เสียงที่น่ารำคาญจากการหักข้อนิ้วมือ ทำให้นักวิทยาศาสตร์พยายามพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่ออธิบายถึงความสัมพันธ์ของเสียงกับฟองอากาศที่อยู่ในของเหลวบริเวณข้อต่อ

ภาพที่ 1 การหักข้อนิ้วมือ
ที่มา https://www.flickr.com ,brennahurley97

          แม้ว่าเสียงที่เกิดขึ้นระหว่างการหักข้อนิ้วมือจะสร้างความสับสนให้กับนักวิทยาศาสตร์มานานนับศตวรรษ แต่เสียงนั้นก็ยังคงเป็นหนึ่งในประเด็นที่ถูกยกขึ้นมาถกเถียงกันถึงสาเหตุที่ทำให้เสียงเกิดขึ้น

          ความพยายามในการหาคำตอบด้วยทดลองครั้งแรกเกิดขึ้นโดยนักวิจัยชาวอังกฤษในปีค.ศ. 1947 ซึ่งได้ใช้วิธีการถ่ายภาพเอ็กซเรย์เพื่อดูสิ่งที่เกิดขึ้นภายในข้อต่อ และได้ตั้งสมมติฐานไว้ว่า เสียงที่เกิดขึ้นจากการหักข้อนิ้วมือตัวเองนั้นเกิดขึ้นจากการก่อตัวของฟองอากาศในน้ำไขข้อ (Synovial fluid) บริเวณข้อต่อของนิ้วมือ และคำตอบนี้ก็ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง ต่อจากนั้นในปีค.ศ. 1971 สมมติฐานดังกล่าวได้ถูกอธิบายใหม่ว่า เสียงที่เกิดจากการหักข้อนิ้วมือเกี่ยวข้องกับการสลายตัวของฟองอากาศมากกว่าการก่อตัว

          จากนั้นเมื่อหลายปีก่อนได้มีการตรวจสอบสมมติฐานใหม่อีกครั้งด้วยการทดลองการตรวจเอกซเรย์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Magnetic Resonance Imaging หรือ MRI) ซึ่งจากการตรวจสอบทำให้ทราบว่า สมมติฐานในเรื่องของการก่อตัวของฟองอากาศนั้นเป็นสมมติฐานที่ถูกต้อง ทั้งนี้การบันทึกผลการทดลองแบบเรียลไทม์ (Real-Time) ยังแสดงให้เห็นว่า การก่อตัวของฟองอากาศในของเหลวบริเวณข้อต่อเกิดขึ้นพร้อมกับเสียงจากการหักข้อนิ้วมือ โดยกระบวนการทั้งหมดจะเกิดขึ้นภายในเวลาเพียง 310 มิลลิวินาที อย่างไรก็ตามการตรวจเอกซเรย์คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าก็ยังคงไม่ใช่วิธีการที่ดีที่สุดสำหรับการทดลอง เนื่องด้วยยังไม่สามารถให้รายละเอียดในเรื่องของลำดับที่ถูกต้องของการเกิดขึ้น การแตกตัว และการยุบตัวลงของฟองอากาศ

          สำหรับการศึกษาล่าสุดเป็นผลงานการศึกษาของ V. Chandran Suja จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดร่วมกับ Abdul Bakarat จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิส โลซาน ซึ่งเป็นการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการอธิบายการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพที่เกิดจากการหักข้อนิ้วมือ

          การแทนรูปร่างของข้อต่อ (Joint's geometry) ด้วยสมการทางคณิตศาสตร์ช่วยให้นักวิจัยสามารถคำนวณด้านพลศาสตร์ที่มีผลต่อของเหลวบริเวณข้อต่อและเปรียบเทียบเข้ากับเสียงที่เกิดขึ้นจากการหักข้อนิ้วมือได้ ทั้งนี้สมการคณิตศาสตร์สามารถแบ่งได้เป็น สมการที่อธิบายรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงความดันในข้อต่อนิ้วมือเมื่อมีการหักนิ้วมือ สมการที่ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายขนาดของฟองอากาศต่อการเปลี่ยนแปลงความดัน และสมการสุดท้ายเป็นสมการที่นักวิจัยเขียนขึ้นเพื่ออธิบายความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของฟองอากาศที่เปลี่ยนไปกับฟองอากาศที่ทำให้เกิดเสียง 

          นักวิจัยกล่าวว่า เมื่อมีการหักข้อนิ้วมือเกิดขึ้นจะทำให้ความดันในข้อกระดูกลดลง เป็นผลให้มีฟองอากาศเกิดขึ้นในของเหลวหรือน้ำไขข้อที่หล่อลื่นบริเวณข้อต่อ  ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของความดันภายในเป็นเหตุให้ฟองอากาศเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและทำให้เกิดเสียงขึ้น  ทั้งนี้จากการศึกษาสนับสนุนว่า การยุบตัวของฟองอากาศที่อยู่ภายในของเหลวบริเวณข้อต่อในขณะที่แรงดันเปลี่ยนไปเป็นแหล่งที่มาของเสียงที่เกิดขึ้นระหว่างการหักข้อนิ้วมือ นอกจากนี้จากการศึกษายังแสดงให้เห็นว่า  เสียงที่เกิดขึ้นไม่ได้เกิดขึ้นจากการยุบตัวของฟองอากาศทั้งหมดหรืออาจกล่าวได้ว่า ยังคงมีฟองอากาศหลงเหลืออยู่ในของเหลวระหว่างข้อนิ้วมือหลังจากเกิดเสียงหักนิ้วมือแล้ว ซึ่งนั่นเป็นข้อมูลที่ถูกนำมาเป็นหลักฐานสนับสนุนสมมติฐานการก่อตัวของฟองอากาศ

          อย่างไรก็ดีสมมติฐานล่าสุดนี้อาจถูกอธิบายใหม่ได้ในไม่ช้าเพื่อเป็นแสดงให้เห็นว่า การโต้เถียงในเสียงที่น่ารำคาญนี้จะไม่มีทางจบลงอย่างรวดเร็วในเร็ว ๆ นี้

แหล่งที่มา

MIKE MCRAE. (2018, 29 March). Maths Can Explain Why Your Knuckles Crack With Such a Satisfying Sound.  Retrieved May 26, 2018, From https://www.sciencealert.com/mathematical-modelling-finger-joint-knuckle-cracking-cavitation-collapse

Helen Briggs. (2018, 29 March). Scientists explain the sound of knuckle cracking. Retrieved May 26, 2018, From http://www.bbc.com/news/science-environment-4357270

V. Chandran Suja and A. I. Barakat. (2018, 29 March). A Mathematical Model for the Sounds Produced by Knuckle Cracking. Retrieved May 26, 2018, From https://www.nature.com/articles/s41598-018-22664-4