ผลึก€¦ · ผลึก...
TRANSCRIPT
ผลกทนอยคนจะเขาใจในความสำาคญ!
2014 ปสากลแหงผลกศาสตร
:
รศ.ดร.พลงพล คงเสร และ ดร.กฤษฎชย สมสมาน แปล
Published by the United Nations Educational,Scientific and Cultural Organization7, place de Fontenoy, 75352 Paris 07 SP, France
© UNESCO 2013All rights reserved
Original title: Crystallography matters!
Coordinator/Editor: Susan Schneegans
Front cover photos : Aeroplane © Shutterstock/IM_photo; Scientist in Africa @ FAO Back cover photo: Young family watching TV @ Shutterstock/Andrey_Popov
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
ผลก...สำ�คญเชนไร?
ผลก สามารถพบไดทวไปในธรรมชาต พบมากในการกอตวของหน เชน อญมณตางๆ หรอแมแตรอบตวเรา ในรปของนำาตาล นำาแขง และเกลอเมด เปนตน ความงดงามของผลกเหลานเปนทสนใจของนกวชาการมาแตยคโบราณ ทงดานความสมมาตรของรปทรงและสสรรทหลากหลาย นกผลกศาสตรในอดต ใชเรขาคณตในการศกษารปทรงของผลกทพบไดตามธรรมชาต
จดเรมตนของวชาผลกศาสตร (Crystallography) เกดขนในชวงตนศตวรรษท 20 เมอมการคนพบวารงสเอกซ สามารถใชในการ “มอง” เหนโครงสรางของสสาร รงสเอกซน ถกคนพบขนเมอ ค.ศ.1895 มคณสมบตเปนคลนแสงพลงงานสง มองไมเหนดวยตาเปลา เมอรงสเอกซพงกระทบกบวตถ อะตอมในวตถจะสามารถทำาใหรงสเอกซเกดการกระเจงได นกผลกศาสตรพบวาการเรยงตวของอะตอมอยางเปนระเบยบในผลก ทำาใหรงสเอกซกระเจงไปในทศทางทจำาเพาะเทานน จากขอมลความเขมและทศทางของรงสเอกซทกระเจงน นกวทยาศาสตรสามารถสรางภาพสามมตของโครงสรางของสารในผลกได ผลกจงเปนตวอยางทเหมาะสมสำาหรบการศกษาโครงสรางของสารทใหความละเอยดในระดบอะตอม ดวยคณสมบตทวไปสามประการไดแก คณสมบตทเปนของแขง มสามมต และมการเรยงตวของอะตอมอยางเปนระเบยบมาก และความสมมาตรสง
โดยการใชความรดานผลกศาสตร นกวทยาศาสตรสามารถศกษาพนธะเคม ทดงดดอะตอมเขาดวยกน ตวอยางเชน กราไฟทหรอถานททบแสงและนม กบเพชรทโปรงแสงและแขงมาก สารทงสองนมสวนประกอบทางเคมทเหมอนกน คอธาตคารบอนเทานน การทเพชรสามารถกระเจงแสงได เกดจากพนธะทางเคมทเรยงตวเปนระเบยบ ทำาใหเพชรแวววาว เรารโครงสรางและพนธะเคมของเพชร ไดจากศกษาโครงสรางผลกดวยรงสเอกซ
ในระยะแรกเทคนคทางผลกศาสตร เปนการศกษาผลกทเปนของแขง มการจดเรยงตวอยางเปนระเบยบของอะตอม เชน แรธาต และสารอนๆ อาท เกลอ และนำาตาล รวมทงโครงสรางของนำาแขงกอนจะละลายเปนนำา ของเหลวจะไมกระเจงรงสเอกซ เนองจากการเคลอนทของโมเลกลทไมเปนระเบยบ
เกรดหมะเปนผลกชนดหนง การจบกนของ โมเลกลของนำา ทำาใหเกดความเปนสมมาตรแบบหกดานImage: Wikipedia
กอนถาน (ซาย) และ กอนเพชร ทยงไมไดเจยรนย (ขวา) ผลกทงสองอาจจะดตางกนแตประกอบดวยธาตคารบอนเพยงชนดเดยว ปจจยททำาใหเพชรแวววาวคอความสามารถทจะกระจายแสง เนองจากโครงสรางภายในท เปนระเบยบ (ดรายละเอยดในหนา 2)
ภาพจาก: Wikipedia
(ภาพซาย) โครงสรางผลกของถาน ซงแตกตางจากโครงสรางผลกของเพชร (ภาพขวา) เปนอยางมาก © IUCr
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
1
ในระยะตอมา นกผลกศาสตรไดศกษาโครงสรางของสารชวโมเลกลทใหญและซบซอน เชน โปรตน หรอดเอนเอ แลวขยายขอบเขตของศาสตรนไปสการวจยดานชววทยาและการแพทย ดวยระบบคอมพวเตอรทพฒนาขนอยางมาก ทำาใหสามารถศกษาโครงสรางผลกของโมเลกลทซบซอนเชนนได
การพฒนาอยางตอเนองกวา 100 ป ของศาสตรน ทำาใหการศกษาโครงสรางผลก ดวยรงสเอกซ (X-ray crystallography) เปนวธทดทสด ในการศกษาโครงสรางอะตอมและคณสมบตของสสารตางๆ และเปนเครองมอสำาคญในความกาวหนาของวทยาศาสตรอกหลายสาขา เทคนค
ใหมๆ ของผลกศาสตรไดรบการพฒนาอยางตอเนอง รวมถงแหลงกำาเนดแสงชนดใหม ๆ (อเลกตรอน นวตรอนและแสงซนโครตรอน) ททนสมย ทำาใหนกวทยาศาสตรศกษาโครงสรางของวตถทไมไดเปนผลกสมบรณแบบ ไดแก ผลกเสมอน (quasi crystals) และผลกเหลว (liquid crystals) ได
การพฒนาเครองซนโครตรอนทเปนแหลงกำาเนดแสงและรงสเอกซความเขมสง ไดพลกโฉมการศกษาโครงสรางผลก หองปฏบตการวจยขนาดใหญของเครองซนโครตรอน ทำาใหเกดความกาวหนาในหลายสาขา ตงแตดานชววทยา เคม วสดศาสตร ฟสกส โบราณคด และธรณวทยา นกโบราณคดใชแสงซนโครตรอนในการหาองคประกอบและกำาหนดอายของวตถทเกาแกหลายพนปได นกธรณวทยาใชแสงซนโครตรอนในการวเคราะหและประมาณอายของหนอกกาบาตและหนจากดวงจนทร
ผลกเสมอน (QUASICRYSTAL): ผลกทฉกกฎธรรมช�ต ในป ค.ศ.1984 ดร.แดน เชชทมน (Dan Shechtman) คนพบผลกชนดพเศษทมรปแบบการเรยงตวของอะตอมอยางไมตอเนอง รปแบบนฉกกฎทเคยเชอกนวา ผลกตองประกอบขนดวยรปแบบสมมาตรชนด 1, 2, 3, 4 และ 6 ดานเทานน จงจะเกดเปนรปทรงสามมตได
การคนพบทเปลยนแปลงความเชอครงใหญน เกดจากการศกษาโลหะผสมระหวางอลมเนยมและแมงกานสดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอน ดร.แดน เชชทมน สงเกตเหนการจดเรยงตวแบบหาเหลยม (pentagon) ในผลก และตอมาผลกในลกษณะน เปนทรจกวาเปน “ผลกเสมอน” (quasicrystal) การคนพบทสำาคญนทำาให ดร.แดน เชชทมน ไดรบรางวล โนเบล สาขาเคม ในป ค.ศ. 2011
การเรยงตวของอะตอมอยางจำาเพาะในผลกเสมอนเหลาน มผลตอคณสมบตของวตถ ทมกมความแขงแตเปราะ คลายกระจก ทนทานตอการ ผกรอน มการนำาผลกเสมอนเหลานไปใชในอปกรณหลายชนดเชน กระทะทปองกนการตดของอาหาร (non-stick)
อนทจรงแลว รปแบบทพบในผลกเสมอนน เปนทรจกกนมานานแลว ดงทเหนไดจากผลงานอายหลายรอยปของศลปนชาวโมรอกโก รปภาพสองภาพทอยดานบนน มอายตางกนกวา 700 ป ภาพทางดานซายคอภาพท ดร.แดน เชชทมน คนพบในป ค.ศ.1984 จากรปแบบการเลยวเบนจากโครงสรางผลกเสมอน สวนรปดานขวาเปนศลปะในครสตศตวรรษท 14 เปนการตกแตงดวยกระเบองชนเลกๆ ทอยในโรงเรยนสอนศาสนาอสลามอททารน ในเมองเพส ประเทศโมรอคโค ทงสองภาพนมความคลายคลงดวยมความสมมาตรชนดหาเหลยมอยางชดเจน .
(ภาพซาย) รปแบบการเลยวเบนจากโครงสรางผลกเสมอน จากวารสาร Physical Review Letters ป ค.ศ.1984 เลมท 53 หนา 1951-1953; (ภาพขวา) ศลปะการตกแตงดวยกระเบองชนเลก จาก Moroccan Crystallographic
ภาพสามมตของโครงสรางผลก ในผลกนน อะตอม หรอกลมของอะตอม ไอออน หรอ โมเลกล จะมการเรยงตวทเปนระเบยบในสามมต © IUCr
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
2
ทม�ทไปของผลก (แบบยอๆ) จากประวตศาสตรทผานมามนษยหลงใหลกบความงดงามและความลกลบของผลกมาเปนเวลานาน เมอสองพนปกอนนกธรรมชาตวทยาชาวโรมน กาเอยส พลนอส เซคนดส (Gaius Plinius Secundus) ไดเคยกลาวชนชมความสมำาเสมอของปรซมหกเหลยมในผลกหน ซงในชวงเวลานนการตกผลกนำาตาลและเกลอ เปนศาสตรทรจกกนแลวในอารยธรรมอนเดยและจนโบราณ ชาวอนเดยผลตนำาตาลจากนำาออย และชาวจนตมนำาเกลอใหไดเปนเมดเกลอ ชาวอรกโบราณ รจกวธตกผลกตงแตครสตศตวรรษท 8 และในอก 200 ปตอมา ชาวอยปตและสเปน ไดพฒนาวธการตดผลกหนเพอทำาเปนเครองใชและเครองประดบ ดงตวอยางกลองอญมณในภาพดานขาง ในป ค.ศ.1961 นกคณตศาสตรและนกดาราศาสตรชาวเยอรมน โยฮนเนส เคปเลอร (Johannes Kepler) เปนคนแรกทคนพบโครงสรางทสมมาตรของเกลดหมะ และไดอนมานถงโครงสรางภายในของเกลดหมะดงกลาว
รงสเอกซถกคนพบในป ค.ศ. 1895 โดยวลเฮลม คอนราด เรนตเกน (Wilhelm Conrad Röntgen )นกวทยาศาสตรรางวลโนเบลสาขาฟสกส คนแรก ในป ค.ศ. 1901 จากนนผรวมงานของเขาคอ Max von Laue ไดคนพบวารงสเอกซสองผานผลกได และเกดการเลยวเบนในทศทางทจำาเพาะ ขนอยกบธรรมชาตของผลก การคนพบทสำาคญนทำาให von Laue ไดรบรางวลโนเบลสาขาฟสกส ในป ค.ศ. 1914
การคนพบทสำาคญมากในป ค.ศ. 1913 โดยสองนกวทยาศาสตรพอ-ลก เซอรวลเลยม เฮนร แบรกก (Sir William Henry Bragg) และ เซอรวลเลยม ลอวเรนซ แบรกก (Sir William Lawrence Bragg) ใชรงสเอกซ เพอกำาหนดตำาแหนงของอะตอมในผลกไดอยางถกตองแมนยำา และเปดเผยถงโครงสรางแบบสามมตในผลกไดสำาเรจเปนครงแรก กฎของแบรกกเปนประโยชนอยางกวางขวางตอการพฒนาทางวทยาศาสตรอกหลากหลายดานในปจจบน โครงสรางอะตอมมผลตอคณสมบตทางเคมและชววทยาของสสาร และโครงสรางผลกมผลตอคณสมบตทางกายภาพของสสาร นกวทยาศาสตรตระกลแบรกกทงสองไดรบรางวลโนเบลสาขาฟสกส ในป ค.ศ. 1915
ระหวางป ค.ศ. 1920-1970 เปนชวงทวชาผลกศาสตรชวยเปดเผยถงความลกลบของโครงสรางทเกยวของกบชวต ซงมประโยชนตอการดแลสขภาพ ศาสตราจารยโดโรธ ฮอดจกน (Dorothy Hodgkin) หาโครงสรางผลกของสารทมความสำาคญมากมายหลายชนด เชน คอเลสเตอรอล (ป 1937) เพนซลลน (ป 1946) วตามน บ 12 (ป 1956) และอนซลน (ป 1969) โดยไดรบโนเบลสาขาเคม ในป ค.ศ. 1964 เซอรจอหน เคนดรว (Sir John Kendrew) และ ศาสตราจารย แมกซ เปรซ (Max Perutz) เปนทมวจยแรกทหาโครงสรางผลกของโปรตนไดสำาเรจ และไดรบโนเบลสาขาเคม ในป ค.ศ. 1962 นบตงแตนนมา ไดมการศกษาโครงสรางของโปรตน ดเอนเอ รวมถงสารชวโมเลกลอนๆ กวา 90,000 โครงสราง ดวยเทคนคทางผลกศาสตรน
เหตการณสำาคญทสดอยางหนงในศตวรรษท 20 คอการคนพบโครงสรางของดเอนเอ โดยศาสตราจารยเจมส วตสน (James D. Watson) และฟรานซส ครก (Francis Crick) การคนพบนเกดขนจากขอมลการเลยวเบนของผลกดเอนเอ โดยโรซาลนด แฟรงคลน (Rosalind Franklin) ผซงเสยชวตกอนเวลาอนควรในป ค.ศ. 1958 ศาสตราจารยวตสนและครกไดรบรางวลโนเบล สาขาสรรวทยาหรอการแพทย ในป ค.ศ.1962 รวมกบศาสตราจารยมวรซ วลกนส (Maurice Wilkins) ผเคยรวมงานกบโรซาลนด แฟรงคลน
วชาผลกศาสตรและเทคนคทเกยวของไดรบการพฒนาอยางตอเนองในระยะ 50 ปทผานมา เชน วธการหาโครงสรางผลกแบบใหม โดยเฮอรเบรต ฮอปทมน (Herb Hauptman) และเจอโรม คารล (Jerome Karle) ไดรบรางวลโนเบล สาขาเคม ในป 1985 ทำาใหการหาโครงสรางผลกทำาไดอยางมประสทธภาพและรวดเรวขน
รางวลโนเบลในระยะหลายปมาน เปนการศกษาโครงสรางสารทมความสำาคญ ไดแก โครงสรางของไรโบโซม โดยเวนคาตรามน รามกฤษณน (Venkatraman Ramakrishnan) โธมส สไตทซ (Thomas Steitz) และอดา โยนาธ (Ada Yonath) (ในป 2009 ดรายละเอยดเพมเตมไดจากหนา 8) การศกษาสารกราฟนโดย องเดร ไกม (Andre Geim) และคอนสแตนตน โนโวเซรอฟ (Konstantin Novoselov) (ป 2010) การคนพบผลกเสมอน โดยแดน เชชทมน (ป 2011) และโครงสรางของ G-protein-couple receptors ทมความสำาคญในเกอบทกระบบของรางกายมนษย โดยโรเบรต เลฟโควทซ (Robert Lefkowitz) และไบรอน โคบลกา (Brian Kobilka) (ป 2012)
กลองอญมณ จากประเทศอยบต ในชวงครสตศตวรรษ 1200 © Musée de Cluny, France
ในศตวรรษทผานมา
มนกวทยาศาสตร 45 คน
ทไดรบรางวลโนเบล จาก
ผลงานวจยทใชเทคนคทาง
ผลกศาสตรทงทางตรงและ
ทางออม
ปจจบนผลกศาสตร ยงคงม
บทบาทสำาคญในงานวจยท
ทนสมย และทาทายยง
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
3
เหตใดประเทศตางๆ จงจำาเปนตองลงทนในวชาผลกศาสตร
ผลกศาสตรเปนสวนสำาคญในการพฒนาวสดและผลตภณฑใหมๆ ตงแตสงทใชอยในชวตประจำาวน อาท หนวยความจำาของเครองคอมพวเตอร ไปจนถงโทรทศนจอแบน สวนประกอบของรถ และเครองบน รวมไปถง ผลกเหลว (liquid crystal) ในจอแสดงผลทเราใชกนอย การเขาใจในโครงสรางของสสาร ทำาใหเราสามารถใชความรนนปรบเปลยนโครงสรางเพอใหไดวสดชนดใหม ทมคณสมบต ดงตองการและมการตอบสนองทตางไปได ผลกศาสตรยงสามารถใชระบเอกลกษณของวสดชนดใหมในรปแบบทเหมอนกบลายนวมอของคน เพอใชในการพสจนวาวสดชนดนนไมเหมอนวสดทมมากอนหนาน ทำาใหสามารถใชประกอบในการจดสทธบตรได
ผลกศาสตรมการนำาไปใชประโยชนในหลากหลายดาน สมผสไดจากสงทอยรอบตวเรา และเปนรากฐานทสำาคญของอตสาหกรรมในปจจบน ทตองอาศยความรเพอนำามาพฒนาผลตภณฑใหมๆ อาท อตสาหกรรมอาหารและการเกษตร การบน ยานยนต เครองสำาอาง คอมพวเตอร เครองกลไฟฟา เภสชศาสตร ไปจนถงเหมองแร
วทยาแร (Mineralogy) เปนสาขาวชาทเกาแกทสดของผลกศาสตร โดยมการใชรงสเอกซในการศกษาผลก เพอวเคราะหโครงสรางอะตอมของแรธาตและโลหะตางๆ มาตงแตสมยทศวรรษ 1920 ทำาใหเราไดทราบขอมลรายละเอยดของหน การกอตวของชนหน รวมไปถงประวตความเปนมาของโลกไดจนถงสมยปจจบน เรายงไดใชวทยาการดานน ในการศกษาสงทมาจากนอกโลก เชน อกกาบาตไดอกดวย ความรเหลานเปนความรพนฐานทจำาเปนสำาหรบอตสาหกรรมทตองมการขดเจาะลงไปในพนผวโลก ไมวาจะเปนการขดเจาะนำา นำามน กาซธรรมชาต และการใชพลงงานความรอนใตพนผวโลก
การออกแบบยา (Drug Design) จำาเปนตองอาศยขอมลทไดจากผลกศาสตร บรษทยาตองการคนหายาชนดใหม ทจะตอสกบเชอแบคทเรย หรอเชอไวรสชนดใหม จะตองทำาการคนหาโมเลกลขนาดเลกทยบยงการทำางานของโปรตนหรอเอนไซมในเชอโรคทเปนอนตรายตอมนษย ซงการศกษานจะตองทราบรปรางหนาตาของโปรตนเปาหมายดงกลาวอยางละเอยด เพอออกแบบยาใหสามารถจบเขาไดพอดกบจดทสำาคญในการทำางานของโปรตน เพอไปหยดยงการทำางานของเชอโรค ทกอใหเกดอนตรายตอมนษย
ผลกศาสตรยงมความสำาคญในรปแบบตางๆ ของตวยา โดยของแขงในรปแบบทตางกน จะมคณสมบตทางกายภาพ เชน การละลายทตางกน ซงจะมผลตอประสทธภาพการทำางานของยา คณสมบตทตองการนเปนสงสำาคญตอบรษทผลตยาในทวปเอเชยและแอฟรกา โดยเฉพาะยารกษาโรคเอดส หรอโรคภมคมกนบกพรอง เพอใหยานสามารถเขาถงไดโดยกลมคนยากจนอยางทวถง
วสดใหมๆ สำาหรบใชผลตเสอผาทนสมยในปจจบน ทำาจากวสดฉลาดทสามารถปลอยใหอากาศผาน หรอกกความรอนไวภายใน ขนอยวาผสวมใสจะเหงอออกหรอหนาวสน ภายในเนอผาสามารถตดตงอปกรณตรวจวดทจะตดตามอณหภมรางกาย อตราการหายใจและการเตนของหวใจ แลวสงขอมลผานมายงโทรศพทเคลอนทของผสวมใสได ผาดานนอกสามารถออกแบบใหตรวจสอบอนตรายจากแกสพษ แบคทเรยอนตราย หรอความรอนสงได นกผลกศาสตรสามารถจำาแนกคณสมบตทจำาเปนในการพฒนาวสดฉลาดเหลาน ©Sharee Basinger/publicdomainpictures.net
ในปจจบนนกผลกศาสตรสามารถศกษาสสารไดหลากหลายประเภทรวมถงผลกเหลว ผลกเหลวเปนสวนประกอบหลกของสวนแสดงผล ในโทรทศน จอคอมพวเตอร โทรศพทมอถอ นาฬกาดจตอล เปนตน ผลกเหลวไมไดสรางแสงดวยตวเองแตใชพลงงานจากภายนอกเพยงเลกนอยเพอสรางภาพบนจอขน @ Shutterstock/Andrey_Popov
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
4
เนยโกโก (Cocoa Butter) เปนองคประกอบทสำาคญในการผลตชอคโกแลต มรปทรงผลกทแตกตางกนถงหกแบบ แตมเพยงแบบเดยวทละลายในปากไดอยางเอรดอรอย รวมไปถงมพนผวทมนวาวและกรอบ ทำาใหเราสมผสไดถงรสชาตทคนทงโลกชนชอบ รปผลกทอยเบองหลงรสชาตอรอยของชอคโกแลตนไมคอยจะคงทน ถาหากเกบชอคโกแลตนไวนานๆ หรอเกบไวทอณหภมหอง จะเกดเปนแผนขาวๆ เคลอบอยบนผว ละลายชาในปาก ทานแลวมรสชาตทไมอรอยและมเนอหยาบ แผนขาวๆนเกดขนจากกระบวนการเปลยนรปของผลกไปเปนรปแบบทเสถยรกวานนเอง ผผลตชอคโกแลตจงตองใชกระบวนการทซบซอน
ยานสำารวจ Curiosity ทองคการนาซา สงขนไปสำารวจดาวองคารในป ค.ศ.2012 มการตดตงอปกรณทเรยกวา diffractometer เพอใชเทคนคผลกศาสตรในการวเคราะหคณสมบตของดนบนดาวองคาร ผลการวเคราะหพบวาดนบนดาวองคารมลกษณะทใกลเคยงกบดนหนบะซอลทในแถบภเขาไฟของฮาวาย ทมา: องคการสำารวจอวกาศนาซา
ภาพแสดงการจบตวของแอนตบอดกบไวรส ซงมการใชความรดานผลกศาสตรเขามาชวยควบคมคณภาพในการผลตยาสำาหรบการผลตในอตสาหกรรมผลตยา เพอใหมนใจวายาทผลตจะสามารถผานคณสมบตดานความปลอดภยทเขมงวดไดเปนอยางด© IUCr
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
5
ทมาของปสากลแหงผลกศาสตร ในป ค.ศ. 2014 (พ.ศ. 2557) องคการการศกษา วทยาศาสตรและวฒนธรรมแหงสหประชาชาต (UNESCO) และ สหภาพสากลแหงผลกศาสตร (International Union of Crystallography) หรอ IUCr ไดรวมกนเสนอใหปนเปนปสากลแหงผลกศาสตร (International Year of Crystallography) เพอเปนการระลกถงกำาเนดของวชาผลกศาสตร จากผลงานของ Max von Laue และสองพอลกตระกลแบรกก นอกจากนยงเปนการระลกถงการครบรอบ 50 ป ของรางวลโนเบลทมอบใหกบ โดโรธ ฮอดจกน สำาหรบการศกษาโครงสรางของวตามน บ 12 และ เพนซลลน
ทำาไมตองเปนป พ.ศ.2557 แมวาวชาผลกศาสตรจะมความสำาคญกบวทยาศาสตรในปจจบนอยางยง แตศาสตรนยงไมเปนทรจกของสาธารณชนทวไปนก จดมงหมายประการหนงของปสากลแหงวชาผลกศาสตร คอทำาใหเกดการศกษาและความตระหนกถงความสำาคญของผลกตอสาธารณชน โดยผานกจกรรมหลากหลายรปแบบ
ในปจจบน มประเทศทมผเชยวชาญดานผลกศาสตรมากกวา 80 ประเทศ และม 53 ประเทศทเขารวมเปนสมาชกของ International Union of Crystallography ททำาหนาทใหขอมลกบสมาชกและสงเสรมการรวมมอระหวางประเทศ
มความจำาเปนทจะขยายฐานความรและความเชยวชาญ ดานผลกศาสตรไปสประเทศกำาลงพฒนา เพอการพฒนาดานวทยาศาสตรและอตสาหกรรม สงนเปนเรองสำาคญทความรดานผลกศาสตรจะเปนปจจยสำาคญในการเปลยนผานไปยงการพฒนาตนเองแบบยงยนในอนาคตขางหนา
ประเทศทแสดงเปนสแดงในแผนทโลกดานลางน เปนประเทศทรวมสนบสนนปสากลแหง
ผลกศาสตร
© IUCr
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
6
อนาคตททาทาย ในป ค.ศ. 2000 องคการสหประชาชาตไดตงเปาหมายพฒนาสหสวรรษไววา ภายในป ค.ศ. 2015 จะขจดความยากจนและความหวโหย มการเขาถงนำาสะอาดและหองสขาทถกสขลกษณะ ลดอตราการตายของเดก และปรบปรงสขภาพของมารดาขณะตงครรภ และเปาหมายททาทายอนๆ อกหลายประการ
รฐบาลของหลายประเทศอยระหวางการรวมกนกำาหนดเปาหมายในการพฒนาใหม สำาหรบโครงการหลงป ค.ศ.2015 โดยทการศกษาดานผลกศาสตรจะเขามามสวนในการกำาหนดเปาหมายใหมนไดในหลากหลายรปแบบ
คว�มท�ท�ยด�นอ�ห�ร
ประชากรโลกจะเพมจาก 7 พนลานคนในป ค.ศ.2011 เปน 9 พนลานคนในป ค.ศ.2050 การเพมประชากรอยางรวดเรวและสงผลใหความตองการอาหารมมากขน ความตองการอาหารจะเพมสงกวาปจจบนรอยละ 70 ในอก 40 ปขางหนา ซงจะเปนประเดนททาทายอยางยงของการทำาเกษตรกรรม
เทคนคดานผลกศาสตรททนสมยมสวนผลกดนงานวจยดานเกษตรกรรมและอาหาร เชน ใชในการวเคราะหสภาพดน การศกษาปญหาดนเคม ดนเสอมสภาพ ซงเกดตามธรรมชาตและเกดจากการกระทำาของมนษย
ศกษาโครงสรางโปรตนของพช เพอใชพฒนาพชทนเคม ศกษาพฒนาการรกษาโรคพชและโรคสตว อาทเชน การศกษาโรคแคงเกอรในมะเขอเทศ และการพฒนาวคซนปองกนโรคไขหวดนก และไขหวดหม
การวจยเพอนำาจลนทรยมาใชในการผลตอาหารแปรรปจากนม เนอสตว ผก และจากพชตางๆ
คว�มท�ท�ยด�นนำ�
สหประชาชาตรายงานถงปญหาการขาดนำาดมสะอาด ในทวปแอฟรกาแถบทะเลทรายซาฮาราและบางสวนของอาหรบ แมวาสวนใหญของโลกจะสามารถบรรลถงเปาหมายของสหสวรรษ ในป ค.ศ. 2015 ทประชากรโลกมนำาดมทปลอดภย การขาดแคลนหองสขาทถกสขลกษณะยงคงเปนปญหาในบางพนทของโลก โดยเฉพาะกวาครงหนงของประชากรในประเทศทกำาลงพฒนา ปญหาททาทายน จะยงหนกหนาขนเมอประชากรในเขตเมองเพมขนถง 6.3 พนลานคน ในป ค.ศ. 2050 จาก 3.4 พนลานคนในป ค.ศ. 2009
การศกษาดานผลกเพอการพฒนาคณภาพนำาสำาหรบเขตทยากจน โดยการพฒนาวสดชนดใหมทสามารถเปลยนนำาสกปรกใหเปนนำาสะอาดได อาทเชน ฟองนำานาโน หรอยาเมดนาโน
คว�มท�ท�ยด�นพลงง�น
แมวาเปาหมายการพฒนาสหสวรรษไมไดกลาวถงประเดนพลงงานไว แตจะเปนเรองสำาคญในแผนพฒนาหลงจากป ค.ศ. 2015 เลขาธการองคการสหประชาชาตไดเรมโครงการ สงสรมการใชพลงงานทดแทนสำาหรบทกคน ความกงวลเรองผลกระทบจากการใชเชอเพลงจากฟอสซลตอภมอากาศของโลก และความพยายามทจะเปลยนผานไปสระบบการใชพลงงานทดแทนอยางมนคง องคการพลงงานสากลรายงานวาปรมาณคารบอนไดออกไซดทปลอยเขาสบรรยากาศประมาณ 30.6 ลานลานตนตอป เพมขนรอยละ 5 ในระหวางป ค.ศ.2008-2010 แมวาจะเปนชวงทมวกฤตทางเศรษฐกจกตาม ถาจะปองกนไมใหอณหภมโลกสงเกนกวา 2 องศาเซลเซยส ในศตวรรษน ปรมาณการปลดปลอยคารบอนไดออกไซด ตองถกจำากดไมใหเกน 32 ลานลานตนตอป
ไดมการคาดการณวาในระหวางป ค.ศ.2007 ถง 2035 ความตองการพลงงานจะสงขนอกรอยละ 50 โดยกลมประเทศกำาลงพฒนาจะมความตองการพลงงานสงถง 84% ของการเพมขนน โดยในป ค.ศ.2009 มจำานวนประชากรถง 1.4 พนลานคนทยงไมมไฟฟาใช นอกไปจากนภายในป ค.ศ.2035 ความตองการพลงงานทดแทนจะพงสงขนถง 60 เปอรเซนต
การศกษาโครงสรางผลก ทำาใหสามารถคนพบสารชนดใหม เชน ฟองนำานาโน
(nonosponges) ซงเปนไสกรองชนดทสามารถกรองนำาสะอาดใหใชไดในปรมาณทมากเพยง
พอทจะใชไดหลายเดอนตอการกรองครงหนงๆ © Shutterstock/S_E
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
7
ผลกศาสตรมสวนชวยพฒนาผลตภณฑใหมทสามารถลดการใชพลงงานในขณะทลดปรมาณกาซเรอนกระจก อาทเชน วสดปองกนความรอนทมประสทธภาพ หรอวสดใหมทำาใหแผงโซลารเซลล กงหนลม และแบตเตอรมราคาถกลงแตมประสทธภาพสงขน รวมไปถงการลดของเสยทเกดขน และการเพมโอกาสการเขาถงเทคโนโลยเหลาน
ก�รพฒน�อตส�หกรรมเคมทเปนมตรตอสงแวดลอม
อตสาหกรรมเคมทเปนมตรตอสงแวดลอม เปนหวใจของระบบเศรษฐกจโลกทเปนมตรตอสงแวดลอม อตสาหกรรมเคมผลตสนคากวา 7 หมนชนด เชน พลาสตก ปย สารชะลางและยารกษาโรค ผลตภณฑเหลานใชนำามนปโตรเลยมเปนวตถดบ ประมาณรอยละ 10 ของปรมาณการผลตนำามนของโลก ซงเปนกระบวนการทสนเปลองทงทรพยากรและพลงงาน
ตวทำาละลายและตวเรงปฏกรยาหลายชนดมพษ และกระบวนการกำาจดสารเคมเหลอทงจากการผลต มความซบซอนและมคาใชจายสง สารพษและสารทกอใหเกดโรคมะเรงเหลานถกปลดปลอยสสงแวดลอมทงทางอากาศ ดน และนำา โครงการสงแวดลอมแหงสหประชาชาตระบวากลมยโรปตะวนตก ผลตสารพษเหลานมากกวา 42 ลานตน ในป ค.ศ.2000
ผลกศาสตรสามารถชวยในการพฒนาวสดทเปนมตรตอสงแวดลอมได เพอใชในประเทศทพฒนาแลวและประเทศกำาลงพฒนา วสดเหลานชวยลดมลพษ โดยเปลยนตวทำาละลายทางเคม เปนตวทำาละลายทไมกอใหเกดมลพษตอสงแวดลอม โดยใชของเหลวไอโอนค (ionic liquids) และคารบอนไดออกไซด ทำาใหเกดการลดปรมาณของเสยและคาใชจายทเกดจากการสกด โดยพฒนากระบวนการสกดใหไดเฉพาะวสดทตองการเทานนได
คว�มท�ท�ยด�นสขภ�พ
ปญหาสขภาพจะยงคงเปนปญหาทนากลวในอนาคตขางหนา ขณะทยงไมมวคซนหรอวธการรกษาโรคระบาด เชน เอดส ไขเลอดออก มาลาเรย ทยงคงเปนปญหาอยางมากโดยเฉพาะในประเทศกำาลงพฒนา
ปญหาสขภาพมากมายในประเทศกำาลงพฒนาเปนผลจากการขาดโอกาสเขาถงนำาสะอาดและหองสขาทถกสขอนามย ตวอยางเชน โรคทองรวง โรคอหวาต โรคพยาธใบไม เปนอาการปวยทพบมากกวารอยละ 90 ในทวปแอฟรกา
ประเทศกำาลงพฒนาเหลานยงประสบปญหากบโรคเรอรงอนๆ เชนเดยวกบประเทศทพฒนาแลว เชน โรคหวใจ โรคมะเรงและโรคเบาหวานทเพมสงขน ปญหาสขภาพทรายแรงมผลกระทบตอประชากรโลกในวงกวาง รวมถงเชอโรคชนดใหมๆ และปญหาการดอยาของเชอแบคทเรยทำาใหการรกษาโรคมความซบซอนยงขน
ผลกศาสตรชวยใหเราตอสกบแบคทเรยทเรมจะดอตอยาปฏชวนะได ตวอยางเชน เวนคาตรามน รามกฤษณน (Venkatraman Ramakrishnan) โทมส สไตตซ (Thomas Steitz) และ อดา โยนาธ (Ada Yonath) ซงเปนนกวทยาศาสตรดานผลก ไดคนพบโครงสรางของไรโบโซม และกระบวนการทไรโบโซมถกยบยงดวยยาปฏชวนะ ไรโบโซมเปนสารชวโมเลกลทสำาคญ มหนาทสรางโปรตนทงหมดของสงมชวต ถาไรโบโซมไมสามารถทำางานได เซลลของสงมชวตกจะตายลงไป ไรโบโซมจงเปนโมเลกลเปาหมายทสำาคญของยาปฏชวนะ โดยยาปฏชวนะจะเขาไปยบยงการทำางานของไรโบโซมของแบคทเรยทเปนอนตราย ในขณะทจะไมทำาปฏกรยากบไรโบโซมของมนษย ในป ค.ศ.2009 ศาสตราจารยอดา โยนาธ ไดรบรางวล ลอรอล และยเนสโกเพอสตรในงานวทยาศาสตร และในปตอมานกวทยาศาสตรทงสามทาน กไดรบรางวลโนเบลจากผลการศกษาเรองไรโบโซมน
ประเทศในเขตรอนเชน ประเทศไทย โชคดทมความหลากหลายทางชวภาพสงและยงมสวนทยงไมไดรบการพฒนานำาไปใชประโยชนอกมาก ผลกศาสตรชวยใหประเทศเหลานศกษาคณสมบตและลกษณะพเศษของพชในทองถน เพอนำาไปใชในการพฒนาเปนผลตภณฑบำารงผว และผลตภณฑเพอสขภาพจากสมนไพรตางๆได
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
8
ปสากลแหงผลกศาสตร มประโยชนกบใครอยางไรบาง
ก�รกระตนใหเกดคว�มรวมมอกบองคกรภ�ครฐ
การเขาไปมสวนรวมและการใหความรกบหนวยงานรฐบาล ชวยใหรฐบาลสามารถออกกฎหมายและระเบยบตางๆ ทจะชวยให
X เกดการสนบสนนงบประมาณในการสรางและดำาเนนการศนยวจยแหงชาตทางดานผลก โดยมเปาหมายใหเกดหนงศนยตอหนงประเทศ
X สงเสรมความรวมมอระหวางศนยวจยแหงชาตดานผลกในแตละประเทศ รวมถงศนยซนโครตรอน และหนวยงานทมเครองมอขนาดใหญเขาดวยกน
X สงเสรมการศกษาโครงสรางผลกในการวจยและพฒนา
X สงเสรมการวจยดานผลกศาสตร
X พฒนาและปรบปรงหลกสตรเกยวกบการศกษาโครงสรางผลกในโรงเรยน และ มหาวทยาลย
นอกเหนอจากน ไดมการเตรยมการจดการประชมสดยอดผนำา เพอเนนใหเหนถงความแตกตางในการดำาเนนงานวจยขนสงในแตละภาคสวนของโลก เพอรวมกนหาขอตกลงในการแกไขปญหา ในกลมประเทศทมความแตกตางดานภาษา วฒนธรรม และการเมองการปกครอง อนจะสงผลใหเกดความรวมมอกนในอนาคต ในการวางแผนดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย ดานอตสาหกรรม และการจางงาน
ก�รกระตนใหเกดคว�มรวมมอจ�กโรงเรยนและมห�วทย�ลย
เพอสงเสรมการเรยนการสอนดานผลกศาสตรซงยงขาดแคลนอยมาก ผานทาง
X เปดอบรมการใชงานเครองวเคราะหการเลยวเบน (diffractometers) ใหเขาใจถงหลกการทำางานของเครอง ซงสนบสนนโดยสหภาพสากลแหงผลกศาสตร ใหกบประเทศในแถบเอเซย, อฟรกา และละตนอเมรกา ภายใตความรวมมอกบบรษทผผลตเครองวเคราะหการเลยวเบน
X ตอยอดความคดรเรมทไดดำาเนนการไปแลวกบมหาวทยาลยในอฟรกา (ดงรายละเอยดดานลาง) ใหเขมขนขนและขยายไปยงประเทศอนๆในแถบเอเซย และละตนอเมรกา ทยงขาดแคลนการเรยนการสอนทางดานผลกศาสตร
X สงเสรมการแขงขน และการสาธตการทำางานอปกรณดานผลกศาสตร ในโรงเรยนระดบประถมและมธยม
X สงเสรมโครงงานเยาวชน ทใชความรทางดานผลกศาสตร ฟสกส เคม และ ชววทยา ในการแกปญหา
X จดนทรรศการเคลอนท ไปยงโรงเรยนและมหาวทยาลย ในเรองผลกศาสตร และ เรองรปทรงเรขาคณตในศลปะแหงโลกอาหรบอสลาม (Geometric Art in the Arabo-Islamic World) ซงจดขนโดย Moroccan Association of Crystallography (รายละเอยดในหนา 12) ซงนทรรศการนจะสาธตการศกษาผลกศาสตร โดยใชเครองเลยวเบนรงสเอกซแบบพกพาอกดวย
ในชวง 20 ปทผานมา สหพนธเบาหวาน
นานาชาต (International Diabetes
Federation) มรายงานวาจำานวนผปวยดวยโรค
เบาหวานทวโลก เพมขนจาก 30 ลาน เปน 230
ลานคน ซงหากไมมการคนพบโครงสรางอนซลน
ในธรรมชาตซงผลตโดยตบออน โดยการศกษา
โครงสรางผลกดวยรงสเอกซ กจะไมเกดการผลต
อนซลนสงเคราะห ทใชทดแทนอนซลนในรางกาย
ทชวยรกษาชวตมนษยไดมากอยางในทกวนน
ภาพจาก Wikipedia)
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
9
ก�รพฒน�คว�มรด�นผลกศ�สตรของมห�วทย�ลยในทวปแอฟรก�
เปาหมายหลกประการหนงของสหภาพสากลแหงผลกศาสตร คอการชวยเหลออาจารยและนกศกษาในประเทศกำาลงพฒนา โดยสงเสรมใหเกดการใชเทคนคดานผลกศาสตรในการคนควาวจย
ดวยการรวมมอระหวางมหาวทยาลยในประเทศแอฟรกาใตและสมาคมผลกศาสตรแหงประเทศแอฟรกาใต สหภาพสากลแหงผลกศาสตร ไดจดการอบรมใหความรอยางเปนประจำา ภายในระยะกวาสบปทผานมา ในประเทศแถบแอฟรกาทใชภาษาองกฤษ ความรวมมอนรวมถงการใหทนการศกษากบนกศกษาสองคนจากประเทศเคนยา คอ Serah Kimani (ในรป) และ Ndoria Thuku ทำาใหทงสองคนทำาวทยานพนธในประเทศแอฟรกาใตได โดยวทยานพนธของ Serah Kimani รายงานถงการศกษาโครงสรางผลกกวา 40 ชนด ซงหลงจากสำาเรจการศกษา Serah กไดเขาทำางานเปนอาจารยทมหาวทยาลยเคปทาวน สวนวทยานพนธของ Ndoria Thuku ทำาการหาโครงสรางของเอนไซมไนไตรเลสจากเชอแบคทเรย Rhodococcus rhodochrous ซงเปนเชอในดนทมประโยชนในเกษตรกรรม โดยชวยกระตนการเจรญเตบโตของพช หลงจากสำาเรจการศกษาแลว Ndoria ได
ทำางานวจยหลงปรญญาเอกทมหาวทยาลยเคปทาวนตอมา
ในป ค.ศ.2011 สหภาพสากลแหงผลกศาสตรดำาเนนการโครงการททาทายมาก สำาหรบประเทศแอฟรกาในแถบทะเลทรายซาฮารา โครงการนมชอวา ความรเรมดานผลกศาสตรในทวปแอฟรกา (Crystallography in Africa Initiative) โดยใหทนการศกษาสำาหรบนกศกษาและอาจารยมหาวทยาลย รวมถงสนบสนนเครองมอการศกษาการเลยวเบนรงสเอกซของผลก (diffractometer) โดยใชงบประมาณ 5-10 ลานบาทในแตละแหง เพอใหแตละมหาวทยาลยสามารถทำาการศกษาวจยรวมกบตางชาตได ผรวมโครงการทสำาคญคอบรษทบรคเกอร (Bruker) ประเทศฝรงเศส ซงตกลงใหการสนบสนนเครองมอกบมหาวทยาลยทเขารวมโครงการน สหภาพสากลแหง
©Serah Kimani
ภาพไวรส .เราจะไมสามารถคนพบยาตานไวรสได หากเราไมไดศกษาถงโครงสรางโปรตนของไวรสนนๆ © IUCr
ก�รกระตนใหส�ธ�รณชนเกดคว�มสนใจ
เพอสรางความตระหนกตอความสำาคญของผลกศาสตรทอยเบองหลงการพฒนาเทคโนโลยสมยใหม ในโลกยคใหมน รวมไปถงความสำาคญตอการศกษารากฐานแหงวฒนธรรมและประวตศาสตรศลปะ
X การจดสมมนาโดยสมาชกของสหภาพสากลแหงผลกศาสตร ในหวขอเรองทเกยวกบความสำาคญของการศกษาโครงสรางผลกโปรตน เพอการออกแบบยา ผลกศาสตรกบความสมมาตรในงานศลปะ และการวเคราะหโครงสรางผลกในงานศลปะและโบราณวตถ
X การใหการสนบสนนนทรรศการในหวขอเรองการใชงานและความสำาคญของผลกศาสตร
X การสงบทความเพอนำาไปเผยแพรผานสอตางๆ อาท หนงสอพมพ โทรทศน ในเรองผลกระทบของผลกศาสตรตอการพฒนาเศรษฐกจโลก
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
10
ผลกศาสตรไดสนบสนนคาใชจายในการขนยายและตดตงเครองมอ และมหาวทยาลยทเขารวมโครงการเปนผสนบสนนคาใชจายในการดแลรกษาเครองมอ และอปกรณทเกยวของเชน คอมพวเตอรและหลอดรงสเอกซ เปนตน
บคลากรจาก University of Dschang ในประเทศแคเมอรน เปนกลมแรกทไดรบการอบรมใหใชเครองมอดงกลาว โดยอาจารยและนกศกษาปรญญาเอกไดผานคอรสอบรม 20 ชวโมงในเดอนกมภาพนธ ค.ศ.2012 ทผานมา เพอเตรยมพรอมสำาหรบการใชงานเครองศกษาการเลยวเบนทไดรบมาในปถดไป
ในชวงเวลาเดยวกนนน หนวยงานทชอ Cameroon Crystallographic Association ไดถกกอตงขน และไดทำาการเปดอบรมการวเคราะหการเลยวเบนเพอศกษาโครงสรางผลก ในเมอง Dschang ระหวางวนท 7 ถง 13 เมษายน ค.ศ.2013 โดยมอาจารยมหาวทยาลยและนกศกษาปรญญาเอกเขารวม 24 คน จากประเทศแคเมอรนและบรเวณใกลเคยง การอบรมครงนไดรบการสนบสนนงบประมาณจากสหภาพสากลแหงผลกศาสตร และ Cameroon Crystallographic Assocation รวมกบ University of Dschang และบรษทบรคเกอร
ประเทศสาธารณรฐโกตดววร ประเทศกาบอง และประเทศเซเนกล เปนประเทศทไดรบคดเลอกสำาหรบการสนบสนนเปนประเทศถดไป โดยคดเลอกมหาวทยาลยหนงแหงในแตละประเทศเพอเปนศนยกลาง เพอใหมหาวทยาลยนนๆไดถายทอดความรความเขาใจไปยงมหาวทยาลยอนๆในประเทศตอไป โดยมหาวทยาลยทเปนศนยกลางน จะไดรบสทธในการเขาถงขอมลจากสหภาพสากลแหงผลกศาสตรไดเปนพเศษ โดยในขณะน ทางสหภาพฯ กำาลงดำาเนนการประสานงานเพอหาผรวมลงทนในการสงเสรมโครงการนไปยงประเทศอนๆในทวปแอฟรกาทงหมด รวมถงขยายผลโครงการตอไปยงประเทศในเอเซยและละตนอเมรกาอกดวย
ศาสตราจารย Claude Lecomte, รองประธานสหภาพสากลแหงผลกศาสตร จดอบรมการศกษาดานผลกศาสตรท University of Dschang ประเทศแคเมอรน เมอเดอนกมภาพนธ ค.ศ.2012© Patrice Kenfack/Cameroon Crystallographic Association
ก�รกระตนใหเกดคว�มรวมมอ ในชมชนวทย�ศ�สตร
เพอเสรมสรางความรวมมอระหวางประเทศจากนกวทยาศาสตรทวโลก โดยเนนยำาถงความรวมมอระหวางประเทศในฝงซกโลกเหนอและซกโลกใต ผานทาง
X การเปดตววารสารใหม ในชอ IUCrJ ททกคนสามารถเขาไปอานได
X สรางความรวมมอในโครงงานวจยทใชเครองซนโครตรอนขนาดใหญ ระหวางประเทศทพฒนาแลวกบประเทศกำาลงพฒนา เชน เครองมอในประเทศบราซล หรอ The International Centre for Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East (SESAME) ทดำาเนนการโดย UNESCO ในประเทศจอรแดน (ภาพในหนา 14)
X ใหคำาปรกษาในการกำาหนดรปแบบการเกบขอมลการเลยวเบนของแสง ททำาการทดลองในศนยเครองมอขนาดใหญ และจากหองปฏบตการศกษาโครงสรางผลก
ภาพปกของวารสารฉบบแรก ผสนใจสามารถอานไดจาก www.iucrj.org
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
11
วหารมายา ชเชนอตซา ประเทศเมกซโก ทรงเรองในชวง ค.ศ.600 – 900 ไดรบการขนทะเบยนเปนมรดกโลกโดย UNESCO ภาพโดย S.Schneegans/UNESCO
คว�มสมม�ตรในง�นศลปะและสถ�ปตยกรรม
ไมวาจะเปนใบหนาของมนษย ดอกไม ปลา ผเสอ หรอแมกระทงสงไมมชวตเชนเปลอกหอย ลวนแลวแตมความสมมาตรของ รปทรง ซงความสมมาตรนถกนำาไปใชอยในงานศลปะและสถาปตยกรรมตางๆเปนเวลานบพนๆปอยางนาอศจรรย ความสมมาตรถกนำาไปใชกบงานทตองใชความคดสรางสรรคทกแขนง ไมวาจะเปนการออกแบบลายของพรม เครองปนดนเผา เซรามก ภาพเขยน ภาพวาด งานปน สถาปตยกรรม หรอแมแตการคดลายมอ ซงเหนไดอยางชดเจนในตวอกษรภาษาจน เปนตน
ศลปะกบสถาปตยกรรมมการใชงานความสมมาตรทตางรปแบบกน ลวดลายทวางซำาตอเนองกนไปไมมทสนสดนนเรยกไดวาเปน
สมมาตรเคลอนท (translational symmetry) ซงมไดทงทเปนมตเดยว เชน ลวดลายบนผนง หรอทเปนสองมต เชน
ภาพสงมชวตมปก ดงภาพในหนาน
สมมาตรแบบครงซก (bilateral symmetry) จะมภาพสองดานซายขวาทเปนภาพสะทอนของกนและกน ดงเชนภาพบนปกของผเสอ สมมาตรแบบครงซกนพบไดเสมอๆในงานสถาปตยกรรม ดงเชน สสานแหงความรก ทชมาฮาล (Taj Mahal) ในประเทศอนเดย (แสดงในภาพ) พระราชวงตองหามในประเทศจน รวมถง ชเชนอตซา (Chichén
Itzá) วดทมชอเสยงของชาวเผามายา ในประเทศ
เมกซโก (แสดงในภาพ) สมมารตแบบครงซกนพบไดอย
เสมอๆในงานศลปะ แตพบไดยากในงานจตรกรรม
ทงนถาลวดลายสมมาตรนนๆสามารถหมนรอบจดใดจดหนงหรอรอบแกนไดโดยไมเปลยนแปลง จะเรยกไดวามสมมาตรการหมน (rotational symmetry) มหาพระมดแหงกซาในประเทศอยปต มสมมาตรการหมนอนดบส (รวมสวนฐาน) ในขณะทดานในของโดมในมสยด ชคลอฟฟลเลาะห (Sheikh Lotfollah Mosque) ในประเทศอหราน (ดงแสดงในภาพ) มสมมาตรการหมนอนดบ 32 โดยมจดหมนอยทกงกลางของภาพ
ตวอกษรคำาวาความสข ในภาษาจน อานวา ซงฮ (ภาพจาก Wikipedia)
รปหลอสำารด ศรษะของชาวโยรบา ประเทศไนจเรย จากศตวรรษท 12ภายจาก: Wikipedia
ภาพสองมต โดย Maurits Cornelis Escher ประเทศเนเธอแลนด จาก MCEScher Foundation
สสานทชมาฮาล สรางเสรจเมอป พ.ศ.๒๑๙๑ ไดรบการขนทะเบยนเปนมรดกโลก โดย UNESCO (ภาพโดย Muhammad Mahdi Karim จาก Wikipedia)
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
12
ลวดลายตกแตงเสาแบบมตเดยว ภาพจาก: Moroccan Crystallographic Association
สถานศกษา Al-Attarine Madrasa ในเมอง Fez ประเทศโมรอคโค, สรางขนโดย the Marinid Sultan Uthman II Abu Said ในป ค.ศ. 1323−1325. ไดรบการจดใหเปนมรดกโลก © A. Thalal
การเลนแสงเงา โดยBridget Riley, UK, 1990ภาพจาก: Wikipedia
Dome-shaped ceiling of the Lotfollah Mosque in Iran, completed in 1618, today a UNESCO World Heritage propertyPhoto: Phillip Maiwald/Wikipedia
ลวดลายโกลม ใน Tamil Nadu วาดขนบรเวณหนาบานโดยใชแปงขาวเจาหรอชอลค เพอนำามาซงโชคลาภ มกจะถกวาดขนใหมในแตละวน (ภาพจาก Wikipedia)
อารยธรรมในหลายยคหลายสมย มการใชรปทรงเรขาคณตกนอยางมากมาย อาท เชน จตรกรรมทรายของชาวอนเดยนแดงเผานาวาโฮ ลวดลายโกลม (ภาพจากแปงขาวเจาหรอผงชอลค) ของชาวอนเดยทางใต (แสดงในภาพ) ลายผาบาตดของชาวอนโดนเซย รวมไปถงภาพศลปะของชาวอะบอรจนในออสเตรเลยและภาพมนดาลาในวงกลมของชาวทเบตอกดวย
อารยธรรมอสลาม จากศตวรรษท 7 เปนตนมา ใชรปทรงเรขาคณตในการจดวางกระเบอง รวมไปถงในศลปะแขนงตางๆ เพอเชอมโยงโลกแหงจตวญญาน เขากบโลกแหงวทยาศาสตร และศลปะ เชอกนวาศลปะจากอาหรบนสรางแรงบนดาลใจใหกบศลปนตะวนตกในศตวรรษท 20 ซงพบไดจากผลงานของ Maurits Cornelis Escher และ Bridget Riley (แสดงในภาพ) ในสวนของ Escher นน ไดรบแรงบนดาลใจจากการเขาชมปราสาท Moorish palace ในประเทศสเปน
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
13
เราจะสงเสรมการศกษาดานผลกศาสตรใน
ประเทศไทย ไดอยางไร?
การจะสงเสรมใหเกดอตสากรรมทใชเทคโนโลยขนสง เพอเพมมลคาใหกบผลตภณฑไดนน ประเทศไทยจะตองสรางองคความรและความเขาใจในดานผลกศาสตรใหดเสยกอน โดยในปสากลแหงผลกศาสตรน ไดมความพยายามทจะเพมพนศกยภาพในทางดานนในทวโลก ทงในอฟรกา อาหรบ ละตนอเมรกา เอเซย และกลมประเทศในแถบแครบเบยน
การพฒนาดานการศกษาและการวจย
ผลกศาสตรเปนสหวชา ทเกยวของกบทง ฟสกส เคม วสดศาสตร ธรณวทยา ชววทยา เภสชศาสตร และ แพทยศาสตร ดงนนนกวทยาศาสตรในสาขาเหลานสามารถทจะเปนนกผลกศาสตรได โดยสหภาพสากลแหงผลกศาสตรไดผลกดนใหประเทศตางๆเขารวมเปนสมาชกสหภาพ เพอสงเสรมใหเกดความรวมมอในการอบรม และการทำาวจย รวมถงการแบงปนขอมลความร ระหวางประเทศตางๆในกลมสมาชก
เครองมอทเหมาะสม เปนสวนสำาคญในการศกษาและประยกตใชความรดานผลกศาสตร ดงนน UNESCO และ สหภาพสากลแหงผลกศาสตร จงไดกระตนใหภาครฐดำาเนนการจดตงศนยศกษาผลกศาสตรแหงชาต ทมเครองศกษาการเลยวเบน และใหรฐสนบสนนงบประมาณในการดำาเนนงาน รวมไปถงการจดใหมซอฟทแวรทจะใชในการวเคราะหโครงสรางผลก โดยในปนบรษทผผลตอปกรณเครองศกษาการเลยวเบน ไดเขารวมสนบสนนโครงการ โดยการตงราคาพเศษรวมถงการจดใหมการอบรมการใชงานและการบำารงรกษาเครองมอ ดงกลาวอกดวย
นโยบายสำาคญทภาครฐควรสงเสรม คอการเสรมสรางความรวมมอ ระหวางภาคเอกชน และมหาวทยาลยภายในประเทศ และศนยศกษาดานผลกจากทตางๆทวโลก เพอผลกดนใหการศกษาคนควาดานผลกศาสตรทเรมไว มความยงยนตอไปในอนาคต รวมไปถงการเชอมโยงศนยศกษาดานผลกแหงชาตและศนยซนโครตรอนเขาดวยกน ดงเชนในโครงการ The International Centre for Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East (SESAME) ทดำาเนนการโดย UNESCO ในประเทศจอรแดน (แสดงในภาพดานลาง)
ภาพกำาแพงปองกนรงส ในหองปฏบตการ
แสงซนโครตรอนของโครงการ SESAME ใน
ประเทศจอรแดน ซงเปนโครงการระหวาง
ประเทศทไดรบการสนบสนนจาก UNESCO
ชวยใหเกดความรวมมอกนระหวางนานา
ประเทศ เชน บาหเรน ไซปรส อยบต
อสราเอล จอรแดน ปาเรสไตน ตรก รวมไป
ถงอก 13 ประเทศ เชน ญปน และ สหรฐ
อเมรกา ทเขารวมสงเกตการณ
ตวอาคารของโครงการสรางเสรจเมอป ค.ศ.
2008 และจะเรมปฏบตงานไดในตนป ค.ศ.
2016 ทจะถงน © SESAME
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
14
.
เพอสงเสรมใหเกดการแบงปนความรทางวทยาศาสตรและการพฒนาเทคโนโลยทางดานผลกศาสตร และเพอใหขอมลทเกยวของกบพฒนาการทางดานนสามารถเขาถงไดในวงกวาง สหภาพสากลแหงผลกศาสตร จงไดจดทำาวารสารฉบบใหม ทเปดใหทกคนสามารถเขาถงได ทชอวา IUCrJ (ภาพในหนา 11).
UNESCO และ สหภาพสากลแหงผลกศาสตร ยงไดกระตนใหภาครฐจดตงศนยภมภาค เพอจดอบรมและจดเปดพนททำาการทดลองแกหนวยงานตางๆในภมภาคนนๆ เพอใหหนวยงานในภมภาคไดมอปกรณเครองมอทสำาคญๆในการศกษาวจยดานผลกศาสตรได
การสงเสรมใหเกดนกผลกศาสตรแหงอนาคต
ในป ค.ศ. 2014 น UNESCO และสหภาพสากลผลกศาสตรไดดำาเนนการสนบสนนใหรฐบาลผลกดนการศกษาดานผลกศาสตรในโรงเรยนและมหาวทยาลยใหทนสมยขน สงทสำาคญคอการปรบหลกสตรทง ฟสกส เคม ชววทยา และธรณวทยา ใหสอดคลองและสมพนธกนมากขน รวมถงไดเสนอใหหนวยงานภาครฐทสนใจ สงคำาขอทจะจดกจกรรมการทดลองดานผลกศาสตรสำาหรบเยาวชนททาง UNESCO และ สหภาพฯ ไดออกแบบไวเปนอยางดแลว ใหเยาวชนไดมาขารวม
นอกไปจากน สหภาพสากลแหงผลกศาสตร ไดจดทำาโครงงานการแกปญหาโดยใชความรดานผลกศาสตร ฟสกส และเคม รวมถงการจดการประกวดในระดบโรงเรยน เพอสงเสรมความรความเขาใจ และพฒนาทกษะในการนำาความรดานผลกศาสตรไปใชในดานการเกษตรกรรม การออกแบบยา การพฒนาวสดเพอสงแวดลอมชนดใหม และดานอน ซงผทสนใจสามารถสงขอเสนอในการจดกจกรรมการแขงขนในระดบประเทศเขามาได
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
15
www.iycr2014.org
การเขามสวนรวมกบปสากลแหงผลกศาสตร
ยเนสโกมความประสงคทจะเชญชวนสมาชกทง 195 ประเทศ ใหตดตอกบทมงานภายใต International Basic Science Programme (IBSP) หรอ International Union of Crystallography เพอรวมกนจดทำาแผนกจกรรมในแตละประเทศในป พ.ศ.2557 น
การศกษาโครงสรางผลกชวยใหคนพบสดสวนการผสมอลมเนยมและแมกนเซยมทเหมาะสมทสดในการใชเปนวสดสำาหรบสรางเครองบน หากมอลมเนยมมากเกนไป เครองบนกจะมนำาหนกมากเกน และหากมแมกนเซยมมากเกน กจะทำาใหตดไฟไดงาย© Shutterstock/IM_photo
ปฏทนกจกรรม และ สอการเรยนการสอน สามารถพบไดในเวบไซต:
International Union of Crystallography
Prof. Gautam Desiraju, President: [email protected]
Prof. Claude Lecomte, Vice-President: [email protected]
Dr Michele Zema, Project Manager for the Year: [email protected]
UNESCO
Prof. Maciej Nalecz, Director, Executive Secretary of International Basic Sciences Programme: [email protected]
Dr Jean-Paul Ngome Abiaga, Assistant Programme Specialist: [email protected]
Dr Ahmed Fahmi, Programme Specialist: [email protected]
คณะกรรมการจดกจกรรมเฉลมฉลองปสากลแหงผลกศาสตร
ดร.ออมใจ ไทรเมฆ สำ�นกง�นพฒน�วทย�ศ�สตรและเทคโนโลยแหงช�ต [email protected]
รศ.ดร.พลงพล คงเสร ศนยเพอคว�มเปนเลศด�นโครงสร�งและก�รทำ�ง�นของโปรตน คณะวทย�ศ�สตร มห�วทย�ลยมหดล [email protected] โทร 02-201-5840
Crys
tallo
grap
hy m
atte
rs!
16
ผลก.
.. ทน
อยคน
จะเข
าใจใ
นควา
มสำาค
ญ!
สอบถามรายละเอยดเพมเตม ไดท:
International Union of Crystallography
Prof. Gautam Desiraju, President: [email protected]
Prof. Claude Lecomte, Vice-President: [email protected]
Dr Michele Zema, Project Manager for the Year: [email protected]
UNESCO
Prof. Maciej Nalecz, Director, Executive Secretary of International Basic Sciences Programme: [email protected]
Dr Jean-Paul Ngome Abiaga, Assistant Programme Specialist: [email protected]
Dr Ahmed Fahmi, Programme Specialist: [email protected]
w w w.iycr2014.org
คณะกรรมการจดกจกรรม เฉลมฉลองปสากลแหงผลกศาสตร ดร.ออมใจ ไทรเมฆ สำานกงานพฒนาวทยาศาสตรและเทคโนโลยแหงชาต [email protected]
รศ.ดร.พลงพล คงเสร ศนยเพอความเปนเลศดานโครงสรางและการทำางานของโปรตน คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยมหดล [email protected] โทร 02-204-5842