กว่าจะมีนาฬิกาที่บอกเวลาได้แน่นอน เราต้องเดินวกวนกับเวลาอยู่เนิ่นนาน
ที่ว่านานนั่นเพราะไอเดียเกี่ยวกับเวลาไม่ใช่เรื่องใหม่ มันเกิดขึ้นมาพร้อมกับการสร้างอารยธรรมหรืออาจนานกว่านั้น อาจกล่าวได้ว่ามนุษย์เรารู้จักการนับเวลามาแสนนาน ผ่านร่องรอยของเครื่องมือนับเวลาในหลายรูปแบบแต่ก่อนเก่า ทั้งแหงนหน้าติดตามการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ด้วยนาฬิกาแดด นาฬิกาน้ำ นาฬิกาเทียน และนาฬิกาทราย
การนับเวลาในโลกสมัยใหม่ด้วยระบบฐาน 60 ระบบที่เรานับ 60 วินาทีเป็น 1 นาที 60 นาทีเป็น 1 ชั่วโมง ก็มีรากฐานมาจากการนับเวลาแบบเก่า ต่อยอด พัฒนา จนกลายเป็นการนับเวลาสากลอย่างที่เราใช้ ในบทความนี้เราจะไม่ได้เจาะลึกลงไปที่ระบบนับเวลาเท่าไหร่นัก แต่จะพูดถึงนาฬิกา ในแบบที่พูดแล้วคนส่วนใหญ่เห็นภาพตรงกัน อย่างนาฬิกาเข็มไปจนดิจิทัล
กว่าจะขยับย้ายจากเครื่องนับเวลารูปแบบต่างๆ มาสู่นาฬิกาเข็มที่ทั่วโลกใช้กัน เราก้าวผ่านเทคโนโลยีใดมาบ้าง จากเครื่องบอกเวลา (time keeping) สู่นาฬิกา (clock) เราจัดการกับการนับเวลาที่มองไม่เห็นให้กลายเป็นสิ่งที่รับรู้ร่วมกันอย่างสากลได้อย่างไร
บอกเวลาด้วยดินฟ้าอากาศ
แหงนหน้าดูสีของฟ้าว่ามืดสว่างเพียงใด ดูทิศทางของพระอาทิตย์ว่าพ้นหัวเราไปเพียงไหนแล้ว แม้ทุกวันนี้เราพออนุมานเวลาจากการสังเกตธรรมชาติเหล่านี้ได้ แต่นั่นก็อาจจะได้ในระดับคาดเดาเพียงชั่วครั้งชั่วคราว เพราะเรามีนาฬิกาอยู่กับตัวแทบจะตลอดเวลา ทั้งนาฬิกาติดผนัง ตัวเลขดิจิทัลบนหน้าจอ หรือจะนาฬิกาที่ข้อมือ ล้วนเป็นเครื่องบอกเวลาที่แม่นยำกว่าหากเราจะคาดคั้นเอาเวลาที่ตรงเผง
แต่ในยุคแรกเริ่มอารยธรรมโบราณ มนุษย์เราเลือกดูเวลาเอาจากธรรมชาติรอบตัว เพราะนั่นเป็นตัวเลือกเดียวที่มี อาศัยการเคลื่อนที่ของเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้เพื่อกำหนดฤดูกาล เดือน ปี นักล่าในยุคน้ำแข็งในยุโรปเมื่อกว่า 20,000 ปีก่อน ขีดเส้น เจาะรูบนกิ่งไม้และกระดูก คาดว่าเป็นการนับวันข้างขึ้นข้างแรม มีปฏิทินของชาวสุเมเรียนในหุบเขาไทกริส-ยูเฟรทีส ปฏิทินจันทรคติของชาวอียิปต์และชาวบาบิโลน
จะเห็นได้ว่ามนุษย์เรามีไอเดียของการพยายามจะนับเวลา รับรู้วัฏจักรวันคืนจนมีปฏิทินของตัวเอง ริเริ่มจากการสังเกตธรรมชาติรอบตัวด้วยตาเปล่า พัฒนาสิ่งประดิษฐ์ที่ยังอ้างอิงอยู่กับธรรมาชาติ อย่างนาฬิกาแดดและนาฬิกาน้ำ
เริ่มกันที่นาฬิกาแดด เชื่อว่ามีมาตั้งแต่สมัยสุเมเรียน แม้ไม่อาจระบุได้ว่านาฬิกาแดดของชาวสุเมเรียนนั้นจะหน้าตาเป็นแบบใด แต่มันเห็นภาพชัดเจนแจ่มแจ้งในยุคอียิปต์โบราณ ประมาณ 3500 ปีก่อนคริสตกาล ไม่ใช่เพราะความตั้งใจสร้างเครื่องบอกเวลาโดยตรง แต่มาจากการสังเกตทิศทางแสงและเงาที่ทอดบนพื้นจากเสาโอเบลิสก์ ทำให้ผู้คนสามารถแบ่งวันออกเป็นช่วงเวลาต่างๆ อย่างง่าย เช่น เช้า สาย บ่าย เย็น มีการพัฒนาไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น อย่างหน้าปัดทรงครึ่งวงกลมเป็นแอ่งรูปชามที่เจาะเข้าไปในแท่งหิน มีเข็มชี้แนวตั้งอยู่ตรงกลาง และขีดบอกเวลาเป็นชุดๆ สำหรับฤดูกาลต่างๆ จนมาถึงช่วง 30 ปีก่อนคริสตกาล มีนาฬิกาแดดถึง 13 แบบที่ใช้ในกรีซ เอเชียไมเนอร์ และอิตาลี
ขยับมาที่เครื่องบอกเวลาที่เก่าแก่ไม่แพ้กันอย่าง นาฬิกาน้ำ ดูเวลาได้แบบไม่ต้องเงยหน้ามองท้องฟ้าอากาศใดๆ มีใช้อย่างแพร่หลายประมาณ 325 ปีก่อนคริสตกาล ในชื่อ เคล็ปไซดราส (clepsydras) มีลักษณะเป็นภาชนะหินที่มีด้านข้างลาดเอียง ทำให้น้ำหยดลงมาจากรูเล็กๆ ใกล้ก้นภาชนะได้เกือบตลอดเวลา มีเครื่องหมายบนพื้นผิวด้านในใช้วัดระยะเวลาที่น้ำไหลผ่าน ในช่วงเวลาเดียวกันนั้นมันถูกพัฒนาให้มีความซับซ้อนมากขึ้นเช่นเดียวกับนาฬิกาแดด และออกจะตีบวกความวิจิตรบรรจงเข้าไปเสียด้วย นาฬิกาน้ำบางเรือนใช้เสียงระฆังและฆ้อง บางเรือนใช้เปิดประตูและหน้าต่างเพื่อแสดงรูปคนขนาดเล็ก และเป็นแบบจำลองทางโหราศาสตร์ของจักรวาล
ฟากฝั่งตะวันออกก็มีเครื่องบอกเวลาลักษณะใกล้เคียงกันนี้ จีนมีสิ่งประดิษฐ์เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ไว้มากมาย หนึ่งในนั้นคือหอนาฬิกาที่วิจิตรบรรจงที่สุด สร้างขึ้นโดยซูซ่ง (蘇頌) ในปี 1088 หอนาฬิกามีความสูงกว่า 30 ฟุต ประกอบด้วยกลไกกันสะเทือนที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำ ลูกโลกท้องฟ้าที่หมุนได้อัตโนมัติ ทำหน้าที่สั่นระฆังหรือฆ้อง และมีแผ่นจารึกบอกเวลาหรือเวลาพิเศษอื่นๆ ของวัน
แต่เมื่อมันเป็นสิ่งปลูกสร้างอยู่ภายนอกจึงไม่ออกบอกเวลาแก่หน่วยย่อยในครัวเรือนได้ จึงมีนาฬิกาเทียนที่มีระดับความสว่างไปตามอัตราการเผาไหม้ เป็นเครื่องมือในการบอกเวลาในยามค่ำคืน
บอกเวลาด้วยนาฬิกามีกลไก
แม้จะผ่านมาถึงช่วง ปี 500-1500 ก็ยังไม่มีวี่แววการต่อยอดนาฬิกาแดดไปมากกว่าเดิม อาจมีฟังก์ชั่นเพิ่มเติมเล็กน้อย แต่ก็ยังถือว่าไม่ได้มีกลไกเปลี่ยนไปเท่าใดนัก นั่นอาจหมายถึงมันถึงทางตันของนาฬิกาแดดแล้วหรือเปล่า
เมื่อไร้ความคืบหน้าใดๆ เกี่ยวกับนาฬิกาแดดแล้ว เราเดินทางมาถึงช่วงเวลาลึกลับที่มีนักประดิษฐ์ซุ่มพัฒนาเครื่องบอกเวลาให้ก้าวหน้าไปมากกว่าการอ้างอิงจากธรรมชาติ แม้จะไม่มีบันทึกเกี่ยวกับต้นกำเนิดของนาฬิกาไขลานหรือนาฬิกาที่มีกลไกอย่างแน่ชัด ว่ามันเกิดขึ้นที่ไหนอย่างไร แต่เท่าที่พอจะสืบย้อนกลับไปได้ ช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 14 นาฬิกาที่มีกลไกขนาดใหญ่เริ่มปรากฏขึ้นตามหอคอยหัวเมืองใหญ่หลายแห่งในอิตาลี ขับเคลื่อนด้วยน้ำหนักและควบคุมด้วย verge-and-foliot เป็นกลไกขับเคลื่อนด้วยเฟือง เกิดเสียงเคาะเป็นจังหวะนับเป็นกลไกแรกที่เรารู้จักในนาฬิกา
ความก้าวหน้าไม่ได้หยุดเพียงเท่านั้น มีการประดิษฐ์นาฬิกาสปริง ในช่วงราวปี 1500-1510 โดย ปีเตอร์ เฮนไลน์ (Peter Henlein) ทำให้นาฬิกามีขนาดเล็กลง สามารถวางบนชั้นวางหรือโต๊ะได้ แทนที่จะแขวนบนผนังหรือใส่ในตู้สูง แม้ว่านาฬิกาจะเดินช้าลงเมื่อสปริงหลักคลายตัว แต่ก็ได้รับความนิยมในกลุ่มผู้มีอันจะกิน ความก้าวหน้าทางการออกแบบนี้ถือเป็นจุดเริ่มต้นของนาฬิกาที่บอกเวลาได้อย่างเที่ยงตรงอย่างแท้จริง
ในปี 1656 คริสเตียน ฮอยเกนส์ (Christiaan Huygens) นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ ได้ประดิษฐ์นาฬิกาลูกตุ้มเรือนแรกขึ้น ควบคุมด้วยกลไกที่มีคาบการแกว่งตามธรรมชาติ มีความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 1 นาทีต่อวัน ถือว่าเป็นนาฬิกาที่มีความแม่นยำมากที่สุดในตอนนั้น ภายหลัง เขาพัฒนาให้มันลดความคลาดเคลื่อนลงเหลือน้อยกว่า 10 วินาทีต่อวัน
ทั้งนี้ หลายคนอาจสับสนว่า กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) ไม่ใช่หรือ เป็นผู้ได้รับการยกย่องว่าคิดค้นนาฬิกาลูกตุ้ม จะว่าอย่างนั้นก็ไม่ผิดเสียทีเดีย เขาศึกษาการเคลื่อนที่ของลูกตุ้มตั้งแต่ปี 1582 มีแบบร่างไว้ด้วย แต่เขากลับไม่เคยสร้างมันขึ้นมาจริงๆ จนกระทั่งเสียชีวิตลงในปี 1642 ก่อนการประดิษฐ์ของฮอยเกนส์นั่นเอง
จากนั้นมีการพัฒนานาฬิกาที่มีกลไกไปเรื่อยๆ ปี 1721 จอร์จ แกรม (George Graham) ได้ปรับปรุงความแม่นยำของนาฬิกาลูกตุ้ม โดยการชดเชยการเปลี่ยนแปลงของลูกตุ้มจากความแปรผันของอุณหภูมิ
จอห์น แฮร์ริสัน (John Harrison) ช่างไม้และช่างทำนาฬิกา ได้พัฒนาเทคนิคการชดเชยอุณหภูมิของแกรมและพัฒนาวิธีการใหม่ๆ ในการลดแรงเสียดทาน ในปี 1761 เขาได้สร้างนาฬิกาเดินเรือโครโนมิเตอร์พร้อมกลไกสปริงและเฟือง จนได้รับรางวัลจากรัฐบาลอังกฤษในปี ซึ่งนาฬิการุ่นที่พัฒนานี้สามารถรักษาเวลาบนเรือที่กำลังแล่น ได้เกือบจะเทียบเท่ากับนาฬิกาลูกตุ้มบนบก
และยังมีการพัฒนาของนักประดิษฐ์อีกมากมาย จนในช่วงปี 1920 มีการคิดค้นนาฬิกาควอตซ์ โดย วอร์เรน มาร์ริสัน (Warren Marrison) ใช้แบตเตอรี่เป็นแหล่งพลังงาน หากต้องอธิบายกลไกของมันโดยง่าย อาจอธิบายได้ว่าปฏิกิริยาระหว่างความเค้นเชิงกล (mechanical stress) และสนามไฟฟ้า (electric field) ทำให้ผลึกสั่นสะเทือน จนเกิดเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีความถี่ค่อนข้างคงที่ นำมาควบคุมการทำงานของหน้าปัดนาฬิกาอิเล็กทรอนิกส์
นาฬิกาควอตซ์มีประสิทธิภาพดีกว่าเพราะไม่มีเฟืองหรือกลไกล็อกรบกวนความถี่ปกติของมัน ยิ่งเทียบกับราคาแล้ว ยิ่งนับว่าคุ้มค่า แต่ประสิทธิภาพการบอกเวลาของนาฬิกาควอตซ์กลับถูกแซงหน้าโดยนาฬิกาอะตอมที่นับว่าเป็นนาฬิกาที่เที่ยงตรงที่สุด ปี 1972 เวลาสากลเชิงพิกัด (UTC) แบบใหม่ก็มีผลบังคับใช้ในระดับสากล และกลายมาเป็นหน่วยมาตรฐานเวลาในปัจจุบัน
นาฬิกาถูกแบ่งย่อยลงไปตามประเภทการใช้งานอีกมาก ทั้งเข็มทิศ นาฬิกาเดินเรือ นาฬิกาข้อมือกลไกต่างๆ ทั้งหมดทั้งมวลนี้เป็นเพียงเสี้ยวหนึ่งที่เอามาเล่าเพียงคร่าวๆ เพื่อให้เห็นภาพว่าเราขยับย้ายจากการอ้างอิงเวลาด้วยธรรมชาติ มาสู่การสร้างกลไกบนข้อมืออย่างไร
จากแหงนหน้ามองท้องฟ้า สู่การดูเวลาบนหน้าจอ นับว่าเราก้าวมาไกลจากวันวานมากทีเดียว
อ้างอิงจาก
