที่สามารถขยายปริมาณได้ แต่หากพิจารณาตามกระบวนการนี้

ภาพนี้คงเป็นคำตอบที่ชัดเจนว่า “Cats are liquids” ซึ่งหลักฐานนี้ ไม่เพียงพอที่จะทำให้ Fardin พอใจ เขาจึงใช้ต้องการใช้ modern rheology มาเป็นเครื่องมือ เพื่อพิสูจน์ว่า “แมวเป็นของไหลจริงๆ” (แต่ไม่ใช่ของเหลวนะ)

โดยสิ่งที่ Fardin พิจารณา คือ τ (relaxation time) และ Deborah number โดย τ มีความสัมพันธ์ถึงอัตราเร็วในการเปลี่ยนแปลงรูปร่างตามภาชนะ โดยความสัมพันธ์ ระหว่า Deborah number และ τ คือ

\[De \equiv \frac{\tau}{T}\]

โดยมี T คือ ระยะเวลาที่สนใจ (เวลาทดลอง)

เมื่อพิจารณาจากหลักฐานต่างๆจาก The Internet สามารถวัดค่า τ ได้ตั้งแต่ 1 วินาที ถึง 1 นาที

ดังนั้นเมื่อพิจารณา T สั้นๆ แน่นอนว่าจะได้ De » 1 ซึ่งตีความได้ว่า มันเป็นของแข็ง แต่เมื่อพิจารณา T มากพอ De « 1 ซึ่งแสดงให้เห็นคุณสมบัติของของไหล

แถม Fardin ยังวิเคราะห์ต่อว่า แมวที่โตแล้ว จะใช้ relaxation time น้อยกว่าลูกแมว //มีความจริงจัง นอกจากนี้ Fardin ยังเสนอหลายๆข้อสังเกตที่น่าสนใจที่สามารถใช้เพื่อคำนวน τ เช่น

ปรากฏการณ์ Capillary bridges : ของเหลวในหลอดแคบๆ

Lotus effect ซึ่งแสดงให้เห็นว่า แมวจัดเป็นของเหลวแบบ superfelidaphobic

Spreading of a cat on rough substrates : ความย้อยผ่านของแข็งที่เป็นตะแกรง

Low affinity between cats and water surfaces : พฤติกรรมไม่เข้ากับน้ำ

Adhesion of a cat on a vertical wall : แรงยึดติดพนัง

และในตอนท้าย Fardin พูดถึง The possibility of flow instabilities หรือ ความไม่สม่ำเสมอของการไหล เพราะถึงแม้ว่าจะสามารถคำนวน τ ได้อย่างถูกต้องแล้ว เรายังคงมีปัญหากับการคำนวน Rw (Reynolds-Weissenberg number) ซึ่งเป็นตัวเลขที่แสดงถึงพฤติกรรมความไม่สม่ำเสมอของของไหล เพราะว่า แมวมันมีจิตสำนึกในตัวเอง เหมือนกับ acto-myosin gels, bacterial swimmers หรือ epithelium ดังนั้นอยู่ดีๆมันก็อาจจะหมุนตัวเองไปซะดื้อๆ โดยไม่ต้องมีพลังงานมากระตุ้น

Conclusion

ถึงแม้ว่าจากหลักฐานตามอินเตอร์เน็ต สามารถสรุปคร่าวๆอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ได้ว่า แมวเป็นของไหล แต่เรายังต้องการการพัฒนาอีกมากเพื่อคำนวน Reynolds-Weissenberg number, Trouton’s ratio, Rate of deformation และพัฒนาโมเดลสำหรับของไหลชนิดนี้

ถ้าพิจารณาอีกด้าน เปเปอร์นี้ชี้ให้เห็นว่า จริงๆแล้ว นิยามดั้งเดิมของคำว่า “ของไหล” มันมีจุดอ่อนหลายจุด นี้จึงเป็นการชี้ให้เห็นปัญหาได้อย่างน่าสนใจ

แต่ก็โอ๊ยยยยย เป็นครั้งแรกที่แปล physic paper ฮาไปอีก

และเพื่อเฉลิมฉลองให้กับความมุ่งมานะของ Fardin ทางกรรมการ Ig Nobel ถึงกับมอบสุดยอดรางวัลเป็นพัธบัตรมูลค่า 10 ล้านล้านซิมบัคเว่ดอลล่า (ประมาณ 30 กว่าบาท) //พาไปกินก๊วตเตี๋ยวหน้าปากซอยเถอะ

สำหรับใครที่สนใจว่าเพิ่มเติมว่า อะไรคือ Ig Nobel ลองฟังคลิปของ Marc Abrahams ผู้ก่อตั้ง Ig Nobel

และสำหรับรายละเอียดงานวิจัยเพิ่มเติม ไปตามอ่านได้ที่ On the rheology of cats

Very recent experiments from Japan also suggest that we should not see cats as isolated fluid systems, but as able to transfer and absorb stresses from their environment. Indeed, in Japan, they have cat cafes, where stressed out customers can pet kitties and purr their worries away

FYI: เขาเล่นคำระหว่าง stress ที่หมายถึงแรงดึง(?) กับ stress ที่หมายถึง ความเครียด //เจ๋งสุด

PS: ถ้าสังเกต บางครั้ง /me เขียนว่า ของไหลบ้าง ของเหลวบ้าง เพราะว่า ของเหลวถือเป็นของไหล แต่ของไหลทุกชนิดไม่ใช่ของเหลว(เช่น ก๊าซ) เปเปอร์นี้บอกว่า แมวเป็นของไหล แต่ไม่ได้ พูดต่อว่ามันเป็นของเหลวนะ อย่าสับสน