รีวิว คุยเฟื่องเรื่องวิทย์ ทำอย่างไร? ช้างถึงจะบินได้เหมือนในหนังเรื่อง Dumbo

เมื่อวานนี้ Walt Disney Studios ได้ปล่อยเทรลเลอร์ของภาพยนตร์แอนิเมชันเรื่อง Dumbo ออกมา ซึ่งผมก็ไม่รู้ว่าเป็นการนำภาคเก่าในปี ค.ศ. 1941 มาทำใหม่ หรือเป็นภาคต่อเลย เด็กสมัยนี้อาจจะเกิดไม่ทันยุค Dumbo ดัง แต่ในตอนปี 1941 นั้น ภาพยนตร์แอนิเมชันเรื่องนี้ถือว่าประสบความสำเร็จมากๆ แถมยังได้รางวัลออสการ์สาขาดนตรีประกอบภาพยนตร์ยอดเยี่ยมอีกด้วยนะ

Dumbo เป็นเรื่องราวของ "ช้างบิน" สร้างจากหนังสือนิทานภาพสำหรับเด็ก ที่ประพันธ์โดยเฮเลน อเบอร์สัน และวาดภาพประกอบโดยแฮโรลด์ เพิร์ล เป็นเรื่องราวของลูกช้างเกิดใหม่จากแม่ช้างในคณะละครสัตว์ที่ชื่อว่า Jumbo แต่เนื่องจากมันมีหูที่ใหญ่ผิดธรรมชาติจึงได้ชื่อว่า Dumbo

ชีวิตในวัยเด็กของ Dumbo จัดว่าเลวร้าย และน่าสงสารมาก มันถูกพรากออกจากอกแม่ และไม่ได้รับความสนใจจากช้างตัวอื่นภายในฝูง มันมีเพื่อนที่คอยให้กำลังใจเพียงตัวเดียวเป็นหนูชื่อ ทิโมที คิว. เมาส์ จนในเวลาต่อมา Dumbo ได้เรียนรู้ท่าบินโดยใช้หูขนาดใหญ่ของมันกระพือแทนปีก จนกลายเป็นดาราดังของคณะละครสัตว์

จบเรื่องย่อของ Dumbo เอาไว้เท่านี้พอ เราก็คงพอจะเห็นภาพแล้วว่าที่ในหนัง เจ้า Dumbo สามารถบินได้ นั้นก็เพราะมันมีหูที่ใหญ่นั่นเอง แต่เรามาลองคิดแบบวิทยาศาสตร์กันมั่งดีกว่า ว่าหากช้างจริงๆ จะบินได้แบบ Dumbo มันต้องมีหูที่ใหญ่ขนาดนั้น ถึงสร้าง "แรงยก" เพื่อบินได้

ว่ากันด้วยหลักพลศาสตร์ Aerodynamic

ช้างในทุกวันนี้จะมีอยู่สองสายพันธุ์หลักๆ คือ ช้างเอเชีย และช้างแอฟริกา แม้ว่าในหนังเรื่อง Dumbo จะไม่เคยระบุอย่างชัดเจนว่า Dumbo เป็นช้างพันธุ์ไหน แต่เราคิดว่ามันมีความเป็นไปได้สูงที่มันจะเป็นช้างเอเชีย เนื่องจากช้างสวนใหญ่ในสวนสัตว์มักจะเป็นพันธุ์นี้ ด้วยความที่มันเชื่อง และฝึกสอนได้ง่ายกว่า 

อย่างไรก็ตาม ช้างเอเชียมีขนาดหูที่เล็กกว่าช้างแอฟริกา ซึ่งขนาดของหูเป็นปัจจัยสำคัญต่อการบินของ Dumbo ซะด้วยสิ แต่ในโลกแห่งความเป็นจริงแล้ว ไม่มีช้างพันธุ์ไหนในโลกนี้สามารถบินได้ด้วยหูอยู่แล้ว

เนื่องจากขนาดหูไม่มีผลต่อการบินในโลกจริง เราจึงต้องมาดูต่อที่รูปร่างของช้างแทน ว่าช้างสายพันธุ์ไหน มีรูปร่างที่เหมาะแก่การบินมากกว่ากัน

จุดที่สูงที่สุดในตัวของช้างเอเชียอยู่ที่ด้านบนสุดของหัว เมื่อเทียบกับช้างแอฟริกาที่จุดสูงสุดอยู่ที่หลังแล้ว เราคิดว่าช้างแอฟริกามีร่างกายที่เพรียวลมมากกว่า แต่ว่าน้ำหนักก็เป็นปัจจัยสำคัญต่อการบินเช่นกัน ซึ่งถ้าต้องเลือกระหว่างน้ำหนักกับรูปร่างแล้ว เราให้ค่าด้านน้ำหนักมากกว่า

ช้างแอฟริกาที่โตเต็มวัยจะมีน้ำหนักได้มากถึง 5,897 กิโลกรัม ในขณะที่ช้างเอเชียจะมีน้ำหนักเต็มที่ประมาณ 4,990 กิโลกรัมเท่านั้น ซึ่งช้างที่ตัวเบากว่าย่อม "บิน" ได้ง่ายกว่า 

ดังนั้นเราในโจทย์ทำอย่างไร ช้างถึงจะบินได้ ตัวแปรแรกเราขอตั้งเงื่อนไขแรกไว้ก่อนว่าต้องเป็นช้างเอเชียครับ

การยกตัวขึ้นจากพื้น

ในการ Take off จากพื้นดิน Dumbo จะต้องวิ่งด้วยความเร็วสูงสุด ซึ่งเรื่องนี้ค่อนข้างเป็นปัญหาใหญ่ทีเดียว ข้างเอเชียทำความเร็วขณะวิ่งได้สูงสุดประมาณ 24 กม./ชม. เท่านั้น แถมปกติพวกมันไม่ชอบวิ่งซะด้วยแม้ว่าในขณะที่กำลังหลบหนีจากนักล่าอยู่ก็ตาม อีกประเด็นคือช้างเป็นสัตว์ที่กระโดดไม่ได้ ดังนั้นการวิ่งแล้วกระโดดเพื่อ Take off จึงไม่น่าจะเป็นไปได้สำหรับสัตว์อย่างช้าง ซึ่งในหนัง Dumbo บินได้ด้วยการกระโดดลงจากหอสูง และ "กระพือหู" แทน

เราคาดว่า Dumbo มีความยาวของหูปีก (Wing Span) ประมาณ 10 ฟุต และกว้าง (Chord) ประมาณ 2 ฟุต ดังนั้นพื้นที่ทั้งหมดของ Wingspan จะหาได้จากสูตร

10 x 2 = 20 ตารางฟุต

ต่อมาเราต้องหาค่า Wing load (ค่านี้ คือ ตัวเลขที่หาได้จากการเอาน้ำหนักของเครื่องบิน ที่สร้างเสร็จแล้วมาหารด้วยพื้นที่ปีก (Wingspan) ทั้งหมด)

ลูกช้างเอเชียมีน้ำหนักประมาณ 90 กิโลกรัม ตอนแรกเกิด และจะมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นประมาณ 1-1.3 กิโลกรัม ต่อวัน ในหนังเจ้า Dumbo เราคาดว่าน่าจะมีอายุประมาณ 2 เดือนกว่าๆ ก่อนที่มันจะบินได้ เราจึงประมาณว่าน้ำหนักของ Dumbo น่าจะอยู่ที่ราวๆ 220 กิโลกรัม ดังนั้นค่า Wing Span ของ Dumbo จะอยู่ที่

220 ÷ 20 = 11 กิโลกรัม/ตารางฟุต

ค่า Wing load นี้เป็นตัวเลขที่ใกล้เคียงกับในเครื่องบินรุ่น Douglas DC-3 ซึ่งเครื่องบินรุ่นนี้ใช้ความเร็วประมาณ 322 กม./ชม. ในการ Take off แน่นอนว่ามันเป็นความเร็วที่ไม่มีช้างตัวไหนวิ่งได้ถึงแน่ๆ  = =" (อันที่จริง ก็ไม่มีช้างตัวไหนหูใหญ่ขนาดนั้นด้วยอ่ะนะ)

ถ้าเป็นการร่อนแทนล่ะ?

จากย่อหน้าที่แล้ว หาก Dumbo จะบิน มันต้องคงความเร็วไว้ที่ 322 กม./ชม. ตลอดเวลา ดังนั้นการ "ร่อน" น่าจะเป็นการง่ายกว่า พูดถึงการร่อนเราก็ขออิงข้อมูลจากเครื่องร่อน Hang glider ที่มีค่า Wing load อยู่ที่ 0.58 กิโลกรัม/ตารางฟุต ดังนั้นค่า Wing Span คูณเพิ่มเข้าไป ถ้าค่า Chord เท่าเดิม ค่า Wing Span จะต้องอยู่ที่ 156.25 ฟุต เรียกได้ว่าต้องเป็นช้างที่หูย๊าวยาว

แต่อย่าลืมว่า Dumbo ยังคงเป็นช้างน้อยอยู่ ถ้ามันโตเต็มวัย หูมันจะต้องใหญ่มากกว่าเดิม เพื่อให้มันบินได้ ช้างเอเชียขนาดโตเต็มวัยมีน้ำหนักประมาณ 4,990 กิโลกรัม สูงประมาณ 10 ฟุต คาดคะเนว่า Chord จะมีค่าประมาณ 1/3 ของความสูงช้าง ก็น่าจะอยู่ที่ 3.5 ฟุต ถ้าจะให้ช้างเอเชียที่โตเต็มวัย ร่อนได้แบบ Hang glider ล่ะก็ หูของมันจะต้องมีค่า Wing Span มากถึง 1,964 ฟุต เลยทีเดียว หรือพูดง่ายๆ คือ หูข้างนึงจะต้องมีความกว้างราวๆ 300 เมตร

เกร็ดน่าสนใจ : สัตว์ที่มีปีกยาวที่สุดในโลก คือ นก Albatross มี Wing Span ที่ยาวถึง 3 เมตร

หูใหญ่ไปก็เป็นปัญหานะ

รู้หรือไม่ว่า ช้างนั้นใช้หูของมันในการระบายความร้อน ที่เราเห็นช้างกระดิกหูนั่นแหละ แต่หากช้างตัวนั้นมีหูที่ยาวข้างละ 300 เมตรล่ะก็ มันต้องใช้พลังงานในการกระดิกหูเยอะมากอย่างแน่นอน อัตราการเมแทบอลิซึมที่สูงขนาดนั้น จะทำให้ช้างจำเป็นต้องกินอาหารในปริมาณมาก ดังนั้นช้างตัวนั้นจะต้องเจอปัญหาใหญ่ในการใช้ชีวิตอย่างแน่นอน

สรุป

ลูกช้างจะสามารถบินได้หากมันวิ่งได้เร็วถึง 320 กม./ชม และต้องมีหูยาวข้างละ 1.5 เมตร ด้วย

ภาพประกอบเพื่อความฮา : ภาพช้างเฟี้ยวฟ้าวจากเพจช้างเป็นสัตว์กินเลือด