จุดเริ่มต้นของการนับเวลา และ จุดกำเนิดของนาฬิกา มีประวัติความเป็นมาอย่างไรก่อนจะมาถึงยุคสมัยปัจจุบัน

บทความ จุดเริ่มต้นของการนับเวลา และ จุดกำเนิดของนาฬิกา มีประวัติความเป็นมาอย่างไรก่อนจะมาถึงยุคสมัยปัจจุบัน เรื่องนี้ หลายคนอาจไม่เคยรู้มาก่อนว่ามนุษย์ได้เริ่มต้นนับเวลามาตั้งแต่ยุคหินหรือประมาณเมื่อ 20,000 ปีที่แล้ว พวกเขานับวันเวลาเพื่อวางแผนการเก็บเสบียง หาฤดูกาลที่ใช่ในการทำเกษตร นัดแนะเวลาค้าขายกับชนชาติอื่นจากแดนไกล หรือแม้แต่ใช้ในการเดินเรือก็มี และสำหรับเราในยุคนี้การรู้วันและเวลาก็ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งในชีวิตไปแล้ว จากสองหมื่นปีวันนั้นจนถึงวันนี้มนุษย์ต้องดิ้นรนฝ่าฟันอะไรมาบ้าง และเรื่องราวกว่าอุปกรณ์การนับเวลาจะกลายเป็น “นาฬิกา” อย่างที่เราเห็นวันนี้นั้นจะเป็นอย่างไรบ้าง 

18000 – 8000 ปี ก่อนคริสตศักราช จุดเริ่มต้นของการนับเวลา

• ย้อนกลับไปเมื่อ 20,000 ปีที่แล้ว ก่อนที่มนุษย์จะรู้จักการนับเวลา พวกเขาก็สามารถนับวันได้แล้วโดยสังเกตจากการขึ้นและตกของดวงอาทิตย์ มีการค้นพบกระดูกที่มีร่องรอยสลักของการนับตัวเลขที่หุบเขา Semliki ณ สาธารณรัฐประชาธิปไตยคองโก ซึ่งคาดว่าเป็นความพยายามครั้งแรก ๆ ของมนุษย์ในการนับวัน และในอีกหนึ่งหมื่นปีถัดมาก็มีการค้นพบหลุมรูปทรงดวงจันทร์ในประเทศสกอตแลนด์ คาดว่าหลุมนี้ขุดโดยมนุษย์เพื่อบันทึกวงจรจันทรคติ (Lunar Cycle)

3500 – 1500 ปี ก่อนคริสตศักราช กำเนิดนาฬิกาเรือนแรกของโลก

• กว่า 15,000 ปีถัดมาเริ่มมีการนับเวลาเป็นชั่วโมงครั้งแรกในโลกที่ประเทศอียิปต์ พวกเขาเป็นชนชาติแรกที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นกลุ่มที่จริงจังเรื่องการนับเวลาอย่างมาก ซึ่งในยุค Stone Age นี้มนุษย์ได้สร้างอุปกรณ์ทุกอย่างจากหินแถมยังมีความรู้เรื่องตัวเลขและดาราศาสตร์อีกด้วย อุปกรณ์นับเวลาของชาวอียิปต์จึงเป็นเสา Obelisk ซึ่งเป็นเสาหินสูงขนาดใหญ่และมีด้านปลายเป็นทรงพีระมิด ซึ่งสามารถดูเวลาได้จากเงาของเสาและแบ่งหน่วยเวลาให้เล็กลงจากวันเป็นชั่วโมงเท่า ๆ กัน

1400 – 1300 ปี ก่อนคริสตศักราช กำเนิดนาฬิกาน้ำที่บอกเวลาได้ทั้งวัน

• นาฬิกาน้ำ (Clepsydras) คือนาฬิกาที่ชาวอียิปต์ได้พัฒนาขึ้นเพื่อแก้ไขปัญหานาฬิกาแดด พวกเขาใช้วิธีการปล่อยน้ำจากภาชนะหนึ่งไปยังอีกภาชนะหนึ่งโดยให้น้ำไหลด้วยความเร็วคงที่ที่สุดเท่าที่จะทำได้ มีการมาร์คชั่วโมงไว้ที่ภาชนะเพื่อดูเวลา ซึ่งระยะเวลาที่น้ำไหลออกคือจำนวนเวลาที่ผ่านไปนั่นเอง นาฬิกาน้ำสามารถใช้บอกเวลาได้ทั้งวันและเป็นที่นิยมในที่อื่นอีกด้วย ภายหลังชาวกรีกและชาวจีนได้ต่อยอดนาฬิกาน้ำชิ้นนี้ให้มีความแม่นยำและฟังก์ชั่นที่มากยิ่งขึ้น

ปี 600 ก่อนคริสตศักราช การค้นพบว่าดวงดาวสามารถบอกเวลาได้

• ด้วยความรู้ในด้านคณิตศาสตร์และดาราศาสตร์ชาวอียิปต์ยังคงไม่หยุดพัฒนาการนับเวลา จึงได้สร้าง “Merkhet” เครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุดเพื่อใช้ดูเวลาหลังอาทิตย์ตก อุปกรณ์ประกอบด้วยแท่งบาร์และสายที่มีทุ่มน้ำหนักถ่วงอยู่ที่ปลาย วิธีการดูเวลาคือใช้ Merkhet สองชิ้นทำเป็นเส้นเมอริเดียนและให้เส้นเป็นไปในทางเดียวกับดาวเหนือ จากนั้นจึงนับเวลาเมื่อดาวต่าง ๆ ข้ามผ่านเส้นเมอริเดียนไป ซึ่งถือว่าเป็นเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยในยุคนั้น 

ปี 1300 – 1510 จุดเริ่มต้นของนาฬิกากลไก และที่มาของคำว่า “นาฬิกา”

• ถัดมาในช่วงยุคเรเนสซองส์ (Renaissance) ยุคแห่งการฟื้นฟูศิลปะและนวัตกรรมซึ่งสะท้อนออกมาได้ดีผ่านทางเลโอนาร์โด ดา วินชี อัจฉริยะเจ้าของภาพวาด “Mona Lisa” และสิ่งประดิษฐ์ต่าง ๆ ที่ล้ำหน้าในยุคนั้น เช่น เฮลิคอปเตอร์ เครื่องบิน เครื่องมือวัดความเร็วลม รถยนต์ เป็นต้น จุดเด่นที่เกี่ยวข้องกับนาฬิกามากที่สุดก็คือเรื่อง “กลไก” ซึ่งเป็นเรื่องใหม่สำหรับผู้คนในยุคนี้ มนุษย์จึงได้ตัดสินใจที่จะพึ่งพา “การถ่วงน้ำหนัก” ผสานกับกลไกและฟันเฟืองต่าง ๆ ในการนับเวลา กลไกนาฬิกาครั้งแรกมีชื่อว่ากลไก Verge and Foliot คิดค้นโดย Richard จาก Wallingford ในปี 1300 เป็นกลไกที่ใช้ในหอนาฬิกาประจำเมืองหรือโบสถ์ โดยปกติมักจะบอกเวลาพร้อมกับการสั่นระฆัง ซึ่งคำว่า “ระฆัง” ในภาษาฝรั่งเศสคือ “cloche” จึงได้กลายมาเป็นคำศัพท์ของคำว่า “นาฬิกา (Clock)”

ปี 1582 – 1656 ยุคเรืองปัญญาของนาฬิกาเพนดูลัม

• ความอัจฉริยะของดา วินชี่ ได้ส่งผลกระทบต่อผู้คนให้คิดเป็นเหตุเป็นผลมากขึ้น มนุษย์จึงได้ก้าวเข้ามาสู่ยุคเรืองปัญญา (Enlightenment) ที่วิทยาศาสตร์เข้ามามีบทบาทมากขึ้นในการใช้ชีวิต ในปี 1582 กาลิเลโอ คิดค้นกล้องส่องทางไกล กล้องโทรทรรศน์ เข็มทิศ และอื่น ๆ อีกมากมายจนได้รับสมญานามว่า “บิดาแห่งวิทยาศาสตร์ยุคใหม่” เขาได้สังเกตว่าโคมไฟระย้ามักแกว่งไปมาในความเร็วที่เท่ากันเสมอโดยไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของโคมไฟ ซึ่งภายหลังกลายมาเป็นหลักการ “เพนดูลัม (ลูกตุ้มนาฬิกา)”

ปี 1670 – 1721 กำเนิด Pocket Watch

• เข้าสู่ยุคตอนต้นของ Industrial Revolution เมื่อมนุษย์ได้ต่อยอดแนวคิด Creative และ Innovative จากยุค Renaissance ให้มาเน้นเรื่องประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น เราจึงได้เห็นการพัฒนานาฬิกาที่แม่นยำมากยิ่งขึ้นทุกครั้งที่มีรุ่นใหม่ออกมา และในปี 1670 ช่างทำนาฬิกาชาวอังกฤษ William Clement ได้สร้าง “นาฬิกาคุณปู่” ที่มีการเพิ่มความยาวของเพนดูลัมเป็น 1 หลาและใส่กรอบไม้เพื่อป้องกันลูกตุ้มให้พ้นจากแรงลม แถมยังเป็นเป็นครั้งแรกที่มีการเพิ่มเข็มนาทีเข้ามาอีกด้วย และในปี 1721 คุณ George Graham ได้พยายามปรับปรุงนาฬิกาเพนดูลัมให้แม่นยำยิ่งขึ้น เขาลดความคลาดเคลื่อนลงเหลือเพียงแค่ +/- 1/100 วินาทีต่อวัน และได้รับการยอมรับให้เป็นเวลามาตรฐานของหอดูดาวดาราศาสตร์อีกด้วย 

ปี 1707 – 1904 ยุคของการปฏิวัติอุตสาหกรรมกับนาฬิกาข้อมือ

• อย่างที่ได้กล่าวว่ายุคนี้ทุกสิ่งเปลี่ยนไปอย่างรวดเร็ว มนุษย์ได้พัฒนาทุกสิ่งอย่างก้าวกระโดด เช่น มีการแทนที่แรงงานมนุษย์ด้วยเครื่องจักร มีโทรเลขครั้งแรก มีโทรศัพท์ครั้งแรก มีรางรถไฟ มีรถยนต์ แม้แต่เครื่องบินก็เกิดในยุคนี้ บริษัท Garstin จากลอนดอนได้จดสิทธิบัตรดีไซน์นาฬิกาข้อมือ “Watch Wristlet” เป็นครั้งแรกในปี 1893 การใช้นาฬิกาข้อมือครั้งแรกเกิดขึ้นในสงครามช่วงปี 1880s เช่น สงคราม Anglo-Burma War ทหารต้องใช้นาฬิกาเพื่อนัดแนะเวลาในการรบหรือถอยทับ แต่การใช้ Pocket Watch นั้นไม่สะดวกในการรบอย่างยิ่ง พวกทหารจึงนำสายหนังมาผูกกับนาฬิกาพกจนกลายเป็นนาฬิกาข้อมือนั่นเอง แต่นี่ก็ยังไม่ได้ถือว่าเป็นนาฬิกาข้อมือจริง ๆ จนกระทั่งในปี 1904 เพื่อนนักบินของ Louis Cartier ได้ขอร้องให้เขาทำนาฬิกาข้อมือเพื่อใช้ดูเวลาระหว่างการบิน ซึ่ง Cartier ก็ตอบตกลงและทำสำเร็จโดยการเพิ่มส่วน Lug เข้ามาบนเคสนาฬิกา และนับตั้งแต่นั้นมานาฬิกาข้อมือก็เริ่มเป็นที่แพร่หลายมากยิ่งขึ้นโดยเฉพาะในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 ที่ทั้งทหารบกและทหารอากาศต่างล้วนสวมใส่นาฬิกาข้อมือในการรบทั้งสิ้น

ปี 1927 – 1969 นาฬิกาข้อมือ Quartz กับความแม่นยำและราคาที่ย่อมเยากว่านาฬิกากลไก

• ทุกอย่างในตอนนั้นอยู่ในสภาวะตึงเครียดเพราะว่าสงครามโลกครั้งที่ 1 เพิ่งจะจบได้ไม่ทันไร สงครามโลกครั้งที่ 2 ก็เริ่มเปิดฉากขึ้น ไฟสงครามได้ลามมาถึงบริษัทนาฬิกาทั่วโลก เช่น โรงงานของ A. Lange & Söhne โดนระเบิดจนย่อยยับ หรือจะเป็น Seiko ที่โรงงานนาฬิกาถูกดัดแปลงมาเป็นโรงงานผลิตกระสุน แถมยังโดนระเบิดซ้ำอีกจนต้องมาเริ่มนับหนึ่งใหม่ สำหรับนาฬิกา Quartz ตัวแรกถูกสร้างในปี 1927 โดย Warren Marrison และ J. W. Horton จาก Bell Telephone Laboratories ใน Canada เพราะพวกเขาต้องการความแม่นยำในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่สามารถใช้งานได้ในสภาพสุญญากาศ การทำงานของนาฬิกา Quartz คือวัดจากจำนวนการสั่นไหวของ Quartz Crystal ซึ่งจะสั่น 32,768 ครั้งใน 1 วินาที ทำให้นาฬิกา Quartz มีความแม่นยำสูงที่คาดเคลื่อนเพียง +/- 10 วินาทีต่อปีเท่านั้น สาเหตุที่ยังคาดเคลื่อนอยู่เป็นเพราะสภาพอากาศที่ร้อนเกินไปอาจส่งผลกระทบต่อการทำงานของระบบได้

ปี 1967 – ปัจจุบัน นาฬิกา Atomic กับนิยามใหม่ของ “วินาที”

• ชีวิตในยุค Technological Revolution ณ ปัจจุบันนี้คงปฏิเสธไม่ได้เลยว่า “การรู้เวลาอย่างแม่นยำ” เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับ “ทุกคน” บนโลกใบนี้ แม้ความแม่นยำของนาฬิกา Quartz ที่ +/- 1 วินาทีต่อปีอาจจะเพียงพอสำหรับการใช้งานทั่วไป แต่โลกนั้นได้เปลี่ยนไปแล้ว ณ ตอนนี้คนทั่วโลกเชื่อมโยงกันหมด และทุกคนต้องการเวลาที่มีมาตรฐานเท่ากันทั่วโลกและมีความเที่ยงตรงที่ไม่มีที่ติ ด้วยเหตุนี้นาฬิกา Atomic จึงถือกำเนิดขึ้นมา นาฬิกา Atomic นับเวลาโดยใช้ Cesium ซึ่งสรุปขั้นตอนสั้น ๆ ได้ว่าเป็นการใช้เลเซอร์อินฟาเรดยิงไปที่อะตอมของ Cesium เพื่อดันมันขึ้นไปให้ทะลุผ่านหลุมคลื่นไมโครเวฟ จากนั้นปล่อยให้อะตอมหล่นลงมาตามแรงโน้มถ่วงของโลกผ่านหลุมนั้นไปอีกที และอะตอมจะส่องแสงออกมาทุกครั้งที่ผ่านหลุม ต่อมาคอมพิวเตอร์จะจดบันทึกค่าความถี่จากแสงดังกล่าว เนื่องจากการขึ้นลงของอะตอมใน 1 รอบมีค่าเท่ากับ 1 วินาที เพราะฉะนั้นเวลา 1 วินาทีจึงเท่ากับค่าความถี่ของ Cesium ที่ 9,192,631,770 รอบซึ่งเป็นความแม่นยำที่เที่ยงตรงที่ +/- 1 วินาทีใน 30 ล้านปีกันเลย

สรุป

สำหรับนาฬิกา Atomic รุ่น NIST F-1 ผลิตโดย National Institute of Science and Technology (NIST) จากสหรัฐอเมริกา ได้รับการรับเลือกให้เป็นมาตรฐานเวลาของโลกนับตั้งแต่ปี 1967 เป็นต้นมา เวลาในโน้ตบุ้คหรือมือถือของเราล้วนมาจากนาฬิกาตัวนี้ทั้งสิ้น บทความ จุดเริ่มต้นของการนับเวลา และ จุดกำเนิดของนาฬิกา มีประวัติความเป็นมาอย่างไรก่อนจะมาถึงยุคสมัยปัจจุบัน เรื่องนี้ แต่ถึงแม้นาฬิกาจะไปไกลแค่ไหนก็ตาม แต่เสน่ห์ของกลไกลจะไม่มีวันหายไปอย่างแน่นอน