Biology Beyond Nature | ภาคภูมิ ทรัพย์สุนทร
Innovation Grand Challenges (2)
Grand Challenge ที่ผมพูดถึงในฉบับที่แล้วคือโจทย์แบบ “หอคอย” เป้าหมายชัดวัดผลได้ตรงไปตรงมา (วัดความสูง วัดการรับน้ำหนัก) แต่มีทางไปได้หลายทางไม่จำกัด
Grand Challenge ที่ทีมของเราเริ่มจัดว่าด้วยการวิศวกรรมเซลล์สิ่งมีชีวิตให้ทำภารกิจบางอย่าง โจทย์แรกสุดสำหรับปีนี้ (2025) ว่าด้วยการผลิตโปรตีนที่มีสีจำเพาะตามที่ต้องการ (chromoprotein design)
มีทีมเข้าร่วมแข่งขันกว่าสิบสถาบันทั่วประเทศและได้ทุนสนับสนุนจากสำนักงานสภานโยบายการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรมแห่งชาติ (สอวช.) การแข่งขันเริ่มต้นตั้งแต่เมื่อกลางปี และจะนำเสนอตัดสินผลสุดท้ายกันตอนเดือนพฤศจิกายนที่การประชุมใหญ่ประจำปีด้านชีววิทยาสังเคราะห์ของประเทศไทย
แต่ก่อนจะเล่ารายละเอียดงานของเรา บทความอีกหลายตอนต่อจากนี้ผมอยากจะย้อนเล่าที่บริบทแนวคิดเกี่ยวกับ Grand Challenge ด้านการค้นพบและการประดิษฐ์ต่างๆ ที่ผ่านมาในประวัติศาสตร์ แนวคิดลักษณะนี้เกิดขึ้นมาแล้วหลายครั้งตลอดช่วงเวลากว่าห้าร้อยปีที่ผ่านมา
แต่ละครั้งก็ให้บทเรียนน่าสนใจมากมายต่อทั้งนักวิจัยและนักประดิษฐ์อย่างพวกเรา
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
กว่า 700 ปีที่แล้วในศตวรรษที่ 13 นครรัฐ Florence ของอิตาลีกำลังจะกลายเป็นหนึ่งในจุดเริ่มต้นแห่งยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา (Renaissance)
มหาวิหาร Santa Maria del Fiore ถูกวางให้เป็นแลนด์มาร์กใหม่ที่สำแดงความยิ่งใหญ่ของเมือง มหาวิหารแห่งนี้มีลักษณะเด่นคือหลังคาที่เป็นโดมโค้งขนาดใหญ่ที่ไม่เคยมีใครสร้างได้มาก่อนตั้งแต่หลังการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันตะวันตกเมื่อเกือบพันปีก่อนหน้านั้น
สภาแห่งเมือง Florence อนุมัติการก่อสร้างเริ่มต้นไม่นานก่อนสิ้นสุดศตวรรษที่ 13 แต่ผ่านไปได้เพียงหกปี Arnolfo di Cambio สถาปนิกใหญ่เจ้าของโครงการก็เสียชีวิต หลังจากนั้นโครงการก่อสร้างก็ล่าช้ามาเรื่อยด้วยปัญหาสารพัดอย่าง รวมทั้งช่วงกลางศตวรรษที่ 14 กาฬโรคระบาดครั้งใหญ่ในยุโรป ชาวเมืองล้มตายกันไปกว่าสามในสี่รวมทั้งเหล่าช่างฝีมือที่ทำงานในวิหารแห่งนี้
ปลายศตวรรษที่ 14 ถึงต้นศตวรรษที่ 15 เมือง Florence กลับมามีชีวิตอีกครั้ง ส่วนอภิมหาโปรเจ็กต์ Santa Maria del Fiore ที่ดำเนินมาอย่างเชื่องช้าเป็นเวลากว่าร้อยปีแล้วก็เสร็จไปเกือบหมด
ขาดก็แต่ส่วนหลังคาโดมโค้งสุดอลังการที่ถึงตอนนั้นก็ยังไม่มีใครรู้ว่าต้องสร้างยังไง
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
ขอเล่าเกร็ดเสริมนิดหนึ่งว่าทำไมชาว Florence ถึงซีเรียสกับการสร้างหลังคาโดมโค้งขนาดนั้น
ถ้าใครคุ้นเคยกับภาพโบสถ์ยุโรปยุคกลางตอนปลายถึงต้นยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาอาจจะมีภาพจำเป็นโบสถ์หลังคาแหลมๆ สูงๆ ที่เราเรียกกันว่าสไตล์ Gothic
อิตาลีในช่วงนั้นประกอบด้วยนครรัฐย่อยๆ ที่แข่งขันช่วงชิงความเป็นใหญ่ทั้งในด้านการทหาร เศรษฐกิจ และศิลปวิทยาการต่างๆ นครรัฐ Florence เองก็มีคู่แข่งสำคัญคือนครรัฐเพื่อนบ้านทางตะวันตกเฉียงเหนือที่ชื่อ Milan สองนครรัฐนี้ทำสงครามกันจริงจังช่วงท้ายๆ ศตวรรษที่ 14
Milan มีโบสถ์หลังคาแหลมทรง Gothic อยู่หลายแห่ง พวก Florence มองว่าการสร้างโบสถ์หลังคาโค้งเนี่ยแหละจะเป็นการโชว์ศักยภาพด้านสถาปัตยกรรมและวิศวกรรมที่เหนือกว่าของพวกเรา มันคือการบอกลาความตกต่ำล้าหลังของยุคกลางและฟื้นฟูความยิ่งใหญ่ครั้งเก่าก่อนจากยุคจักรวรรดิโรมันกลับมา
แต่การสร้างหลังคาโค้งบน Santa Maria del Fiore ก็เป็นโจทย์สุดโหด
โดมโค้งนี้จะต้องกว้างถึง 46 เมตร สร้างบนฐานผนังโบสถ์เดิมที่สูงถึง 55 เมตรจากระดับพื้น ผนังที่ว่าเรียงรอบพื้นเป็นทรงแปดเหลี่ยม (octagon) แถมยังเป็นแปดเหลี่ยมที่ไม่สมมาตรอีกต่างหาก และด้วยความที่ผนังถูกสร้างไว้เสร็จนานแล้วโดยสถาปนิกและช่างรุ่นก่อน เราก็ไม่สามารถไปต่อเติมเสริมความแข็งแรงหรือปรับความหนาให้มันรับน้ำหนักเพิ่มจากเดิมอีกได้
ปี 1418 สภาเมือง Florence จึงประกาศโจทย์ “Grand Challenge” นี้ออกไป เฟ้นหาสุดยอดช่างฝีมือ สถาปนิก วิศวกร ที่จะอาสามาสร้างหลังคาโดมโค้งนี้ให้สำเร็จ ผู้สนใจจะต้องมานำเสนอแปลนการก่อสร้างพร้อมแบบจำลองต่อคณะกรรมการ ผู้ชนะจะได้รางวัลเป็นเหรียญทองคำ 200 florin (ประมาณ 46 บาท)
และที่สำคัญกว่านั้นคือชื่อเสียงที่จะอยู่ไปชั่วลูกชั่วหลานในฐานะผู้สร้างหลังคามหาวิหารที่เด่นเป็นสง่าใจกลาง Florence
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
ยอดฝีมือจากทุกสารทิศอาสากันเข้ามานำเสนอแผน
ตำนานเล่าว่ามีตั้งแต่ไอเดียทื่อๆ อย่างสร้างเสาขนาดยักษ์ค้ำโดมไว้ตรงกลาง
ไปจนถึงไอเดียแปลกๆ อย่างการใช้หินฟองน้ำที่น้ำหนักเบาเป็นวัสดุก่อสร้าง หรือการเอามูลดินมาเป็นโครงค้ำยันตอนก่อสร้างแล้วฝังเงินเหรียญเอาไว้ล่อให้ชาวเมืองมาคุ้ยมูลดินออกไปให้ฟรีๆ ฯลฯ
ผู้ชนะโครงการครั้งนี้ชื่อ Filippo Brunelleschi เป็นชาว Florence โดยกำเนิด พื้นฐานเดิมเป็นช่างทองและประติมากร แต่ก็มีความสนใจด้านอื่นที่หลากหลายรวมทั้งเรื่องกลไก ระบบล้อ เกียร์ รอก คาน ฯลฯ
Brunelleschi ในวัยหนุ่มยี่สิบกลางๆ โด่งดังมาจากผลงานเข้าประกวดประติมากรรมสำริดที่ประตูโบสถ์ Baptistery of Florence ช่วงปี 1401 แม้จะได้เข้าถึงรอบสุดท้ายแต่ก็ไปแพ้คู่แข่งคนสำคัญอย่าง Lorenzo Ghiberti
หลังจากนั้น Brunelleschi ก็หันหลังให้วงการประติมากรรมไปเอาดีทางสถาปัตยกรรมแทน เขาย้ายจาก Florence ไปฝังตัวอยู่ที่ Rome เป็นสิบปี ใช้เวลาส่วนใหญ่ไปกับการศึกษาซากอารยธรรมโบราณสมัยจักรวรรดิโรมัน ซึมซับเทคนิคและแรงบันดาลใจจากภูมิปัญญายุคเก่าก่อนที่หายสาบสูญไปร่วมพันปีช่วงยุคกลาง มีตั้งแต่เทคนิคเรียงอิฐ ทำคอนกรีต ไปจนถึงการวาดแบบสามมิติแบบ perspective
ตอนที่ Florence ประกาศหาคนมาสร้างหลังคาโดม Brunelleschi ในวัยสี่สิบต้นเข้าไปเสนอไอเดียใหม่เป็นโดมสองชั้นซ้อนกัน ใช้โครงสร้างภายในรับน้ำหนักและกระจายแรงกดโดยไม่ต้องมีเสาหรือโครงสร้างค้ำยัน
ไอเดียนี้พิสดารกว่าที่ใครๆ ในยุคนั้นเคยได้เห็นมา
พอถามถึงรายละเอียดลึกๆ Brunelleschi ก็อุบไว้ไม่ยอมบอกอ้างกว่ากลัวโดนลอก
(ตำนานเล่าว่าเขาท้าให้คณะกรรมการตั้งไข่ไก่บนโต๊ะ พอไม่มีใครตั้งได้เขาก็ “เฉลย” ด้วยการทุบไข่ด้านหนึ่งให้แตกเป็นฐานตั้ง พอกรรมการโวยวายว่า “เฮ้ย เล่นง่ายๆ แบบนี้พวกชั้นก็ทำได้” Brunelleschi ก็เปรียบเทียบว่า “เนี่ย ถ้าผมเฉลยวิธีทำหลังคาโบสถ์ไปพวกท่านก็ทำตามได้ง่ายๆ เหมือนกัน”)
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
Brunelleschi ได้รับอนุมัติให้สร้างหลังคาโค้งบน Santa Maria del Fiore ในปี 1420 ตลอดช่วงสิบกว่าปีของการก่อสร้างเขาได้สำแดงอัจฉริยภาพทั้งด้านศิลปะ สถาปัตยกรรม และวิศวกรรม ดูแลรายละเอียดตั้งแต่โครงสร้างการรับน้ำหนัก เทคนิคการวัดระยะหาจุดสมดุล การเรียงอิฐให้ยึดเกาะสม่ำเสมอ ตาข่ายนิรภัยสำหรับคนงานก่อสร้าง ไปจนถึงการสร้างเครนขนาดยักษ์ (castello) สำหรับขนวัสดุก่อสร้างขึ้นที่สูง และระบบเกียร์ถอยหลัง (reverse gear) ที่ยกสัมภาระหนักหลายร้อยกิโลกรัมทั้งขึ้นและลงได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนทางเดินสัตว์ลากจูงเพียงแค่สับสวิตช์บังคับทิศหมุน
ระหว่างช่วงเวลานั้น Brunelleschi รับงานออกแบบก่อสร้างโรงพยาบาลและโบสถ์ที่มีชื่อเสียงอีกหลายแห่งใน Florence เขายังเป็นนักประดิษฐ์คนแรกของโลกตะวันตกที่ได้ขึ้นทะเบียนสิทธิบัตรด้านอุตสาหกรรมในผลงานเครนและเรือสำหรับขนส่งหินอ่อนจากภูเขา Carrara ทางตอนเหนือของ Florence
Brunelleschi ใช้เวลา 16 ปีสร้างหลังคาโค้งที่หนักกว่า 36,000 ตัน ประกอบจากอิฐกว่าสี่ล้านก้อน
หลังคาแห่ง Santa Maria del Fiore ยังคงเป็นโดมศิลาโค้งที่ใหญ่ที่สุดในโลกจวบจนถึงทุกวันนี้
ปี 1436 สันตะปาปา Pope Eugene IV ทำพิธีเปิดตัวมหาวิหาร Santa Maria del Fiore อย่างเป็นทางการ รวมเวลาก่อสร้างทั้งหมด 140 ปี
นักประวัติศาสตร์หลายท่านยกย่องว่าความสำเร็จของโดมโค้งบนมหาวิหาร Santa Maria del Fiore คือหนึ่งในหมุดหมายสำคัญของการเริ่มต้นยุคฟื้นฟูศิลปวิทยา ส่วน Filippo Brunelleschi คือวิศวกรคนแรกของแห่งยุค (“The first engineer of the Renaissance”)
Brunelleschi เสียชีวิตในปี 1446 ด้วยวัยเกือบเจ็ดสิบปี ก่อน Leonardo da Vinci และ Christopher Columbus เกิดประมาณ 5-6 ปี
ศตวรรษที่ 15-17 ยุโรปเข้าสู่ยุคฟื้นฟูศิลปวิทยาเต็มตัว ตามมาด้วยยุคแห่งการสำรวจ (Age of Exploration) และการปฏิวัติวิทยาศาสตร์ (Scientific Revolution) ต่อด้วยการปฏิวัติอุตสาหกรรม (Industrial Revolution) ในศตวรรษที่ 18 มีอีกหลายตัวอย่างของ “Grand Challenges” ที่น่าสนใจจากห้วงเวลานี้
แต่ก่อนจะไปถึงตรงนั้นผมจะขอพาข้ามมาดูฝั่งโลกตะวันออกสองร้อยกว่าปีหลังการแข่งขันสร้างโดมแห่งเมือง Florence เรื่องราวการประลองฝีมือของนักดาราศาสตร์จากโลกตะวันตกและโลกตะวันออกในรัชสมัยของจักรพรรดิคังซี (Kangxi) แห่งราชวงค์ชิง (Qing Dynasty)
ติดตามต่อตอนหน้าครับ
Cr. ณฤภรณ์ โสดา
