ฟองน้ำหิน

คนเก่าคนแก่สอนว่า "อย่าโลภขุดตาน้ำ ตาน้ำจะบอด"

สมัยเรียนประถม ห้องเรียนที่ผมเรียน อยู่ใกล้ลานใต้หน้าผาของเนินเขา

(อือม์..ดูเหมือนผมคงจะแก่ได้ที่แฮะ เพราะย้อนไปไกลมากแบบนี้ ถ้าไม่ถึงพร้อมด้วยวัยวุฒิ ทำแล้วจะไม่ อิน-เทรนด์ )

ตรงเชิงผา มีตาน้ำอยู่ ในช่วงฤดูฝน เด็ก ๆ มักชอบไปมุงดูจุดที่มีน้ำพวยพลุ่งออกมาจากตาน้ำ เป็นลำธารสายกระจิดริด ที่น้ำใสเย็น เป็นที่สบายตา วิ่งเล่นร้อน ๆ ก็ดื่มน้ำตรงนั้น

ภาพนี้ติดตามาตลอด เมื่อโตขึ้น ได้เรียนรู้ว่าลำธารเกิดจากน้ำฝนที่ตกลงดิน แต่ทฤษฎีกับภาพที่เห็นยังไม่โยงกัน

จนเมื่อเห็นฟองน้ำที่ชุ่มน้ำ ค่อย ๆ ปล่อยน้ำออกมาจากส่วนล่างเป็นสาย ความเข้าใจจึงได้เกิดขึ้น ว่าภูเขา ก็เป็นฟองน้ำ แต่ก่อด้วยดิน สร้างด้วยหิน ภูเขาอุ้มน้ำฝนจนชุ่ม ถึงจุดหนึ่งก็คืนน้ำออกมาในที่ต่ำด้านล่าง ก่อน้ำหลั่ง เกิดธารไหล ซึ่งอธิบายได้ด้วยหลักวิทยาศาสตร์ว่าพลังงานศักย์ (ผลจากความสูง) เป็นตัวดันน้ำออกมาผ่านตาน้ำ

แต่ตาน้ำคืออะไร แต่เดิมผมก็ยังนึกภาพไม่ออก

หลังซึนามิ มีโอกาสร่วมทีมไปออกชุมชนดูแลเรื่องยาที่พังงา

มีอยู่ที่หนึ่ง เป็นหมู่บ้านชายทะเล ติดเชิงเขา

ลุงเจ้าของบ้าน เล่าเรื่องระบบน้ำประปาที่ใช้อยู่ให้ฟังว่า ทำเอง ลงทุนถูกมากอย่างไม่น่าเชื่อ  สามารถทดธารน้ำมาเป็นน้ำใช้เลี้ยงบ้านได้หลายหลัง

ลุงเล่าว่า ตอนมาอยู่ใหม่ ๆ เห็นตาน้ำเชิงเขา ก็เกิดความความคิดจะทดน้ำมาใช้ แต่เขาจำได้ว่าบรรพบุรุษเคยเตือนว่า อย่าโลภขุดตาน้ำ เพราะตาน้ำจะแห้งบอด

ก็ซื้อปูนมาตีล้อมเป็นแอ่งนอกเขตตาน้ำไว้ ไม่ไปยุ่งอะไรกับตาน้ำเลย

ก็เกิดเป็นอ่างทดน้ำขนาดย่อม แล้วต่อรางน้ำ ทำท่อส่งมาเลี้ยงบ้านที่อยู่ต่ำลงไป ก็ใช้ได้ดีมาตลอด น้ำดีตลอดปี

โบราณห้ามไว้เช่นนี้ คงเพราะเคยมีประสพการณ์ตรงมาแล้ว จึงได้ถ่ายทอดต่อแก่ลูกหลาน

ตอนหลัง ไปอ่านเรื่อง fractal, percolation theory, ฯลฯ เห็นภาพ percolation cluster ถึงได้เริ่มเข้าใจราง ๆ ถึงเหตุผลเบื้องหลังภูมิปัญญาชาวบ้านนี้

percolation เป็นแนวคิดว่า โครงสร้างขนาดย่อมที่มาเกาะตัวเองเชิงสุ่มตามกฏธรรมชาติ เมื่อมากพอถึงระดับหนึ่ง จะเกิดโครงสร้างที่เกาะกลุ่ม ต่อถึงกันได้ ทำให้พฤติกรรมระบบโดยรวมเปลี่ยน ซึ่งเป็นแนวคิดที่เชื่อมโยง fractal กับ scale-free network phenomena เข้าด้วยกัน

  

ภาพจาก: http://phycomp.technion.ac.il/~comphy/nir/percolation.html 

ภาพนี้ แสดงให้เห็นว่า หากเดิมเรามีตารางพื้นดำหมด แล้วเริ่มมีสี่เหลี่ยมขาวเล็ก ๆ ตกใส่อย่างสุ่ม ๆ มากพอถึงระดับหนึ่ง แม้ไม่เต็ม แต่ก็เป็นไปได้ว่า จะเกิดการเชื่อมต่อเป็นเครือข่ายขึ้น ทะลุถึงกัน เกิดเส้นทางต่อเชื่อม เกิดทางเดินขึ้น

ปรากฎการณ์จริง ได้แก่ การเกิดถ้ำที่ต่อทะลุถึงกันในภูเขา (ทางน้ำผ่านบ่อยจนทะลุ ?)

  ภาพโครงสร้างของถ้ำใต้ภูเขา:

http://www.speleogenesis.info/archive/sg7/artId3273/img/SG_3-1_Worthington_F2_LR.gif 

หรือการเกิดกระจุกเหมือนเส้นใยที่ต่อเชื่อมโครงข่ายกันเองในช่วงต้นกำเนิดดาราจักร

 ภาพถ่ายจักรวาลแรกกำเนิด

Cosmologists Confirm Web-Like Structure of Early Universe 

 

หรืออาจไปดูอีกตัวอย่างหนึ่ง เป็นภาพ animation ของผลจากหลุมดำ ต่อการเกิดดาราจักร (ภาพ gif animation ใหญ่มาก ไม่ใส่ไว้ตรงนี้ ต้องรอกันหน่อยเวลา download ขอแนะนำให้ดูภาพนี้ครับ) ก็ยืนยันภาพถ่ายก่อนหน้าได้เป็นอย่างดี (เข้าไปอ่านเรื่องเต็มได้ที่นี่)

 

ถ้ามองว่าภูเขาคือฟองน้ำหินขนาดยักษ์

 

ลองจินตนาการถึงภาพว่า ในฟองน้ำนี้มีการกระจายความหนาแน่นเชิงโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบ

ตามหลักสถิติที่เรียกว่า percolation theory จะมีความเป็นไปได้ที่หลายหย่อมที่คล้ายกันมาอยู่ติด ๆ กันเอง ซึ่งถ้าเป็นหย่อมมีความหนาแน่นน้อย (พรุนมาก) ก็จะทำตัวเสมือนเป็นท่อกรองขนาดยาวคดเคี้ยว วนอยู่ในชั้นหิน ปลายท่อ บังเอิญไปเปิดที่เชิงเขา 

                         

น้ำไหลซึมผ่านระบบท่อโพรงหิน (น่าจะเรียก ท่อพรุน) ตามธรรมชาตินี้ได้ ไหลออกไปตรงปลายที่มีความหนาแน่นต่ำ ซึ่งเราเรียกว่า "ตาน้ำ"

ตาน้ำ ก็คือ ตำแหน่งความพรุนสูง ที่บังเอิญอยู่ที่ผิวซึ่งออกสู่ภายนอกได้พอดี ของ "สายน้ำ" ในภูเขา

(กลับไปซูมดูภาพถ้ำต่อเชื่อมใต้ดินที่ผมใส่ลิงค์ไว้ข้างบนอีกทีสิครับ) 

หากมีใครโลภ อยากให้น้ำไหลแีรง ไปคุ้ยไปเขี่ย กระทุ้งกระแทกตาน้ำ แทนที่จะทำให้น้ำออกมามาก กลับกลายเป็นทำให้ตาน้ำนั้นบอดไปเพราะโครงสร้างหินรอบข้างที่โดนกระทำเช่นนั้น จะอัดตัวแน่นขึ้น ความพรุนหายไป กลายเป็นการปิดผนึกปลายท่อ-ซึ่งก็คือตาน้ำ-ให้บอดสนิท น้ำหยุดไหล แต่ถูกขังไว้ในชั้นดินชั้นหินในภูเขาเฉย ๆ 

หากความเข้าใจนี้ถูกต้อง ก็หมายความว่า ภูเขา คือฟองน้ำที่ปล่อยสายน้ำตามธรรมชาติออกมาให้มนุษย์ใช้

ไม่มีภูเขา ก็จะไม่มีตาน้ำ

ส่วนป่า เป็นระบบควบแน่นความชื้น ทำให้ฝนตก

ผิวป่าเพิ่มความพรุนในการอุ้มความชื้นด้วยชีวมวลที่ผุพังและร่มครึ้ม

ภูเขาหัวโล้น ยากที่จะได้น้ำ-เก็บน้ำ การที่จะมีลำธารเกิดได้ ต้องเป็นเขาขนาดใหญ่และสูงมากเท่านั้น

ป่าที่ไม่มีภูเขา แม้จะมีฝนและเก็บความชื้นผิวดินได้ อาจไม่มีศักยภาพที่จะเกิดลำธาร

หากไม่มีภูเขาและป่าไม้ ลำธารที่เรารู้จักจะไม่มีอยู่ จะเหลือแต่แหล่งน้ำขัง

ที่ไหนที่ป่าโดนทำลายมาก ๆ จะเห็นว่า แค่ฝนตกหน่อยเดียวก็เกิดโคลนถล่มหรือน้ำป่าแล้ว

มองให้เป็นระบบก็คือ

"ป่าฝนเป็น input 

ภูเขาเป็น process

และลำธารคือ output"

 

[คิว]

พอดีแปลงานวิจัยอยู่เลยบังเอิญมาพบเว็บนี้

ได้ความรู้มากๆเลยครับ เขียนให้อ่านอีกนะครับ