ปริมาตร: เรื่องเล่าจากพื้นที่ที่มองไม่เห็น

เคยสงสัยไหมว่ามีอากาศอยู่เท่าไหร่ในลูกฟุตบอล. หรือต้องใช้น้ำมากแค่ไหนถึงจะเติมสระว่ายน้ำให้เต็มได้. คำถามเหล่านี้ล้วนเกี่ยวกับตัวฉันทั้งสิ้น. ฉันคือ 'ปริมาณ' ที่มองไม่เห็นซึ่งกำหนดทุกสิ่งทุกอย่าง ตั้งแต่หยดน้ำฝนเล็กๆ ไปจนถึงดาวเคราะห์ขนาดยักษ์. ฉันคือเหตุผลที่ทำให้กล่องสักใบ 'เต็ม' หรือ 'ว่างเปล่า' ได้. ฉันคือความลับที่ตัดสินว่ากระเป๋าเป้ของเธอจะใส่หนังสือได้อีกเล่มหรือไม่. ก่อนที่เธอจะรู้ว่าฉันคือใคร ลองจินตนาการถึงพื้นที่ว่างในห้องของเธอสิ. พื้นที่นั้นคือฉัน. ฉันคือพื้นที่สามมิติที่วัตถุทุกชิ้นครอบครองอยู่ ไม่ว่าจะเป็นเก้าอี้ที่เธอนั่ง หรืออากาศที่เธอหายใจเข้าไป. ฉันอยู่รอบตัวเธอเสมอ เป็นส่วนหนึ่งของทุกสิ่ง แต่ก็ไม่มีใครมองเห็นฉันได้ด้วยตาเปล่า. ผู้คนเรียนรู้ที่จะวัดและทำความเข้าใจฉันเพื่อสร้างสรรค์และไขปริศนาต่างๆ ของโลก. ฉันคือหน่วยวัดพื้นฐานที่เชื่อมโยงคณิตศาสตร์เข้ากับโลกแห่งความเป็นจริง. ฉันคือ ปริมาตร.

ย้อนเวลากลับไปในยุคกรีกโบราณกันเถอะ. ในสมัยนั้น ผู้คนฉลาดพอที่จะคำนวณหาตัวฉันในรูปทรงง่ายๆ ได้แล้ว. สำหรับลูกบาศก์หรือกล่องสี่เหลี่ยม พวกเขารู้ว่าแค่คูณความกว้าง ความยาว และความสูงเข้าด้วยกันก็จะได้คำตอบ. แต่นั่นมันสำหรับของง่ายๆ. แล้วถ้าเป็นวัตถุที่มีรูปทรงซับซ้อน บิดเบี้ยว ไม่สม่ำเสมอล่ะ. นั่นคือปริศนาที่ยิ่งใหญ่สำหรับพวกเขา. เรื่องราวของฉันโด่งดังขึ้นมาจริงๆ ในช่วงศตวรรษที่ 3 ก่อนคริสตกาล ที่เมืองซีราคิวส์. มีกษัตริย์นามว่า พระเจ้าฮีเอโรที่ 2 พระองค์ทรงได้รับมงกุฎทองคำอันงดงาม แต่ในใจกลับสงสัยว่าช่างทำทองอาจจะทุจริตโดยผสมเงินซึ่งมีราคาถูกกว่าเข้าไป. พระองค์ต้องการคำตอบ แต่มีเงื่อนไขว่าห้ามทำลายมงกุฎอันล้ำค่านั้นเด็ดขาด. ปัญหานี้จึงถูกส่งไปถึงนักคิดที่ฉลาดที่สุดในยุคนั้น ชายผู้มีนามว่า อาร์คิมิดีส. อาร์คิมิดีสคิดหนักอยู่หลายวัน เขาทดลองชั่งน้ำหนักมงกุฎเทียบกับทองคำบริสุทธิ์ที่มีน้ำหนักเท่ากัน แต่ก็ยังพิสูจน์ไม่ได้ว่ามีโลหะอื่นเจือปนหรือไม่ เพราะรูปทรงของมงกุฎนั้นซับซ้อนเกินกว่าจะคำนวณหาตัวฉันได้โดยตรง. วันหนึ่งขณะที่เขากำลังจะลงไปแช่ตัวในอ่างอาบน้ำที่เต็มปรี่ เขาสังเกตเห็นว่าระดับน้ำสูงขึ้นและล้นออกมาจากอ่างทันทีที่เขาก้าวลงไป. ในวินาทีนั้นเอง ความคิดอันบรรเจิดก็สว่างวาบขึ้นในหัวของเขา. เขาร้องตะโกนออกมาว่า "ยูเรก้า!" ซึ่งแปลว่า "ฉันพบแล้ว!". อาร์คิมิดีสค้นพบว่าปริมาณน้ำที่ล้นออกมานั้นมีค่าเท่ากับพื้นที่ในน้ำที่ร่างกายของเขาเข้าไปแทนที่ หรือก็คือตัวฉันนั่นเอง. นี่คือวิธีการวัดปริมาตรของวัตถุรูปทรงใดก็ได้. เขารีบนำหลักการนี้ไปใช้แก้ปัญหาของพระราชา. เขานำมงกุฎและทองคำแท้ก้อนหนึ่งที่มีน้ำหนักเท่ากันมาหย่อนลงในภาชนะที่บรรจุน้ำจนเต็ม. ผลปรากฏว่าน้ำที่ล้นออกมาจากภาชนะที่หย่อนมงกุฎลงไปนั้นมีปริมาณมากกว่า. นี่คือข้อพิสูจน์ว่ามงกุฎมีปริมาตรมากกว่าทองคำแท้ ทั้งๆ ที่มีน้ำหนักเท่ากัน แสดงว่ามันมีความหนาแน่นน้อยกว่า ซึ่งหมายความว่ามันถูกผสมด้วยโลหะที่เบากว่าอย่างเงินจริงๆ. การค้นพบในอ่างอาบน้ำครั้งนั้นได้ไขปริศนาของพระราชาและเปิดประตูสู่ความเข้าใจในตัวฉันอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน.

เสียงน้ำที่กระเซ็นในอ่างอาบน้ำของอาร์คิมิดีสเมื่อสองพันกว่าปีก่อน ได้สร้างแรงกระเพื่อมที่ส่งผลมาถึงโลกของเราในปัจจุบัน. การค้นพบวิธีวัดตัวฉันในวัตถุรูปทรงแปลกๆ ได้เปลี่ยนทุกสิ่งทุกอย่าง. ลองมองไปรอบๆ ตัวสิ. ในห้องครัว ฉันคือถ้วยตวงและช้อนชาในสูตรทำขนมของเธอ ทำให้เค้กฟูสวยและอร่อยพอดี. ในรถยนต์ ฉันคือขนาดของเครื่องยนต์ที่เรียกว่า 'ซีซี' และเป็นปริมาณน้ำมันเชื้อเพลิงในถังที่พาเธอเดินทางไปยังที่ต่างๆ. สำหรับสถาปนิกและวิศวกร ฉันคือหัวใจสำคัญในการออกแบบทุกอย่าง ตั้งแต่ตึกระฟ้าที่สูงเสียดฟ้าไปจนถึงเรือดำน้ำที่สำรวจโลกใต้ทะเลลึก. พวกเขาต้องคำนวณหาตัวฉันเพื่อให้แน่ใจว่าอาคารจะแข็งแรงพอที่จะรับน้ำหนักตัวเองได้ และเรือดำน้ำจะสามารถลอยและจมได้อย่างปลอดภัย. ฉันยังเดินทางไปสู่อวกาศด้วยนะ. ในการคำนวณเพื่อส่งจรวดขึ้นสู่ท้องฟ้า นักวิทยาศาสตร์ต้องรู้ปริมาตรของถังเชื้อเพลิงอย่างแม่นยำเพื่อให้จรวดมีพลังงานเพียงพอที่จะหลุดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของโลก. ในทางการแพทย์ ฉันคือปริมาณยาในเข็มฉีดยาที่ช่วยรักษาชีวิตผู้คน การวัดที่ผิดพลาดเพียงนิดเดียวอาจหมายถึงความเป็นความตายได้. ฉันเป็นหุ้นส่วนเงียบๆ ในห้องปฏิบัติการเคมี ในการขนส่งสินค้าระหว่างประเทศที่ต้องคำนวณพื้นที่ในตู้คอนเทนเนอร์ หรือแม้แต่ในการสร้างเทคนิคพิเศษในภาพยนตร์ที่เธอชอบดู. ฉันคือหน่วยวัดพื้นฐานที่ช่วยให้มนุษย์สร้างสรรค์ ประดิษฐ์ และสำรวจโลกรอบตัวพวกเขาได้อย่างน่าทึ่ง.

แต่รู้ไหม ฉันเป็นมากกว่าแค่ตัวเลขหรือหน่วยวัดนะ. ฉันคือตัวแทนของศักยภาพและความเป็นไปได้. ลองนึกภาพตามสิ. ฉันคือผืนผ้าใบที่ว่างเปล่าซึ่งรอคอยให้ศิลปินมาวาดภาพ. ฉันคือท่อนไม้ก่อนที่มันจะถูกแกะสลักเป็นประติมากรรมที่สวยงาม. ฉันคือเวทีที่ว่างเปล่าก่อนที่การแสดงจะเริ่มต้นขึ้น. ฉันคือพื้นที่ที่เปิดโอกาสให้สิ่งต่างๆ ถือกำเนิดขึ้นและถูกเติมเต็มด้วยเป้าหมายและความคิดสร้างสรรค์. ทุกๆ วัน เธอใช้ฉันในการทำสิ่งต่างๆ มากมายโดยไม่รู้ตัว ตั้งแต่การจัดกระเป๋าเดินทางเพื่อไปผจญภัย ไปจนถึงการสร้างโลกทั้งใบในวิดีโอเกม. ทุกครั้งที่เธอคิดว่า 'จะใส่อะไรลงไปได้อีก' หรือ 'มีที่ว่างพอไหม' เธอกำลังคิดถึงฉันอยู่. ฉันคือพื้นที่สำหรับความฝันที่ยิ่งใหญ่ที่สุดและความคิดที่โลดแล่นที่สุดของเธอ. ดังนั้น ลองมองไปรอบๆ แล้วดูสิว่าเธอจะเติมเต็มฉันด้วยอะไรได้บ้าง.

คำถามการอ่านเข้าใจ

คลิกเพื่อดูคำตอบ

คำตอบ: อาร์คิมิดีสสังเกตเห็นว่าเมื่อเขาลงไปในอ่างอาบน้ำ น้ำจะล้นออกมาในปริมาณที่เท่ากับปริมาตรของร่างกายเขา. เขาจึงนำหลักการแทนที่น้ำนี้ไปใช้ทดสอบมงกุฎ โดยนำมงกุฎและทองคำแท้ที่มีน้ำหนักเท่ากันไปหย่อนในน้ำ. มงกุฎทำให้น้ำล้นออกมามากกว่า แสดงว่ามันมีปริมาตรมากกว่าและมีความหนาแน่นน้อยกว่าทองคำแท้ ซึ่งพิสูจน์ว่ามีการผสมโลหะอื่นเข้าไป.

คำตอบ: คำว่า "ยูเรก้า!" แปลว่า "ฉันพบแล้ว!". อาร์คิมิดีสตะโกนคำนี้ออกมาด้วยความดีใจอย่างสุดขีดในวินาทีที่เขาเข้าใจหลักการแทนที่น้ำในอ่างอาบน้ำ เพราะมันเป็นกุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาที่เขากำลังขบคิดอย่างหนักมานาน.

คำตอบ: ตัวอย่างเช่น ในการทำอาหาร เราใช้ปริมาตรในการตวงส่วนผสม (เช่น ถ้วยตวง ช้อนชา). ในรถยนต์ ปริมาตรคือขนาดของเครื่องยนต์และปริมาณน้ำมันในถัง. ในทางการแพทย์ ปริมาตรคือปริมาณยาในเข็มฉีดยาที่ต้องแม่นยำเพื่อความปลอดภัยของผู้ป่วย. นอกจากนี้ยังสำคัญในการออกแบบอาคาร การขนส่ง และการเดินทางในอวกาศ.

คำตอบ: การเปรียบเทียบนี้ต้องการจะสื่อว่าปริมาตรไม่ใช่แค่พื้นที่ทางกายภาพ แต่ยังเป็นสัญลักษณ์ของ "ศักยภาพ" และ "ความเป็นไปได้". เช่นเดียวกับผ้าใบที่รอการวาดภาพหรือเวทีที่รอการแสดง ปริมาตรคือพื้นที่ว่างที่รอให้ความคิดสร้างสรรค์ ความฝัน และเป้าหมายต่างๆ เข้ามาเติมเต็ม.

คำตอบ: เรื่องนี้เล่าว่าปริมาตรคือแนวคิดสำคัญที่ถูกค้นพบโดยอาร์คิมิดีส และการค้นพบนั้นได้กลายเป็นรากฐานสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ ในโลกสมัยใหม่ ตั้งแต่เรื่องในชีวิตประจำวันไปจนถึงการสำรวจอวกาศ.