เคยได้ยินกันใช่ไหมครับว่า “ใยแมงมุมแข็งกว่าเหล็ก” ฟังดูเว่อร์ ๆ หน่อย แต่ก็ทำให้หลายคนสงสัยว่า เฮ้ย! จริงเหรอ? ไอ้ใยเส้นเล็ก ๆ ที่เราปัดทีเดียวก็ขาดเนี่ย แข็งแรงกว่าของแข็งสุด ๆ อย่างเหล็กจริงหรือเปล่า วันนี้เรามาไขข้อข้องใจกันแบบภาษาบ้าน ๆ กันเลยดีกว่า
ใย แมงมุม คืออะไร?
ก่อนอื่นต้องรู้จักเจ้าสิ่งที่เรียกว่า “ใยแมงมุม” กันก่อน มันไม่ใช่เส้นด้ายธรรมดา ๆ แต่เป็นโปรตีนชนิดหนึ่งที่แมงมุมสร้างขึ้นจากต่อมพิเศษในท้องของมัน เวลาแมงมุมอยากจะทอใย มันจะปล่อยของเหลวโปรตีนออกมา แล้วพอเจออากาศก็แข็งตัวกลายเป็นเส้นใยที่เราคุ้นตากัน
ใยแมงมุมไม่ได้มีแบบเดียวด้วยนะครับ แต่ละชนิดมีคุณสมบัติต่างกัน เช่น ใยที่เหนียวไว้ดักเหยื่อ ใยที่แข็งแรงไว้เป็นโครงสร้าง หรือใยที่ยืดหยุ่นสำหรับซ่อมแซมตาข่าย แต่ทั้งหมดมีสิ่งที่เหมือนกันคือ น้ำหนักเบา ยืดหยุ่น และแข็งแรงแบบที่มนุษย์ยังเลียนแบบได้ไม่สมบูรณ์
แข็งกว่าเหล็กจริงไหม?
คำว่า “แข็งกว่าเหล็ก” อาจทำให้หลายคนเข้าใจผิด จริง ๆ แล้วถ้าวัดกันตรง ๆ เรื่อง “ความแข็ง” (hardness) แบบที่เอาเข็มมาจิ้ม ใยแมงมุมสู้เหล็กไม่ได้แน่นอน แต่ถ้าวัดในแง่ “ความแข็งแรงต่อมวล” (strength-to-weight ratio) ใยแมงมุมถือว่าโหดมาก
นักวิทยาศาสตร์เคยทดลองแล้วพบว่า ใยแมงมุมมี ความเหนียวและยืดหยุ่น สูงกว่าเหล็กหลายเท่า สมมติว่าถ้าทำใยแมงมุมให้หนาพอ ๆ กับเส้นลวดเหล็ก มันอาจจะรับแรงดึงได้มากกว่าโดยที่ไม่ขาดง่าย ๆ จุดนี้แหละที่ทำให้คนพูดกันว่า “ใยแมงมุมแข็งกว่าเหล็ก”
พูดง่าย ๆ คือ ถ้าเราชั่งน้ำหนักแล้วเปรียบเทียบ ใยแมงมุมที่เบากว่ามาก สามารถรับแรงได้ใกล้เคียงหรือมากกว่าเหล็กในบางกรณี
เหนียวและยืดหยุ่นสุด ๆ
อีกจุดที่ทำให้ใยแมงมุมสุดยอดคือ “ความเหนียว (toughness)” มันไม่ใช่แค่แข็งแรง แต่ยังยืดหยุ่นด้วย เวลาโดนแรงดึงแรง ๆ มันจะยืดออกก่อน ไม่ได้ขาดทันที เหมือนมีระบบกันกระแทกในตัว
ลองนึกภาพเหยื่อแมลงบินมาชนใยเต็มแรง ถ้าใยแข็งแต่ไม่ยืด มันคงขาดไปแล้ว แต่เพราะใยมันยืดได้ แมลงก็เลยติดแหง็กอยู่ตรงนั้น เรียกว่าเป็นการออกแบบโดยธรรมชาติที่ฉลาดสุด ๆ
ถ้าใย แมงมุม หนาพอ...
มีการสมมติเล่น ๆ ว่า ถ้าเอาใยแมงมุมมาทอให้หนาพอ ๆ กับเชือกหรือสายเคเบิล มันอาจจะหยุดเครื่องบินที่บินด้วยความเร็วได้เลยทีเดียว! แน่นอนว่านี่เป็นการเปรียบเทียบเชิงทฤษฎี เพราะในความจริงเรายังไม่สามารถผลิตใยแมงมุมในปริมาณมหาศาลแบบนั้นได้
แต่ฟังแล้วก็ตื่นเต้นใช่ไหมครับว่า ใยบาง ๆ ที่เราเห็นข้างกำแพงบ้าน มันมีศักยภาพถึงขนาดนั้น
มนุษย์เลียนแบบใยแมงมุมได้ไหม?
แน่นอนครับว่า นักวิทยาศาสตร์ไม่พลาดที่จะพยายามเลียนแบบใยแมงมุม เพราะมันคือวัสดุในฝัน ทั้งเบา แข็งแรง ยืดหยุ่น และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วย
แต่การจะเลี้ยงแมงมุมเป็นล้าน ๆ ตัวเพื่อให้มันผลิตใยก็คงไม่เวิร์ก เพราะแมงมุมเป็นสัตว์หวงถิ่น อาจกัดกินกันเองได้ ปัญหาก็คือใยแมงมุมทำยากและมีน้อย นักวิทย์เลยหันไปใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรม เช่น เอายีนแมงมุมไปใส่ในแบคทีเรีย หรือแม้แต่วัว เพื่อให้มันผลิตโปรตีนใยออกมา
ปัจจุบันมีการทำเส้นใยเลียนแบบ (เรียกว่า BioSteel หรือใยโปรตีนสังเคราะห์) ออกมาแล้ว ใช้ในงานวิทยาศาสตร์และการแพทย์ แต่ยังไม่ถูกผลิตในเชิงอุตสาหกรรมแบบกว้างขวาง เพราะต้นทุนสูง
ใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง?
ใยแมงมุมจริง ๆ หรือใยสังเคราะห์ที่เลียนแบบได้ อาจมีอนาคตการใช้งานหลายด้าน เช่น
- อุปกรณ์การแพทย์ : เอามาเย็บแผลภายใน เพราะมันเข้ากับร่างกายและย่อยสลายได้
- ชุดเกราะกันกระสุน : เพราะใยมีความเหนียวสูง อาจทำเกราะที่เบาแต่ทน
- เชือกและตาข่าย : เบาแต่แข็งแรง ใช้ในงานกู้ภัยหรืออุตสาหกรรมต่าง ๆ
- วัสดุสิ่งทอพิเศษ : ทำเสื้อผ้าเบา ยืดหยุ่น และทนทาน
เรียกว่า ถ้ามนุษย์สามารถผลิตใยแมงมุมในปริมาณมาก ๆ ได้จริง วงการอุตสาหกรรมคงเปลี่ยนไปเลย
แล้วใย แมงมุม ที่บ้านเราล่ะ?
กลับมามองใยแมงมุมที่เห็นตามมุมห้องบ้าง หลายคนอาจคิดว่ามันเปราะบาง ปัดทีเดียวก็หาย จริง ๆ แล้วนั่นก็เพราะใยมันบางมาก แถมถูกทำลายด้วยแรงเสียดทานจากไม้กวาดหรือมือเรา แต่ถ้ามองในระดับโครงสร้างเล็ก ๆ มันยังคงเป็นวัสดุที่แข็งแรงสุด ๆ อยู่ดี
ดังนั้น เวลาเห็นใยแมงมุมที่บ้าน อย่าเพิ่งมองว่าเป็นแค่เส้นไร้ค่า ลองคิดว่า นี่แหละคือสิ่งมหัศจรรย์ทางธรรมชาติ ที่แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังทึ่ง
ใยแมงมุมกับแรงบันดาลใจ
นอกจากเรื่องความแข็งแรงแล้ว ใยแมงมุมยังเป็นแรงบันดาลใจให้มนุษย์หลายด้าน ไม่ว่าจะเป็นงานศิลปะ วิศวกรรม หรือแม้กระทั่งซูเปอร์ฮีโร่ชื่อดังอย่าง Spider-Man ก็ได้แรงบันดาลใจมาจากความสามารถทอใยสุดเทพของแมงมุมนี่แหละ
มันแสดงให้เห็นว่า ธรรมชาติมีของเจ๋ง ๆ ซ่อนอยู่เต็มไปหมด อยู่ที่ว่าเราจะมองเห็นคุณค่าหรือเปล่า
สรุป
คำว่า “ใยแมงมุมแข็งกว่าเหล็ก” ไม่ได้หมายความว่ามันจะแข็งโป๊กเหมือนเอาเหล็กมาตี แต่หมายถึงว่า เมื่อเทียบกับน้ำหนักแล้ว ใยแมงมุมมีความแข็งแรงและเหนียวมากกว่าเหล็กหลายเท่า มันทั้งเบา ยืดหยุ่น และสามารถรับแรงได้อย่างเหลือเชื่อ
ดังนั้น ครั้งหน้าเวลาคุณเห็นใยแมงมุม อย่าเพิ่งรีบปัดทิ้งนะครับ ลองหยุดมองสักนิด แล้วคุณอาจจะรู้สึกทึ่งกับสิ่งเล็ก ๆ ที่ธรรมชาติสร้างขึ้นมาได้อย่างอัจฉริยะ
และถ้าอ่านเรื่องใยแมงมุมแล้วทึ่งกับความเหนียวแน่นทนทานของมัน สามารถอ่านต่อบทความอื่นๆ ได้ คลิกที่นี่
No responses yet