วิทยาศาสตร์ในการแก้ปัญหารถติด

ปัญหาเรื่องรถติดในกรุงเทพฯนั้น ไม่ใช่เรื่องลึกลับซับซ้อนอะไรเลย ความยากของการแก้ปัญหาคือคนที่จะแก้ปัญหาได้นั้น ต้องมีความสามารถที่จะมี ‘แว่นตา’ ที่จะมองเห็นปัญหาได้ในหลายมิติพร้อมกัน ทั้งมิติทางด้านสังคม สถาปัตยกรรมผังเมือง วิศวกรรม ไปจนถึงวิทยาศาสตร์ของกลศาสตร์ของไหล และเศรษฐศาสตร์ ซึ่งต้องเข้าใจตรรกะของทุกสิ่งนี้ไปพร้อมๆกัน

เรื่องรถติด ถึงได้เป็นปัญหาเรื้อรังของกรุงเทพฯมาหลายสิบปี จนหลายคนคิดว่ามันแก้ไม่ได้ คนกรุงเทพฯส่วนหนึ่งยังคิดว่าการที่รถติดเป็นความผิดของประชาชนด้วยซ้ำ ที่ไม่มีวินัยจราจร หรือใช้รถยนต์กันมากไป ซึ่งก็เป็นความจริงแค่เสี้ยวหนึ่ง แต่ไม่ใช่ทั้งหมด อีกหลายคนก็คิดว่าเป็นปัญหาที่ไม่มีวันแก้ไขได้ ซึ่งนั่นไม่เป็นความจริง

ไม่ว่าเราจะคิดอย่างไรกับปัญหารถติด สิ่งหนึ่งที่เป็นความจริงที่ต้องเข้าใจกันเป็นจุดเริ่มต้นของการแก้ปัญหาก็คือ ‘สภาวะรถติด’ นั้น เป็นสภาวะแบบชั่วคราว (temporal) นั่นคือรถไม่ได้ติดตลอดเวลา ในกรุงเทพฯ มีทั้งเวลาที่รถติดและรถไม่ติด ดังนั้น ปัญหารถติด แม้ว่าจะปรากฎกับเราว่ามันมีอยู่ แต่ก็เป็นการมีอยู่แบบชั่วคราว ถ้าเรามองเห็น ‘สภาวะรถติด’ เป็นสภาวะแบบ ‘ชั่วคราว’ ได้ นั่นก็แปลว่า ปัจจัยที่ทำให้เกิด ‘สภาวะรถติด’ นั้นเกิดขึ้นแบบ ‘ชั่วคราว’ ด้วย นั่นแปลว่าการแก้ปัญหารถติดนั้น ต้องสามารถทำให้หมดไปได้แน่นอน ด้วยการจำกัดการเกิดขึ้นของ ‘ปัจจัย’ ที่ทำให้เกิดสภาวะแบบ ‘ชั่วคราว’ ดังกล่าวนั้น

แบบจำลองของ fluid dynamics น่าจะเป็นแบบจำลองที่ใกล้เคียงที่สุดสำหรับการเคลื่อนตัวของการจราจรบนถนนที่นำไปสู่ ‘สภาวะรถติด’ ใน ค.ศ.1883 นักวิทยาศาสตร์ที่ชื่อ Osborne Reynolds ได้ทำการทดลองสร้างแบบจำลองของ fluid dynamics ขึ้นมาจากน้ำและหมึกสี และสังเกตุการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนตัวของหมึกสีจากการเคลื่อนตัวเป็นเส้น (laminar flow) กลายความโกลาหล (turbulent) ซึ่งก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า eddies และ vortices บนหมึกสีและสามารถบอกได้ว่าความโกลาหลนั้นจะเริ่มขึ้นเมื่อไหร่ เมื่อความสัมพันธ์ระหว่างแรงภายใน (internal force) และแรงหนืด (viscous force) มีค่าตัวเลขอยู่ที่ค่าหนึ่ง (Raynold’s Number)

สิ่งที่น่าสนใจเรื่องนี้คือปรากฎการณ์ที่เรียกว่า eddies นี่แหละครับ ซึ่งอาจจะเรียกได้ว่าเป็นจุดกำเนิดของความโกลาหลเหล่านั้น ถ้าจะอธิบายให้ง่ายที่สุด ก็อยากให้ลองนึกภาพน้ำที่ไหลเชียวอยู่บนลำธารตื้นๆซักสายหนึ่ง แล้วเอาก้อนหินขนาดยกไหวไปวางขวางลำธารนั้นไว้ ด้านหลังของก้อนหิน ก็จะเกิดกระแสน้ำที่เริ่มวนหลับจนเป็นเหมือนนำวนขนาดเล็ก ไหลกลับไปมาด้านหลังก้อนหินนั้น ปรากฎการณ์ของกระแสน้ำที่เริ่มวนกลับไปมานั้น ในโลกของ fluid dynamics เราเรียกว่ามันว่า eddies

จริงๆแล้ว ในทางวิทยาศาสตร์แบบ Post-Newtonian แบบ Chaos Therory ก็พยายามอธิบายการเกิดขึ้นของ eddies ในภายหลังต่อมาไว้อย่างสลับซับซ้อน แต่ก็ยังไม่มีใครแน่ใจได้จริงๆว่าแท้จริงแล้วมันเกิดขึ้นได้อย่างไร รู้แต่ว่ามันจะเกิดขึ้นตอนที่มีบางสิ่งบางอย่างไปขวางการไหลของของเหลวที่ความเร็วและความหนืดที่ความสัมพันธ์ ณ จุดหนึ่งเท่านั้น

ถ้าเราสังเกตในสมการของ Raynold’s Number (Re) จะเห็นความสัมพันธ์ของตัวแปร 3 อย่างที่สำคัญที่อาจจะทำให้เกิด eddies ขึ้น ได้แก่ v ความเร็วของของไหล (velocity), p ความหนาแน่นของของไหล (density), r เส้นผ่าศูนย์กลางของท่อ และ u ความหนืดของของไหล (viscous) และถ้าค่า Re มีค่าประมาณ 2000 ก็มีแนวโน้มที่ eddies จะเริ่มก่อตัวขึ้น และนำไปสู่ turbulent ในที่สุด

หากเรานำแบบจำลองของของเหลว (fluid dynamics) ปรากฎการณ์ความโกลาหลในของเหลว (turbulent) และจุดกำเนิดของ turbulent อย่าง eddies มาอธิบายสภาวะชั่วคราวของ ‘สภาวะรถติด’ ได้แล้วละก็ สิ่งที่ต้องมองหาในกระแสจราจรที่เป็นต้นกำเนิดของความโกลาหล ก็คือ eddies เหล่านั้น เราต้องมองหาหินที่วางขวางทางน้ำอยู่ แม้ว่าหินก้อนนั้นจะไม่ได้กั้นลำน้ำทั้งสาย แต่หินก้อนเล็กๆนั้น ก็อาจจะก่อให้เกิดสายน้ำที่เริ่มวนม้วนตัวกลับเป็น eddies และก่อให้เกิด turbulent ขนาดใหญ่อยู่ด้านหลังได้ การแก้ไขก็จะสามารถทำได้ โดยการยกก้อนหินเล็กๆเหล่านั้น ออกจากลำธารของการจราจรให้มากที่สุดนั้นเอง

นอกจากเรื่อง eddies แล้ว การมองเห็นการจราจรและ ‘สภาวะรถติด’ โดยใช้แบบจำลองของ fluid dynamics ยังทำให้เราเห็นวิธีแก้ปัญหาในจุดคับขันอื่นๆได้ง่ายขึ้น เช่น จุดตัดของสี่แยกที่มีการจราจรคับคั่ง วิธีที่จะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวไปได้ คือต้องลดความหนาแน่นในเส้นทางหนึ่งให้มากกว่าอีกเส้นทางหนึ่งเพียงเล็กน้อยก่อน แล้วจึงค่อยๆสลับให้อีกเส้นทางหนึ่งไปจนความหนาแน่นน้อยกว่าอีกเส้นทางหนึ่งเล็กน้อย สลับกันไปมาจนความหนืดในการไหลนั้นหายไป และถ้าเราประสบกับปัญหานี้ในหลายจุดตัดพร้อมกัน การควบคุมทุกจุดตัดให้การเคลื่อนตัวสลับเกิดขึ้นพร้อมกันได้ จะเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการจัดการกับความหนาแน่นนั้น

แน่นอนว่าในเวลาที่ปริมาณรถมีมากบนถนน ความหนาแน่น ขนาดของถนน ความเร็ว และความหนืด ล้วนมีผลที่ทำให้ความโกลาหลก่อตัวขึ้นได้ ดังนั้นการควบคุมปัจจัยเหล่านั้น จึงมีผลโดยตรงกับการควบคุมความโกลาหล หรือ eddies ที่เกิดขึ้น ปัญหาที่ดูเหมือนจะแก้ไม่ได้นั้น แท้จริงแล้วเมื่อเราสามารถสร้างแบบจำลองของความซับซ้อนขึ้นมาได้ เราก็จะสามารถใช้วิทยาศาสตร์เข้ามาแก้ไขปัญหาได้ทุกเรื่อง เช่นเดียวกับการจราจรในกรุงเทพเหมือนกัน ถ้าเราสามสรถทำการศึกษาและสร้างแบบจำลองของการไหลของการจราจรที่สลับซับซ้อนนี้ได้ อนาคตของกรุงเทพแบบที่ไม่มีรถติดนั้น ย่อมเกิดขึ้นได้แน่นอน