Home
Education
Classroom
Knowledge
Blog
TV
ธรรมะ
กิจกรรม
โครงการทรูปลูกปัญญา

ประวัติย่อของนาฬิกา

Posted By Rezonar | 03 มี.ค. 63
2,956 Views

  Favorite

เคยสงสัยกันหรือไม่ ว่าการไหลของเวลาที่เคลื่อนไปอยู่ตลอดเวลา แท้จริงแล้วมีความหมายอย่างไร นาฬิกาที่เรากำลังสวมใส่มีความคลาดเคลื่อนมากน้อยเพียงใด และทราบหรือไม่ว่า โลกนี้ยังมีนาฬิกาที่ไม่ได้ทำหน้าที่บอกเวลาอยู่อีกด้วย บทความนี้จะนำทุกท่านมาทำความรู้จักกับนาฬิกาแต่ละรูปแบบกัน

 

ประวัติย่อของนาฬิกา

นาฬิกาชนิดแรกที่มนุษย์รู้จักนำมาใช้คือแสงอาทิตย์นั่นเอง โดยชาวอียิปต์โบราณ ได้รู้จักประดิษฐ์นาฬิกาแดดเมื่อกว่า 2,000 ปีมาแล้ว ต่อมา ชาวกรีกโบราณได้คิดค้นนาฬิกาที่มีความแม่นยำกว่านาฬิกาแดด นั่นคือนาฬิกาน้ำ แต่นาฬิกาชนิดนี้ต้องมีการเติมน้ำทุกครั้งที่น้ำไหลจนหมดรอบ และเมื่อถึงฤดูหนาวจนน้ำแข็งตัว ก็จะไม่สามารถใช้นาฬิกาชนิดนี้ได้

ภาพ : Shutterstock

 

แต่เดิมนั้น หากพูดถึงความยาวของหนึ่งวินาที จะขึ้นอยู่กับการหมุนของโลก สมมติว่า เวลาสำหรับการหมุนของโลกจนครบ 1 รอบเท่ากับ 24 ชั่วโมงแล้ว เวลา 1 วินาทีก็คือ 1 ใน 86,400 ส่วนของ 1 วันนั่นเอง อย่างไรก็ตาม เมื่อความรู้ทางดาราศาสตร์มีมากขึ้น นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่า วัฏจักรการหมุนรอบตัวเองของโลกและการโคจรรอบดวงอาทิตย์หรือดาวอื่น ๆ นั้น ยังมีความผันผวนเล็ก ๆ น้อย ๆ อยู่ ดังนั้นเพื่อให้การระบุ “เวลา” มีมาตรฐานเป็นสากลให้มากขึ้น จึงมีความพยายามที่จะหาวิธีตั้งเวลาให้เป็นมาตรฐานมากขึ้น

 

ในราวทศวรรษที่ 1950 นาฬิกาอะตอมซีเซียม (Cesium Atomic Clock) ได้ถูกนำมาใช้ โดยทำการวัดการแผ่รังสีของคลื่นไมโครเวฟของอะตอมซีเซียม ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดได้ว่า 1 วินาทีมีค่าเท่ากับการแผ่รังสี 9,192,631,770 รอบ ที่มาจากการเปลี่ยนระดับพลังงานกลับไป-มา ที่สถานะพื้นฐานของอะตอมซีเซียม-133

 

ประเมินกันว่า ใน 30 ล้านปี จะเกิดความคลาดเคลื่อนเพียง 1 วินาทีเท่านั้น

 

ภาพ : Shutterstock

 

เท่านั้นยังไม่พอ ในปัจจุบันได้มีการค้นพบนาฬิกาชนิดใหม่ เป็นนาฬิกาอะตอมเช่นกัน มาจากความถี่ของไอออนเดี่ยวของปรอทที่ถูกทำให้เย็นลง เชื่อมกับเลเซอร์ที่แกว่งแบบเพนดูลัมเพื่อทำให้เกิดสัญญาณนาฬิกา โดยที่มีความแม่นยำมากกว่านาฬิกาอะตอมซีเซียม ซึ่งในระยะเวลา 100 ล้านปี จะเกิดความคลาดเคลื่อนขึ้น 1 วินาทีเท่านั้น (แต่ไม่ต้องกังวลว่าความคลาดเคลื่อนนี้จะมากเกินไป เพราะจักรวาลของเราจะมีอายุถึงเพียง 13.8 พันล้านปีเท่านั้น)

 

หากฟังดูก็อาจเป็นเรื่องไกลตัว และเหตุใดโลกจึงต้องการนาฬิกาที่แม่นยำถึงเพียงนั้น?

 

พัฒนาการของนาฬิกาที่เกิดขึ้นนี้ มีประโยชน์ในชีวิตประจำวันอย่างมาก เช่น การส่งผ่านข้อมูลความเร็วสูง การคำนวณการโอนเงินของธนาคาร และการส่งจดหมายอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังส่งผลดีต่อเทคโนโลยีด้านอวกาศ เช่น วงโคจรของดาวเทียมที่มีความแม่นยำขึ้น การนำร่องในห้วงอวกาศ และการส่งสัญญาณติดต่อระหว่างยาน

ภาพ : Shutterstock

 

การยืดหดของเวลา

ในโลกของฟิสิกส์ การบอกความแตกต่างของเวลาที่คลาดเคลื่อนแม้เพียงเล็กน้อย ก็ถือเป็นเรื่องที่สำคัญมาก ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพกล่าวว่า นาฬิกาที่เคลื่อนที่จะเดินช้ากว่านาฬิกาที่อยู่กับที่ และนาฬิกาที่ถูกแรงโน้มถ่วงกระทำจะต้องเดินช้าลง อย่างไรก็ตาม นาฬิกาซีเซียมก็ยังไม่พอที่จะระบุความแตกต่างของเวลาที่ถูกแรงโน้มถ่วงกระทำ เช่น เมื่อระดับความสูงเปลี่ยนไป 1 เซนติเมตร แรงดึงดูดโน้มถ่วงจะเปลี่ยนไปหรือไม่ และหากเปลี่ยนไป นาฬิกาจะต้องเดินด้วยความเร็วที่ไม่เท่ากัน ในการที่จะพิสูจน์ได้ จึงจำเป็นที่ต้องใช้นาฬิกาที่ละเอียดแม่นยำกว่านาฬิกาอะตอมในปัจจุบันมากขึ้นไปอีก

 

เมื่อนาฬิกาไม่ได้ทำหน้าที่เพียงแค่บอกเวลา

ในปี ค.ศ. 2018 นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนานาฬิกาที่ไม่ได้ใช้สำหรับบอกเวลา แต่มีหน้าที่ในการตรวจสอบสภาพของสสารตามการคลาดเคลื่อนของเวลา มีชื่อเรียกว่า นาฬิกาไครโอเจนิก ออปติคอล แลตทิซ (Cryogenic optical lattice clocks) นาฬิการูปแบบใหม่นี้อาศัยแสงเลเซอร์แบบพิเศษที่ตรวจจับอะตอมของสารสตรอนเทียมที่อยู่ในกรอบตารางคล้ายตารางไม้ระแนง เป็นตัวกำหนดความถี่ โดยจับความถี่ของอะตอมที่เคลื่อนตัวกลับไป-มา ด้วยลักษณะคล้ายการแกว่งเช่นนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงเรียกมันว่า “ลุกตุ้มอะตอม” ในแง่ของความแม่นยำ นักวิจัยค้นพบว่า ต้องใช้เวลาถึง 16,000 ล้านปี จึงจะมีความคลาดเคลื่อน 1 วินาที นาฬิกาชนิดนี้ สามารถตรวจวัดการบิดโค้งงอของแรงกาล-อวกาศจากแรงดึงดูดโน้มถ่วงได้แม่นยำมากกว่าวิธีการในปัจจุบันบนพื้นผิวโลกทั้งหมด

 

หากเข้าใจถึงการบิดบิดโค้งงอของแรงดึงดูดโน้มถ่วง ก็เป็นไปได้ที่จะตรวจจับการเปลี่ยนแปลงจากแมกมาหรือการเปลี่ยนของพื้นผิวน้ำทะเลที่สูงขึ้น และมีส่วนร่วมในการพัฒนาการทำนายความผันผวนของปรากฏการณ์ทางดินฟ้าอากาศได้แม่นยำยิ่งขึ้น

ภาพ : Shutterstock

 

นอกจากนี้ ยังเป็นกุญแจสำคัญสำหรับการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วง หรือใช้ร่วมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพภาคทั่วไปเพื่อค้นหาสสารมืด (dark matter) และอาจช่วยนำไปสู่การไขปริศนาของจักรวาลต่อไปในอนาคต

 

จากประวัติย่อของนาฬิกา เพียง 1 วินาทีที่เแตกต่างออกไป อาจเพียงพอให้เข้าใจประวัติย่อของกาลเวลาอย่างสมบูรณ์ก็เป็นได้

 

 

บทความที่เกี่ยวข้อง

- เวลาของเราไม่เท่ากัน

 

 

เว็บไซต์ทรูปลูกปัญญาดอทคอมเป็นเพียงผู้ให้บริการพื้นที่เผยแพร่ความรู้เพื่อประโยชน์ของสังคม ข้อความและรูปภาพที่ปรากฏในบทความเป็นการเผยแพร่โดยผู้ใช้งาน หากพบเห็นข้อความและรูปภาพที่ไม่เหมาะสมหรือละเมิดลิขสิทธิ์ กรุณาแจ้งผู้ดูแลระบบเพื่อดำเนินการต่อไป
Tags
  • Posted By
  • Rezonar
  • 7 Followers
  • Follow